Node简介

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      Node的特点
            异步I/O
            事件与回调函数
            单线程
            跨平台

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      Node的应用场景
          I/O密集型
          通过合理调度，适用CPU密集型
          与遗留系统和平共处
          分布式应用

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      Node受欢迎的原因
          前后端编程语言环境统一
          Node带来的高性能I/O用于实时应用
          并行I/O使得使用者可以更高效地利用分布式环境
          并行I/O，有效利用稳定接口提升web渲染能力
          云计算平台提供Node支持
          游戏开发领域
          工具类应用

模块机制

CommonJS规范

模块引用
模块定义
模块标识

Node的模块实现

引入模块流程：

graph TD
路径分析 --> 文件定位 --> 编译执行

模块分两类：

核心模块

在Node源代码的编译过程中，编译进了二进制执行文件。在Node进程启动时，部分核心模块就被直接加载进内存中，所以这部分核心模块引入时，文件定位和编译执行这两个步骤可以省略掉，并且在路径分析中优先判断，所以它的加载速度是最快的。

文件模块

在运行时动态加载，需要完整的路径分析、文件定位、编译执行过程，速度比核心模块慢。

Node对引入过的模块都会进行缓存，以减少二次引入时的开销。缓存的是编译和执行之后的对象。

模块调用栈

C/C++内建模块属于最底层的模块，它属于核心模块，主要提供API给JavaScript核心模块和第三方JavaScript文件模块调用。如果你不是非常了解要调用的C/C++内建模块，请尽量避免通过Process.binding()方法直接调用，这是不推荐的。

JavaScript核心模块主要扮演的职责有两类：一类是作为C/C++内建模块的封装层和桥接层，供文件模块调用；一类是纯粹的功能模块，它不需要跟底层打交道，但是又十分重要。

异步I/O

为什么用异步I/O

用户体验
资源分配

事件循环

Node自身的执行模型

在进程启动时，Node便会创建一个类似于while(true)的循环，每执行一次循环体的过程我们称为Tick。每个Tick的过程就是查看是否有事件待处理，如果有，就取出事件及其相关的回调函数。如果存在关联的回调函数，就执行它们。然后进入下个循环，如果不再有事件处理，就退出流程。

以下资料参考：

juejin.cn/post/701030…

非I/O的异步API

定时器
- setTimeout
- setInterval

process.nextTick()

每次调用process.nextTick方法，只会将回调函数放入队列中，在下一轮Tick时取出执行。定时器中采用红黑树的操作时间复杂度为0(lg(n))，nextTick()的时间复杂度为0(1)，相较之下，process.nextTick()更高效。

setImmediate
和process.nextTick()类似，都是将回调函数延迟执行。
但process.nextTick()中的回调函数执行的优先级要高于setImmediate()

在具体实现上，process.nextTick()的回调函数保存在一个数组中，setImmediate()的结果则是保存在链表中。在行为上，process.nextTick()在每轮循环中会将数组中的回调函数全部执行完毕，而setImmediate()在每轮循环中执行链表中的一个回调函数。

异步编程

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     异步编程的难点
          异常处理
          函数嵌套过深
          阻塞代码
          多线程编程
          异步转同步

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      异步编程解决方案
          事件发布/订阅模式
          Promise/Deferred模式
          流程控制库

内存控制

V8的垃圾回收机制

V8的垃圾回收策略主要基于分代式垃圾回收机制。

在V8中，主要将内存分为新生代和老生代。新生代的对象为存活时间较短的对象，老生代的对象为存活时间较长或常驻内存的对象

新生代的对象主要通过Scavenge算法进行垃圾回收（空间换时间）

对象从新生代移动到老生代中的过程称为晋升。对象晋升的条件主要有两个，一个是对象是否经历过Scavenge回收，一个是To空间的内存占用比超过限制。

老生代中主要采用了Mark-Sweep和Mark-Compact相结合的方式进行垃圾回收。
Mark-Sweep(标记清除)：在标记阶段遍历堆中所有对象，并标记活着的对象，在随后的清除阶段中，只清除没有被标记的对象。

Mark-Sweep最大的问题是在进行一次标记清除回收后，内存空间会出现不连续的状态。这种内存碎片会对后续的内存分配造成问题。

为解决Mark-Sweep的内存碎片问题，Mark-Compact被提出来。Mark-Compact是标记整理的意思。差别在于对象在标记为死亡后，在整理的过程中，将活着的对象往一端移动，移动完成后。直接清理掉边界外的内存。

在取舍上，V8主要使用Mark-Sweep，在空间不足以对从新生代晋升过来的对象进行分配时才使用Mark-Compact。

为了避免出现JavaScript应用逻辑与垃圾回收器看到的不一致的情况，垃圾回收的3种基本算法都需要将应用逻辑暂停下来，待执行完垃圾回收后再恢复执行应用逻辑，这种行为被称为 “全停顿”。

为了降低全堆垃圾回收带来的停顿时间，V8先从标记阶段入手，将原本要一口气停顿完成的动作改为增量标记，也就是拆分为许多小“步进”，没做完一“步进”，就让JavaScript应用逻辑执行一小会儿，垃圾回收与应用逻辑交替执行直接标记阶段完成。

V8后续还引入了延迟清理与增量式整理，让清理与整理动作也变成增量式的。同时还计划引入并行标记与并行清理，进一步利用多核性能降低每次停顿的时间。

触发垃圾回收的有：

作用域：函数作用域，with、全局作用域
闭包

Node中的内存并非都是通过V8进行分配，我们将哪些不是通过V8分配的内存称为堆外内存

Node的内存构成主要由通过V8进行分配的部分和Node自行分配的部分。受V8的垃圾回收限制的主要是V8的堆内存。

内存泄漏

造成内存泄漏的原因有如下几个：

缓存
队列消费不及时
作用域未释放

注意：

慎将内存当做缓存
关注队列状态

理解Buffer

为了高效的使用申请来的内存，Node采用了slab分配机制（动态内存管理机制）。 slab就是一块申请好的固定大小的内存区域。有如下3种状态：

full: 完全分配状态
partial: 部分分配状态
empty: 没有被分配状态

Node以8KB为界限来区分Buffer是大对象还是小对象。这个8KB的值也就是每个slab的大小值。

《深入浅出Node.js》读书笔记