Node.js前世今生

[gongmw]

1. 定义

我们学习掌握一门新技术时候，第一步应当从它的官方文档开始认知，打开Node.js官方文档可以看到比较显眼的一句话是。

Node.js是建立在Chrome V8 上面的一个JavaScript运行环境

通俗点解释: js属于一种脚本性语言，然而脚本语言运行需要一个解析器来解析，对于我们原来写的js代码大部分都是运行在网页上，所以浏览器本身就担当了解析器的角色。而现在对于独立运行在服务器的js代码，node就属于那个解析器。

V8属于Google Chrome 浏览器的一个高性能引擎，可以直接将JavaScript编译为本地机器代码，而其他的语言如PHP和Ruby，Java每次访问时都必须通过解释器运行。

2. 发展史

node的诞生到目前也走过了10多年，一路走来辉煌过、质疑过、突围过、到目前，可谓天生我材必有用，千金散尽还复来。

所以笔者自己做了一个时间轴图来和大家一起见证下node在历史洪流中比较重要的时刻。

此外我还收集整理了两篇关于NodeJS创始人Ryan Dahl的访谈录，一篇是10年前的 Ryan Dahl的访谈和一篇近期对Ryan Dahl的访谈， 虽然内容不是很多关于NodeJs技术层面的问题和教程，但记者对Ryan Dahl提的一些有趣的问题，和Ryan Dahl的回答会让你感觉很有趣也会让你对Node有一些不一样的见解，如果大家对访谈录感兴趣的可以关注我的微信公众号一起学Node中查看，可以带你了解NodeJs的前世今生。

3. 特性

我们使用node可能听到最多的几个特性就是

• 单线程
• 非阻塞I/O
• Event Loop

3.1 单线程

Node JS的应用程序，是使用单线程以及事件循环体系结构组合，来处理客户端请求的，但实际上我们要明白不要误解的一点它只是主事件循环是单线程的， 其他的比如I / O处理相关的操作是有单独的线程去处理，因为Node JS中很多的I / O API在设计上本就是异步/非阻塞的，为了就是更方便适应主事件循环。

为此笔者也做了两个小图给大家描述下Node与传统服务器端环境之间的区别，可以看到不一样的点。

图1:

图二：

图1中

• 服务器分配了多个线程，如果程序遇到正在等待I / O，则会阻塞整个线程只有等待
• 每个客户端的请求中都有自己的线程进行资源分配
• 服务不可能开启无限线程，所以当用户多了的时候用户只有排队等待服务器有可用空闲线程，新的用户才可以请求

图2中

• 看着就简约很多(哈哈)
• node服务接收了所有请求，然后交给主线程直接运行，一路绿灯只有等到全部等待的时候才会停。

当然关于单线程多线程的问题知识点是有很多内容扩展的，大家可以关注后续章节为大家分享。

3.2 非阻塞I/O

说到非阻塞我们可能想到的就是和阻塞概念放在一起讨论

阻塞

阻塞的定义是指在 Node.js 程序中，其它 JavaScript 语句的执行，必须等待一个非 JavaScript 操作完成。这是因为当阻塞发生时，事件循环无法继续运行 JavaScript。 阻塞执行的方法都为同步执行执行，例如我们常见的文件读取案例就是典型的同步读取操作。

const fs = require('fs');
const data = fs.readFileSync('/file.txt'); 

非阻塞

前面提到当阻塞发生时，事件循环无法继续运行 JavaScript。在非阻塞时当任何请求发送到服务器时，它不会将发送过来请求排队缓存。接受请求后并开始执行（如果它阻塞了操作），然后将其发送到对应的工作线程区域进行处理，并在代码执行完成后立即为该线程注册一个回调，然后触发相同的回调并进入事件队列，之后再次由事件循环处理响应发送到相应的客户端，在这里它几乎不会阻塞。

