【笔记】Node.js概述和开发环境搭建

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API 文档 | Node.js 中文网

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一、Node.js简介

1.简介

• Node.js 是一个基于 Chrome 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 的模型。
• 使用npm作为官方包管理器（当然可用其他，比如yarn）
• 发布于2009年5月，由Ryan Dahl开发。

2.发展历史

网上都有，在此不赘述了：

• 你需要了解的Node.js 发展史 - 简书
  

3.Node.js的结构

• Node.js标准库（即我们使用过程中能直接调用的API，在源码中的lib目录下可以看到）
• Node bindings（这一层是JavaScript与底层C/C++能够沟通的关键，前者通过bindings调用后者，相互交换数据）
• 支撑Node.js运行的基础构件：由C/C++实现的，其中包括4大部分：
  • V8 Google推出的JavaScript VM，也是Node.js用JavaScript的关键，为JavaScript提供了在非浏览器端运行的环境，是Nodejs之所以高效的原因之一。
  • libuv 为Nodejs提供了跨平台、线程池、事件池、异步I/O等能力，是Nodejs如此强大的关键
  • C-ares 提供了异步处理DNS相关的能力
  • http_parse OpenSSL zlib等 提供了包括HTTP解析、SSL、数据压缩等能力

4.Node.js的特点

事件驱动

主要体现在回调函数，开发人员可以通过项目业务逻辑来注册对应的回调函数，而这些回调函数并不是按照注册顺序来执行，而是待到相应事件触发时才加入时间循环队列：如下图的Event Loop

• 当有事件触发时，node.js将这些事件放到事件队列中，此时不占CPU只占内存队列
• Event Loop从队列中解析这些请求，如果存在回调函数，判断是否存在阻塞，存在的话事件循环从线程池中检索一个线程，否则，直接执行回调。回调函数主要执行的操作是：
  1. 发送一个响应
  2. 安排另一个事件
  3. 结束程序。
• 当程序执行到回调函数时，浏览器运行回调函数。
  

优点

能够让CPU 和内存在同一时间集中处理一件事，同时尽可能让耗时的 I/O 操作并行执行。对于低速连接攻击，Node.js 只是在事件队列中增加请求，等待操作系统的回应，因而不会有任何多线程开销，很大程度上可以提高 Web 应用的健壮性，防止恶意攻击。

在node.js中，一个时刻只能执行一个事件回调函数，但在执行一个事件回调函数的过程中，可以转而处理其他事情，然后返回继续执行原事件的回调函数，这种处理机制称为“事件环”机制。与其他web后端编程语言相比，node除了异步和事件外，回调函数也是一大特色，回调函数也是最好的接受异步调用返回数据的方式。代码的编写顺序和执行顺序无关。

异步、非阻塞I/O

• 怎样理解阻塞非阻塞与同步异步的区别？ - 知乎

一个异步I/O的大致流程：

（1） 发起I/O调用

• 用户通过JavaScript代码调用Node核心模块，将参数和回调函数传入核心模块。
• Node核心模块会将传入的参数和回调函数封装成一个请求对象。
• 将这个请求对象推入I/O线程池等待执行。
• JavaScript发起的异步调用结束，JavaScript线程继续执行后续操作。
  
  

（2）执行回调

• I/O操作完成后会将结果存储到请求对象的result属性上，并发出操作完成的通知。
• 每次事件循环时会检查是否有完成的I/O操作，如果有就将请求对象加入观察者队列中，之后当做事件处理。
• 处理I/O观察者事件时会取出之前封装在请求对象中的回调函数，执行这个回调函数，并将result当做参数，以完成JavaScript回调的目的。

单线程

node.js的主线程采用单线程异步非阻塞模式，即主线程独占cpu，遇到I/O请求不阻塞后面的计算，当I/O完成后，以事件的方式通知，从线程池调用对应线程继续执行

5.Node.js的缺点

(1)不适合CPU计算密集型应用

CPU密集型应用给Node带来的挑战主要是：由于JavaScript单线程的原因，如果有长时间运行的计算（比如大循环），将会导致CPU时间片不能释放，使得后续I/O无法发起；

