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Node的简介

发布时间:2019-03-18 发布网站:脚本之家
脚本之家收集整理的这篇文章主要介绍了Node的简介脚本之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

  从开始学习node到现在已经有半年多了,中间没有做过什么实际工作中的项目,所以感觉自己的知识有些匮乏,但是我还是要写这些文章,因为工作中的需要用node来开发后台环境,再加上我对这些知识记得不多,都是来看以前写的源码抄过来,自己根本记不住一些繁琐的代码,想借此机会来巩固一下我所学到的东西,等以后慢慢来补充我现在所写的文章。

  可以去百度node.js中文网,上面所写的第一句话就是这么一句概括了node.js所有的话吧。

  node.js是一个基于Chorme V8引擎的javascript运行环境。node.js使用了一个事件驱动,非阻塞式I/O模型,使其轻量又高效。

 

 什么是Chorme V8引擎,它是怎么来的?

  Node.js是目前非常火热的技术,但是它的诞生经历却很奇特。

  众所周知,在Netscape设计出JavaScript后的短短几个月,JavaScript事实上已经是前端开发的唯一标准。

后来,微软通过IE击败了Netscape后一统桌面,结果几年时间,浏览器毫无进步。(2001年推出的古老的IE 6到今天仍然有人在使用!)

没有竞争就没有发展。微软认为IE6浏览器已经非常完善,几乎没有可改进之处,然后解散了IE6开发团队!而Google却认为支持现代Web应用的新一代浏览器才刚刚起步,尤其是浏览器负责运行JavaScript的引擎性能还可提升10倍。

先是Mozilla借助已壮烈牺牲的Netscape遗产在2002年推出了Firefox浏览器,紧接着Apple于2003年在开源的KHTML浏览器的基础上推出了WebKit内核的Safari浏览器,不过仅限于Mac平台。

  随后,Google也开始创建自家的浏览器。他们也看中了WebKit内核,于是基于WebKit内核推出了Chrome浏览器。

Chrome浏览器是跨Windows和Mac平台的,并且,Google认为要运行现代Web应用,浏览器必须有一个性能非常强劲的JavaScript引擎,于是Google自己开发了一个高性能JavaScript引擎,名字叫V8,以BSD许可证开源。

现代浏览器大战让微软的IE浏览器远远地落后了,因为他们解散了最有经验、战斗力最强的浏览器团队!回过头再追赶却发现,支持HTML5的WebKit已经成为手机端的标准了,IE浏览器从此与主流移动端设备绝缘。

浏览器大战和Node有何关系?

  话说有个叫Ryan Dahl的歪果仁,他的工作是用C/C++写高性能Web服务。对于高性能,异步IO、事件驱动是基本原则,但是用C/C++写就太痛苦了。于是这位仁兄开始设想用高级语言开发Web服务。他评估了很多种高级语言,发现很多语言虽然同时提供了同步IO和异步IO,但是开发人员一旦用了同步IO,他们就再也懒得写异步IO了,所以,最终,Ryan瞄向了JavaScript。

  因为JavaScript是单线程执行,根本不能进行同步IO操作,所以,JavaScript的这一“缺陷”导致了它只能使用异步IO。

选定了开发语言,还要有运行时引擎。这位仁兄曾考虑过自己写一个,不过明智地放弃了,因为V8就是开源的JavaScript引擎。让Google投资去优化V8,咱只负责改造一下拿来用,还不用付钱,这个买卖很划算。

  于是在2009年,Ryan正式推出了基于JavaScript语言和V8引擎的开源Web服务器项目,命名为Node.js。虽然名字很土,但是,Node第一次把JavaScript带入到后端服务器开发,加上世界上已经有无数的JavaScript开发人员,所以Node一下子就火了起来。

在Node上运行的JavaScript相比其他后端开发语言有何优势?

  最大的优势是借助JavaScript天生的事件驱动机制加V8高性能引擎,使编写高性能Web服务轻而易举。

  其次,JavaScript语言本身是完善的函数式语言,在前端开发时,开发人员往往写得比较随意,让人感觉JavaScript就是个“玩具语言”。但是,在Node环境下,通过模块化的JavaScript代码,加上函数式编程,并且无需考虑浏览器兼容性问题,直接使用最新的ECMAScript 6标准,可以完全满足工程上的需求。

 

  node是啥?