有朋友刚开始可能会认为异步和非阻塞差不多(我当时也是这么认为的)，这种想法是错误的。

异步和非阻塞虽然都达到了我们并行 I/O 的目的。但是从计算机内核 I/O 而言，异步 / 同步和阻塞 / 非阻塞实际上是两回事

3.3 Event Loop

前两个是比较好容易理解， Event Loop这个特性很少有人说可以完完全全搞明白它到底是怎么运转的，更多的是大家通过一些优秀文章和讲解以及一些经验来理解，Event Loop也是贯穿这node的核心，熟悉理解对于node学生有大有帮助，在描述之前先和大家分享一点很多人对此的一些误解点。

1. 事件循环和用户代码运行在不同的线程中

误解点：有一个主线程在运行用户的js代码，另一个线程运行事件循环。每次异步操作发生时，主线程将工作移交给事件循环线程，一旦完成，事件循环线程将等待主线程以执行回调

实现情况：只有一个线程执行js代码，就是事件循环运行的线程，回调的执行是由事件循环完成的

2. 所有的异步操作都由线程池处理

误解点：异步操作(如处理文件系统、执行出站HTTP请求或与数据库通信)都是加载到libuv提供的线程池中进行执行处理

实际情况： Libuv在默认情况下创建一个线程池，其中有四个线程可以将异步工作转移到其中，然而如今的操作系统已经为许多I/O任务都提供了异步接口，在一定情况下，libuv将使用这些异步接口进行调用，避免使用线程池，只有在没有其他方法的情况下，线程池才会用于异步I/O

libuv 是一个基于事件驱动的跨平台抽象层，封装了不同操作系统一些底层特性，对外提供统一的 API

3. 事件循环类似于堆栈或队列

误解点：事件循环连续地遍历异步任务进行先进先出，并在任务完成时执行回调

现实情况：虽然涉及到类似队列的结构，但事件循环不会遍历并处理堆栈，作为事件循环是一组以循环方式处理特定任务的阶段

这几个是很多同学比较容易误区的几个点， 看到官方的一些描述是：

事件循环是 Node.js 处理非阻塞 I/O 操作的机制——尽管 JavaScript 是单线程处理的——当有可能的时候，它们会把操作转移到系统内核中去。

看了这些话可能不会所动，说的还是太官方了语言描述太简单了，就像我们的新闻描述一样字越少说明事越不简单，先不要急，再来看看对于事件循环机制的整个周期阶段说明，官方给出了一张图

从上图中大致可看出 事件循环的流程和大概：

数据输入–>轮询阶段(poll)–>检查阶段(check)–>关闭事件回调阶段(close callback)–>定时器检测阶段(timer)–>I/O 待定回调阶段(pending callbacks)–>闲置阶段(idle, prepare)–>轮询阶段（反复循环）

• timers ：本阶段执行已经被 setTimeout() 和 setInterval() 调度的回调函数
• ending callbacks：执行延迟到下一个循环迭代的 I/O 回调
• idle, prepare ：仅系统内部使用
• poll ：检索新的 I/O 事件，执行和 I/O 相关的回调内容（几乎所有情况下，除了关闭的回调函数，- 那些由计时器和 setImmediate() 调度的之外）
• check ：setImmediate() 回调函数在这里执行
• close callbacks：一些将要关闭的回调函数，例如：socket.on('close', ...)

关于此知识点更详细的内容可查看官方文档

大家想深入了解的可以关注后续文章，在核心篇里会讲解扩展更多node相关知识点和实践

在看到两个比较好的动画图解释浏览器和node的事件循环的流程对比

浏览器的： （来源：Fundebug）

node的： （来源：Fundebug）

4. Node 应用与劣势

知道了它的诞生、特性、原理，下面我们来看看它的一些应用和不足，毕竟技术只有落地才是真理，不然说的再多都是白搭

4.1 应用领域

• 它的正统应该非api server服务莫属了
• 各种命令行工具，例如 比较实用的vue-cli
• 跨平台客户端 像微信小程序使用的nw.js Electron等
• 前端组件化构建相关工具Gulp 、Webpack 等
• 编辑器 Atom 、 VSCode

还有很多就不例举了，这些领域不是说是node专属的只是相对于其他从各方面考虑要适合一些

4.2 应用者

• 阿里：光一个egg.js就是最好的说明了

• 腾讯：微信小程序，云服务部分功能

• 网易：pomelo框架

• Uber：每天使用Node处理20亿个远程过程调用(Remote Procedure Call，RPC)

