NodeJS学习笔记（一）——异步I/O的理解

写在开篇的题外话：一个偶然的机会让我接触到了前端开发的相关知识，从此以后就陷入了前端开发的怀抱，无法自拔。在做完一个又一个项目之后，才知道前后端的“恋爱”有多么痛苦，欲分不分的藕断丝连让其他开发者头疼不已。在学习了NodeJS的一些知识后，才发现这简直就是解救前端开发人员的利器啊！遂开始学习，在此记录下学习心得，如有理解的不正确的地方，还希望批评指正。

Node是什么

在刚接触并提起Node.js时被人问到最多的一个问题就是：这到底是个什么东西？最初我理解Node是一个前端的服务器，类似我们常用的tomcat、apache等，然而这个理解是错的。Node只是一个Javascript运行平台而已。

最初的Javascript只是基于网页的小脚本，要依赖web应用环境才可以运行。然而Node的出现让我们可以像Java一样，编写系统级、服务端的代码，并在Node平台上直接运行。然而单纯使用Node作为服务器的底层又不是很现实，使用它作为前端的服务器再合适不过了，这样前端和后端可以更好的进行分离，底层接口提供合适的数据结构，交给前端，前端可以自己构建高效率、可用性高的接口，只要接口之间的数据结构不发生变化，前后台之间是不会造成任何影响的。

从异步I/O说起

Node的高性能是离不开异步I/O的，那么我们就从异步I/O开始理解一下Node的工作机制。

第一段Node代码从Hello World开始

Node的模块机制——弥补javascript先天对模块功能的欠缺

在以上的例子中，我们创建了一个服务，监听了8686端口。在监听到8686端口请求之后，调用了函数fInitServer，fInitServer方法是针对用户请求连接事件的函数。这个服务中传入的参数为web的request和response，在回调函数中，执行了请求连接后服务器的响应，即通过response向浏览器输出Hello World字符串。

var http = require(‘http’);

这句代码引入了Node核心的http模块。Node引入了一部分CommonJS的规范，使用require引入模块。Node引入模块的流程为：

分析路径->查找文件->编译执行

Node的模块分为两类：核心模块和文件模块。

核心模块是Node提供的模块，核心模块已经被编译过，它在Node进程启动时就被加载到内存中，所以在引用核心模块时，不需要进行路径的分析和源文件的查找，并优先判断，使用核心模块的效率是很高的。

文件模块是用户自定义开发的模块，在引入用户自定义模块时，首先要根据require中传入的路径（可以是相对路径，也可以是绝对路径）进行解析，定位到模块源文件，并对源文件进行扩展名分析等操作后，对模块进行编译，再将模块放到缓存中，方便下次使用。由于Node在查找自定义模块路径是逐级向上递归查找的，所以文件路径越深，查找耗时会越多，所以在引入自定义模块时路径要尽量精确。

小提示：在使用node的express框架，运行js时可能会遇到这个问题：cannot find module “express”。由Node加载模块的原理可以看出，出现这个错误的原因是没有在工程路径下安装express模块，Node在执行时会递归查找node_modules目录，如果找不到则会报无法找到模块的问题。

异步I/O的实现

Node是如何在用户请求后，调用fInitServer函数的呢？

操作系统对I/O的操作分为阻塞I/O和非阻塞I/O。阻塞I/O造成了CPU的等待，使CPU不能得到充分的利用；而非阻塞I/O虽然不必等待完整I/O的返回，但需要通过轮询重复的调用判断操作，这种判断操作也是对CPU的一种浪费。我们希望非阻塞I/O可以免去轮询的步骤，在实际I/O操作完成后，通过返回完成信号通知应用程序即可。

Node使用了观察者模式和事件循环机制来实现这种异步I/O。这里以去餐厅消费为例，异步调用相当于去餐厅就餐的顾客，顾客将菜单交给服务员，即Node的I/O观察者，厨房即Node的事件循环机制询问服务员是否还有要做的菜，服务员将顾客的菜单交给厨房处理。

Node有自身的事件循环机制，从I/O观察中取得是否还有待执行的事件，如果有事件，调用对应的I/O线程执行，这时会生产一个请求对象，这个请求对象记录了提交I/O的状态、记录了事件的回调等信息，在I/O线程执行完毕后，会修改请求对象的执行状态，并通知事件循环系统，将处理完成的I/O信息通知I/O观察者，执行回调函数。

从上述流程可以看出，Node是以事件为驱动来实现异步I/O的。