Node.js综述

前言

本综述文章旨在帮助读者深入理解下Node.js的本质，不去关注应用的细节，我认为真正的技术问题只有在动手写代码的时候才会遇到，那个阶段解决问题才是真正有意义的。

 

发展史

Node.js是Ryan Dahl 2009年对外发布的开源醒目，后来该项目被Joyent公司注意到并于2010年成为Joyent公司的一个子项目。2016年微软与Joyent公司合作，Node.js在windows上得到支持。

目前Node.js的版本为V6.11，周围已经形成了一个庞大的生态系统。

 

特性分析

Node.js is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine. Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient. Node.js' package ecosystem, npm, is the largest ecosystem of open source libraries in the world.

上面是Node.js的官方描述，其中包含了Node.js最突出的特点。

1、Javascript runtime

这个描述解答了Node.js是什么的问题。它是一个Javascript 运行环境，类似于JVM之于Java，Node.js负责将Javascript转化为计算机可以识别的机器语言，同时对外提供API。传统上javascript依附于浏览器运行：

Node.js舍弃了浏览器，直接与js引擎对接，通过js引擎提供的API，Node.js可以完成其他后端语言（java）所能完成的一切功能，例如文件操作、网络通信、设备管理等等。

下面说下Node.js所采用的js引擎——V8，这是目前世界上最快的js引擎，来自于Google Chrome项目，用C++语言编写，凭借Goole强大的技术支持，它的执行速度已经接近本地代码的执行速度。

除了V8以外，Node.js的还是用了libev和libio库支持事件驱动和异步IO，如图所示，libuv是在libev和libeio的基础上抽象出的一层，对于POSIX系统，libuv利用epoll或者kqueue，而在Windows系统中，libuv使用了IOCP机制，以在不同的平台下实现统一的高性能。

2、non-blocking IO and event-driven

先说说非阻塞IO，假设一个请求要读取数据库，db.query(select * from table)，这个过程涉及磁盘读取与网络通信，耗时很长，下面是几种服务器处理方式。

(1)如果是单线程+阻塞处理，线程会等待数据读取完毕才继续处理，同时后续的请求也得等待，这样的系统是不能忍受的。

 

(2)好在现在的后端容器都是支持多线程+阻塞的，其解决思路如下：

等待数据的线程继续等待，如果有新请求就重新创建一个线程，把cpu让给新的线程，待原线程得到数据后再把cpu切换给原线程。这样做有什么缺点么？

一是大量请求的情况下线程数目不断增加，浪费大量系统资源。

二是CPU在处理上下文切换的时候也浪费了不少时间。

 

(3)Node.js的解决思路则完全不一样。它被设计成单线程+非阻塞的。

所有的请求都在一个线程处理，一旦遇到耗时的请求，cpu不等待数据返回，而是接着处理后续的请求。那么问题来了，前面请求的数据到达后，如何返回给前端呢?这就要牵扯到Node.js的另外一个特性——事件驱动。

在上面的简化模型中，所有的请求会依次进入线程的处理循环中，每个请求自带回调函数，当耗时请求接受完数据后，回调函数自动被调用，重新进去循环处理，直到数据被返回给前端。

这样能让单个CPU充分运行起来，没有丝毫等待，同时避免了在不同的线程中频繁切换引起的浪费。根据统计，Node.js相对传统的PHP+Nginx，在性能上有明显提升。

这种设计思路就是为微服务web系统而生的，因为web服务的特点就是请求密集、计算量小、要求快速响应。

 

Node.js的缺点

1、对于长期占据CPU的请求，后续的请求不能得到及时处理，产生较大延时，所以Node.js不适合计算密集型应用。

2、Node.js专注单线程处理，在多核环境中，必须总多进城才能充分利用多核，因此增加了设计难度。

3、Node.js的异步式编程模式不太符合一般的程序控制思路，给编码和调试带来不少困难。

常用辅助框架

1、npm（Node Package Manager）

Node.js本身提供的API比较底层，完全依靠Node.js实现一个系统对技术人员要求比较高。不过现在已经有大量的第三方支持供开发者使用。为了更好地使用和管理这些第三方提供的包，Node.js官方提供了一个基于命令行的包管理工具——npm.

npm完全由javascript实现，不属于Node.js的一部分。不过在Node.js0.6开始，npm会自动包含在发行版中。

2、Express

参考

《Node.js开发指南》

《为什么我要用 Node.js》http://blog.jobbole.com/53736/