  传统意义上的javascript运行在浏览器上,这是因为浏览器内核实际上分为两个部分,渲染引擎和javaScript引擎。前者主要负责渲染HTML+CSS,后者主要负责运行javaScript。Chorme使用的javascript引擎是V8,它的运行速度非常快。

  

  node 跟 chorme 有什么区别?

  架构一样,都是基于事件驱动的异步架构!

  浏览器主要是通过事件驱动来服务页面交互。

  

  node 主要是通过事件驱动来服务 I/O

  node 没有HTML,WebKit和显卡等等的UI技术支持

 

  为什么要用node.js?

  总的来说,Node.js 适合以下场景:

  1. 实时性应用,比如在线多人协作工具,网页聊天应用等。
  2. 以 I/O 为主的高并发应用,比如为客户端提供 API,读取数据库。
  3. 流式应用,比如客户端经常上传文件。
  4. 前后端分离。

  实际上前两者可以归结为一种,即客户端广泛使用长连接,虽然并发数较高,但其中大部分是空闲连接。

  Node.js 也有它的局限性,它并不适合 CPU 密集型的任务,比如人工智能方面的计算,视频、图片的处理等。

当然,以上缺点不是信口开河,或者死记硬背,更不是人云亦云,需要我们对 Node.js 的原理有一定的了解,才能做出正确的判断。

   

  基础概念

  与客户端不同,服务端开发者非常关心的一项数据是并发数,也就是这台服务器最多能支持多少个客户端的并发请求。早年的 C10K 问题就是讨论如何利用单台服务器支持 10K 并发数。当然随着软硬件性能的提高,目前 C10K 已经不再是问题,我们开始尝试解决 C10M 问题,即单台服务器如何处理百万级的并发。

  在 C10K 提出时,我们还在使用 Apache 服务器,它的工作原理是每当有一个网络请求到达,就 fork 出一个子进程并在子进程中运行 PHP 脚本。执行完脚本后再把结果发回客户端。

  这样可以确保不同进程之间互不干扰,即使一个进程出问题也不影响整个服务器,但是缺点也很明显:进程是一个比较重的概念,拥有自己的堆和栈,占用内存较多,一台服务器能运行的进程数量有上限,大约也就在几千左右。

虽然 Apache 后来使用了 FastCGI,但本质上只是一个进程池,它减少了创建进程的开销,但无法有效提高并发数。

  Java 的 Servlet 使用了线程池,即每个 Servlet 运行在一个线程上。线程虽然比进程轻量,但也是相对的。 有人测试过 ,每个线程独享的栈的大小是 1M,依然不够高效。除此以外,多线程编程会带来各种麻烦,这一点想必程序员们都深有体会。

  如果不使用线程,还有两种解决方案,分别是使用协程(coroutine)和非阻塞 I/O。协程比线程更加轻量,多个协程可以运行在同一个线程中,并由程序员自己负责调度,这种技术在 Go 语言中被广泛使用。而非阻塞 I/O 则被 Node.js 用来处理高并发的场景。

  

  这里所说的 I/O 可以分为两种: 网络 I/O 和文件 I/O,实际上两者高度类似。 I/O 可以分为两个步骤,首先把文件(网络)中的内容拷贝到缓冲区,这个缓冲区位于操作系统独占的内存区域中。随后再把缓冲区中的内容拷贝到用户程序的内存区域中。

  对于阻塞 I/O 来说,从发起读请求,到缓冲区就绪,再到用户进程获取数据,这两个步骤都是阻塞的。

  非阻塞 I/O 实际上是向内核轮询,缓冲区是否就绪,如果没有则继续执行其他操作。当缓冲区就绪时,讲缓冲区内容拷贝到用户进程,这一步实际上还是阻塞的。

I/O 多路复用技术是指利用单个线程处理多个网络 I/O,我们常说的 select 、 epoll 就是用来轮询所有 socket 的函数。比如 Apache 采用了前者,而 Nginx 和 Node.js 使用了后者,区别在于后者效率更高。由于 I/O 多路复用实际上还是单线程的轮询,因此它也是一种非阻塞 I/O 的方案。

  异步 I/O 是最理想的 I/O 模型,然而可惜的是真正的异步 I/O 并不存在。 Linux 上的 AIO 通过信号和回调来传递数据,但是存在缺陷。现有的 libeio 以及 Windows 上的 IOCP,本质上都是利用线程池与阻塞 I/O 来模拟异步 I/O。

