Node.js简介

Node.js

Node.js简介

• Node.js是一个能够在服务器端运行JavaScript的开源代码、跨平台JavaScript运行环境。
• Node是Ryan Dahl为了帮助客户解决Web服务器的高并发性能问题而写出来的。
• Node采用Google开发的V8引擎运行js代码，使用事件驱动、非阻塞和异步I/O模型等技术来提高性能,可优化应用程序的传输量和规模。
• Node.js的推出不仅从工程化的角度自动化掉更多繁琐费时的工作，更打破了前端后端的语言边界。
  注释：I/O(Input/Output) I/O操作指的是对磁盘读写操作

Node.js的引用场景

1.前端工程化

再早期ajax,jQuery比较流行的时候，使用这些库我们在页面中直接引入需要的库(lib)即可，不太需要那么多服务端的能力。后续随着模块化、transpile逐渐成熟、需求逐渐增多，对后端能力的需求也逐渐强烈。反过来说，也是Node.js赋予了js开发者在浏览器外运行代码的能力了，加速催生了这些项目的出现。

• Bundle(打包工具):Webpack、vite、esbuild、parcel
• Uglify(代码压缩):uglifyjs
• Transpile(语法转换):bablejs、TypeScript
• 其他语言加入前端工程化的竞争:esbuild、parcel、prisma
• Node.js仍然处于难以替代的地位

2.Web服务端应用

• 学习曲线平缓，开发效率极高
• 运行效率接近常见的编译语言
• 社区生态丰富及工具链成熟（NPM, V8 inspector）
• 与前端结合的常见会有优势（SSR（服务端渲染））
• 现状：竞争激烈，但是Node.js有自己独特的优势

3.Electron 跨端桌面应用

• 商业应用：VsCode,slack, discord,zoom
• 大型公司内部的效率工具
• 现状：大部分场景在选型时，都值得考虑使用Node.js

Node.js 运行时结构

• 社区npm代码： acron,node-inspect（诊断调试工具）,npm
• 用户代码：自己写的业务代码，还包括npm安装的包
• Node.js Core(JavaScript)： 内部由JavaScript代码写的模块
• Node.js Core(C++)：Node底层有更多是由C++代码去编写的
• N-API:是在一些特定的场景，通过JavaScript代码没法满足的需求，举个例子当你有一些需要性能的需求，比如某个场景用JavaScript写的代码效率比较低，所以就需要一些N-API的一系列模块来实现这些能力
• V8:JavaScript Runtime,由V8自带的工具inspector（诊断调试工具）
• libuv:封装了各类操作系统的API，还提供了Node.js最核心的eventloop(事件循环) 和 syscall(系统调用) ,它会去封装各类操作系统上的API,然后来提供一个跨平台I/O操作
• nghttp2:提供了http2相关的模块
• zlib:常见的压缩和解压缩的算法
• c-ares:做的dns查询的库
• llhttp: 做http协议的解析(序列化或反序列化)
• OpenSSL:常用在网络层面上的加密和解密的工具

例子： 用node-fatch发起请求时，大概调用顺序

• 首先通过npm去安装node-fatch模块就到达用户代码
• 然后再用户代码里面调用node-fatch模块，因为这些代码都是JavaScript代码，所以它会到底层V8里面去执行
• 然后v8会调用Node.js Core(JavaScript) 里面的http模块
• 然后http模块调用更底层的Node.js Core(C++) 的API
• 然后到llhttp去做http协议的序列化和反序列化，把得到的数据通过libuv
• libuv可能会创建一个TCP/IP链接，再把这个数据发送给远端
• 反之接收即流程反过来走一次,从libuv到用户代码就完成了接收

Node.js特点

1.异步I/O

当Node.js执行I/O操作时，会在响应返回后回复操作，而不是阻塞线程并占用额外内存等待
常见异步处理

setTimeout(()=>{
    console.log("B");
})
console.log("A");

先打印A,后打印B
下面是异步读取文件场景

在调用异步API读取文件的时候，就会触发一个异步调用，然后就会将这个读取文件的操作交给libuv的线程池去做，主线程就不需要等待文件读取完成，就可以先去做其他调用，等线程池的读取文件操作结束返回数据给主线程就行了

2.单线程

这里主要是指Node.js的JavaScript的线程是单线程的，所以Node.js不适合做一些cpu密集的操作，例如下面这种例子，但是从版本12开始，就可以使用worker_thread模块单独起独立JavaScript线程，但每个线程的模型和主线程没有太大的变化，使用上也不会有太大的区别

function fibonacci(num){
    if(num === 1 || num === 2){
        return 1;
    }
    return fibonacci(num - 1) + fibonacci(num - 2);
}

fibonacci(42);
fibonacci(43);

JS单线程: 一般说Node.js是单线程是指JavaScript线程为单线程

• 实际上Node还有其他线程：JS线程 + libuv线程池（4个线程） + V8任务线程池 + V8 Inspector线程;
  • libuv线程池: Node.js为了不阻塞一些操作，就会把一些操作（例如：异步读取文件）交给libuv线程池里面的线程执行,还包括一些对cpu消耗时间比较大的操作(例如加密解密)也会交给libuv线程池去操作
  • V8任务线程池：调整V8本身的线程池，大部分不会单独去调整这个
  • V8 Inspector线程: 当V8做调试的时候，会使用这个线程，当做调试的时候，比如在代码中写了个死循环，只有这类调试工具在单独的线程上，这样才能调试死循环的问题
    优点：
• 不用考虑多线程状态同步问题，也就不需要锁
• 同时还能比较高效的利用系统资源
  缺点:
• 如果出现阻塞问题会产生更多的负面影响
• 解决办法：多进程或多线程

3.跨平台

例如我想使用Linux系统上面的socket，在windows上使用同样的代码也是做类似的事情，在跨平台方面上，使用Node.js的时候，它已经完成了绝大部分的工作，就不用考虑太大跨平台的问题

const net = require('net');

const socket = new net.Socket('./tmp/scoket.sock')

• 大部分功能、API是跨平台的
• Node.js跨平台 + JS无需编译环境( + Web 跨平台 + 诊断工具跨平台 ) = 开发成本低(大部分场景无需担心跨平台问题),整体学习成本低