• 解决方案：分解大型运算任务为多个小任务，使得运算能够适时释放，不阻塞I/O调用的发起；

(2)只支持单核CPU，不能充分利用CPU

(3)内存控制不足且容量有限制

Javascript的面向对象是基于JSON的，而Java是直接使用内存结构。通过JSON序列化和反序列的过程控制内存，这方面显然是不如Java的。此外，由于V8引擎有内存设计的限制，32位环境中最大堆是1G，64位环境中最大堆也不到2G，如果要一次读入10G数据，对于Nodejs来说也无法实现。

(4)可靠性低

一旦代码某个环节崩溃，整个系统都崩溃
原因：单进程，单线程

• 解决方案：
  • Nnigx反向代理，负载均衡，开多个进程，绑定多个端口；
  • 开多个进程监听同一个端口，使用cluster模块；

(5)其他

• 不适合无异步的应用，比如系统管理，自行化脚本等，还是Python更顺手，Nodejs的异步调用可能会给编程带来一些麻烦。
• 开源组件库质量参差不齐，更新快，向下不兼容
• Debug不方便，错误没有stack trace

6.Node.js的应用场景

Node.js 擅长处理 I/O，不善于计算（单线程的缺点）

因此 Node.js 适用于：当应用程序需要处理大量并发的 I/O，而在向客户端发出响应之前，应用程序内部并不需要进行非常复杂的处理的时候，Node.js 也非常适合与 web socket 配合，开发长连接的实时交互应用程序。

REST/JSON APIs

这是NodeJS最理想的应用场景，可以处理数万条连接，本身没有太多的逻辑，只需要请求API，组织数据进行返回即可。

统一Web应用的UI层

大量Ajax请求的应用

具体场景可以表现为如下：

• 第一大类：用户表单收集系统、后台管理系统、实时交互系统、考试系统、联网软件、高并发量的web应用程序；
• 第二大类：基于web、canvas等多人联网游戏；
• 第三大类：基于web的多人实时聊天客户端、聊天室、图文直播；
• 第四大类：单页面浏览器应用程序；
• 第五大类：操作数据库、为前端和移动端提供基于json的API；

Node.js的软肋：CPU密集型应用、模板渲染、压缩/解压、加密/解密

二、部署Node.js开发环境

官网：https://nodejs.org/en/

中文网：http://nodejs.cn/

1.Windows10下

(1)下载

• 建议选择长期支持版（LTS：Long Time Support），最新稳定版本
• 首页默认win*64，可点进下载页面选择需要的版本、平台、64/32。。。
  
• windows建议下载安装版，带.msi后缀的

(2)安装及验证

• 下载之后傻瓜式安装即可
• 默认安装了npm包管理器
  
• 安装验证
  

(3)环境变量配置

• 在nodejs的安装目录【D:\Program Files\nodejs】下创建两个文件夹【node_global】及【node_cache】
• 命令行运行如下命令：

npm config set prefix "D:\Program Files\nodejs\node_global"
npm config set cache "D:\Program Files\nodejs\node_cache"

• win+E打开我的电脑 => 右击此电脑 => 属性 => 高级系统设置 => 环境变量
  
  
  
• 将nodejs路径添加到变量Path中（默认已添加）
  
• 添加：D:\Program Files\nodejs\node_global
• 确认 - 应用 - 用如下命令测试设置是否生效：

npm i vue -g # -g是全局安装的意思

• node_global文件夹下安装了vue对应文件即可证明设置成功

2.Linux下

(1) 源码解压安装

下载

wget https://nodejs.org/dist/v12.16.3/node-v12.16.3-linux-x64.tar.xz

解压

tar xf  node-v12.16.3-linux-x64.tar.xz

验证

cd node-v12.16.3-linux-x64/
./bin/node -v

(2)git安装

sudo git clone https://github.com/nodejs/node.git

(3)通过linux包管理器安装

Arch Linux

pacman -S nodejs npm

基于Debian和Ubuntu的Linux发布版

sudo apt-get install nodejs 
sudo apt-get install npm

Red Hat Enterprise Linux/RHEL、CentOS和Fedora

。。。没有试过就不赘述了

3.Mac OS X 下

只是看看，作者并没有mac可以操作。。。

(1)源码安装

(2).dmg安装包安装

傻瓜式

(3)npm包管理器安装

4.树莓派下

目前无操作，有机会再补充

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拓展：

• 从头开始讲Node.js——异步与事件驱动
• RESTful API的理解