• PayPal：根据Node.js at PayPal，使用Node.js之后，应用开发速度提高了2倍；代码量减少了33%；文件数目减少了40%，并且，每秒处理的请求数增加了2倍，接口的请求时间减少了35%

• 像微软谷歌这些公司多年前就加入基金会了

因为这些头部公司的接入使用说明node的发展还是很成功的，但技术只有通过多个方面综合考虑如人力成本 学习成本等才能定下来，node发展迅速与采用js语言为基础学习成本低使用​人数多，并和强大的npm社区密不可分，但这些不能掩盖它的一些缺点导致npm包的质量参差不齐。

只有正面node的一些缺点才可以更理性的看待它，就像TJ在决定离开node的时候说的，如果是web开发他还是会采用node，只不过他要开始转向分布式系统的开发了，所以不适合了。

4.3 劣势

• 计算密集型应用 如果非要把Javascript和C去拼计算性能，结果可想而知。

• 内存控制 把js和java比较复杂数据类型定义的话，也是不明智的。因为js的面向对象是基于JSON的，而java是直接使用内存结构。所以，通过JSON序列化和反序列的过程控制内存，js在开始就已经败了。

• 静态服务器，I/O密集应用固然是node的优势，但是你非要把它和Nginx这种专业处理静态资源服务放一起对比的话那本身就已经输了

• 本身不需要异步处理的应用：比如自行化脚本，如果使用node的话效果上先不说好不好，光从写代码人文角度，一些异步回调的处理就给我们带来不必要的麻烦

5. 环境安装

说了这么多从现在开始让我们进行编码领域吧，毕竟实实在在的代码看着还是比较踏实

5.1 工具包搭建

直接在官方网站下载 Node.js 源码或预编译安装包即可

控制台输入

   $ node -v
   v12.16.3 

出现此标示说明安装成功，12.16.3为当前最新LTS版本

工具三剑客 安装node后我们可以在安装几个软件，可以让我们使用node更加的便捷 npm nvm nrm这三个，主要是nvm和nrm因为npm一般安装node的时候已经自带了。

5.1.1 npm

目前的版本里面都是自己携带了不用单独下载

5.1.2 nvm

nvm功能是切换node各个版本

下载方式很简单
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.35.3/install.sh | bash

wget -qO- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.35.3/install.sh | bash

不过nvm 的官方版本只支持 Linux 和 Macnvm官方文档。对Windows 用户不是很友好，针对windows可以使用nvm-windows其他设置官方里面写了很清楚。

• nvm中常用的几种方式

  • nvm install ** 安装指定版本，如安装v12.0.0，既可nvm install v12.0.0

  • nvm uninstall ** 删除已安装的指定版本，如删除nvm uninstall v12.0.0

  • nvm use ** 切换使用指定的版本

  • nvm ls ** 列出所有安装的版本

  5.1.3 nrm

  nrm作用是切换npm源的，默认的源是npm官方源https://registry.npmjs.org/

  安装直接

  npm install -g nrm

  执行nrm ls就可以看到你所指定的所有源

  npm -------- https://registry.npmjs.org/
  yarn ------- https://registry.yarnpkg.com/
  cnpm ------- http://r.cnpmjs.org/
  taobao ----- https://registry.npm.taobao.org/
  nj --------- https://registry.nodejitsu.com/
  npmMirror -- https://skimdb.npmjs.com/registry/
  edunpm ----- http://registry.enpmjs.org/

  如果想添加一个源的话直接执行

  nrm add <registry> <url>

  如果采用官方的源下载的时候可能会很慢，推荐大家安装淘宝的国内源https://registry.npm.taobao.org

  nrm use taobao

更多细节可在nrm官方文档

最后在控制台输入node命令进行操作,就可以开始node开发之旅了

fengshi : ~ » node
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参考： https://nodejs.org/en/docs https://medium.com/the-node-js-collection/what-you-should-know-to-really-understand-the-node-js-event-loop-and-its-metrics-c4907b19da4c

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