很多文章都提到 Node.js 是单线程的,然而这样的说法并不严谨,甚至可以说很不负责,因为我们至少会想到以下几个问题:

  1. Node.js 在一个线程中如何处理并发请求?
  2. Node.js 在一个线程中如何进行文件的异步 I/O?
  3. Node.js 如何重复利用服务器上的多个 CPU 的处理能力?

  

  Node.js 确实可以在单线程中处理大量的并发请求,但这需要一定的编程技巧。总之,在利用 Node.js 编程时,任何耗时操作一定要使用异步来完成,避免阻塞当前函数。因为你在为客户端提供服务,而所有代码总是单线程、顺序执行。

 

  我在之前的文章中也强调过,异步是为了优化体验,避免卡顿。而真正节省处理时间,利用 CPU 多核性能,还是要靠多线程并行处理。

  实际上 Node.js 在底层维护了一个线程池。之前在基础概念部分也提到过,不存在真正的异步文件 I/O,通常是通过线程池来模拟。线程池中默认有四个线程,用来进行文件 I/O。

  需要注意的是,我们无法直接操作底层的线程池,实际上也不需要关心它们的存在。线程池的作用仅仅是完成 I/O 操作,而非用来执行 CPU 密集型的操作,比如图像、视频处理,大规模计算等。

  如果有少量 CPU 密集型的任务需要处理,我们可以启动多个 Node.js 进程并利用 IPC 机制进行进程间通讯,或者调用外部的 C++/Java 程序。如果有大量 CPU 密集型任务,那只能说明选择 Node.js 是一个错误的决定。

  在 Node.js 中存在一个事件循环(Event Loop)。

  一次完整的 Event Loop 也可以分为多个阶段(phase),依次是 poll、check、close callbacks、timers、I/O callbacks 、Idle。

由于 Node.js 是事件驱动的,每个事件的回调函数会被注册到 Event Loop 的不同阶段。比如 fs.readFile 的回调函数被添加到 I/O callbacks, setImmediate 的回调被添加到下一次 Loop 的 poll 阶段结束后, process.nextTick() 的回调被添加到当前 phase 结束后,下一个 phase 开始前。

  不同异步方法的回调会在不同的 phase 被执行,掌握这一点很重要,否则就会因为调用顺序问题产生逻辑错误。

  Event Loop 不断的循环,每一个阶段内都会同步执行所有在该阶段注册的回调函数。这也正是为什么我在网络 I/O 部分提到,不要在回调函数中调用阻塞方法,总是用异步的思想来进行耗时操作。一个耗时太久的回调函数可能会让 Event Loop 卡在某个阶段很久,新来的网络请求就无法被及时响应。

由于本文的目的是对 Node.js 有一个初步的,全面的认识。就不详细介绍 Event Loop 的每个阶段了。

  使用数据流的好处很明显,生活中也有真实写照。举个例子,老师布置了暑假作业,如果学生每天都做一点(作业流),就可以比较轻松的完成任务。如果积压在一起,到了最后一天,面对堆成小山的作业本,就会感到力不从心。

  Server 开发也是这样,假设用户上传 1G 文件,或者读取本地 1G 的文件。如果没有数据流的概念,我们需要开辟 1G 大小的缓冲区,然后在缓冲区满后一次性集中处理。

如果是采用数据流的方式,我们可以定义很小的一块缓冲区,比如大小是 1Mb。当缓冲区满后就执行回调函数,对这一小块数据进行处理,从而避免出现积压。

实际上 request 和 fs 模块的文件读取都是一个可读数据流:

  对于高并发的长连接,事件驱动模型比线程轻量得多,多个 Node.js 进程配合负载均衡可以方便的进行拓展。因此 Node.js 非常适合为 I/O 密集型应用提供服务。但这种方式的缺陷就是不擅长处理 CPU 密集型任务。

   本来这次是想自己写一篇文章看看的,但是看到他人写的文章太好了~~~

  对不起,这次的文章后半部分都是参考的他人的文章

  参考文章:

          

 

总结

以上是脚本之家为你收集整理的Node的简介全部内容,希望文章能够帮你解决Node的简介所遇到的程序开发问题。

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