从原理上理解NodeJS的适用场景

NodeJS是近年来比较火的服务端JS平台，这一方面得益于其在后端处理高并发的卓越性能，另一方面在nodeJS平台上的npm、grunt、express等强大的代码与项目管理应用崛起，几乎重新定义了前端的工作方式和流程。

NodeJS的成功标志着它的强大，但是不是所有情况都适合应用NodeJS作为服务器端平台呢？

答案当然是否定的，而网上也是众说纷纭。那我们从原理出发了解一下NodeJS的适用情况。

在讲NodeJS之前我们不仿先看一下传统（以Apache为代表）的服务器端处理平台处理并发的方式。

1. Apache的多线程高并发模式

Apache是当前世界排名第一的Web服务端软件，它由于支持多线程并发而受到广大服务器技术选型者的欢迎。但发展到后来，Apache在一些WEB的大型应用中也渐渐暴露出它的缺点：阻塞。

那有的同学会奇怪，Apache不是多线程处理并发吗，为什么还会出现阻塞呢？

要明白这一点我们首先需要了解线程这个概念

1.1 什么是线程？

我们引用官方的解释：线程可以独立运行的最小的CPU单位，可以在同一个进程里并发运行，共享该进程下的内存地址空间（注意这个特点）。

我们可以看到同一个进程下的线程是会共享相同的文件和内存的（内存地址空间），所以大家可以想象，当不同的线程需要占用同一个变量时，根据先到先得的原则，先到的线程在运作时，后来的线程只能在旁边等待，也就是加入到了阻塞排队序列。所以这就是造成线程阻塞的原因。

因此，虽说进程可以支持多个线程，它们看似同时执行，但互相之间并不同步。一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间，这就意味着它们可以访问相同的变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象。尽管这让线程之间共享信息变得更容易，因为程序设计者必须小心，确保它们不会妨碍同一进程里的其它线程。

了解了多线程并行的缺陷后，我们就可以更好地理解NodeJS的强大所在了。因为NodeJS是异步单线程的！

 

2. NodeJS的异步I/O原理

我们先来看一段Apache请求数据库的代码：

代码执行到第一行的时候线程会阻塞，等待query返回结果，然后继续处理。由于数据库查询、磁盘读写、网络通信等原因（所谓的I/O）阻塞时间会非常大（相对于CPU始终频率）。对于高并发的访问，一方面线程长期阻塞等待，另一方面为了应付新情求而不断添加新线程，会浪费大量系统资源，同时线程的增加也会也会占用大量的CPU时间来处理内存上下文切换。看看node.js怎么处理。

看到没，就四个字：异步回调。query的第二个参数是一个回调函数，进程执行到db.query的时候不会等待结果返回，而是直接继续执行下面的语句，直到进入事件循环。当数据库执行结果返回的时候会将事件发送到事件队列，等到线程进入事件循环后才会调用之前的回调函数。更专业的说法是异步I/O。只要单线程就可以。

 

那为什么NodeJS做到单线程，却可以实现异步呢？在这里我们先上一幅图，直戳图中的Event queue

看到没，NodeJS的工作原理其实就是事件循环。可以说每一条NodeJS的逻辑都是写在回调函数里面的，而回调函数都是有返回之后才异步执行的！

 

看到这里，你不禁会惊叹，NodeJS如果所有处理都异步，岂不是晓得飞了？错错错！当然不是，不要忘记，NodeJS实现这些的基础是单线程。没错，单线程！一条线程扛起所有操作！

你可以想象一下，NodeJS在寒风中面对着10万并发大军，OK，没问题，上来敌人一个扔到城里，上来一个又扔到城里。城里全民皆兵，可以很好地消化这些敌人。但如果上来一个类似于张飞赵云这样的人物，老Node心里一惨，和张飞大战300回合，把他打残了，再扔到城里。那后面的10万大军就得等这300回合。。。

所以这说明什么？说明NodeJS不是没有阻塞，而是阻塞不发生在后续回调的流程，而会发生在NodeJS本身对逻辑的计算和处理。我们已经知道，NodeJS的分发能力无比强大，可以循环事件进行异步回调。但如果在循环事件时遇到复杂的逻辑运算，那么单薄的单线程怎么支撑得起上百万的逻辑+并发呢？NodeJS它的所有I/O、网络通信等比较耗时的操作，都可以交给worker threads执行再回调，所以很快。但CPU的正常操作，它就只能自己抗了。 

说到这里，各位对NodeJS的特性估计也大概有个谱了。所以说适用的场景基本是呼之欲出了~！

 

3. NodeJS的应用场景

既然NodeJS处理并发的能力强，但处理计算和逻辑的能力反而很弱，因此，如果我们把复杂的逻辑运算都搬到前端（客户端）完成，而NodeJS只需要提供异步I/O，这样就可以实现对高并发的高性能处理。情况就很多啦，比如：RESTFUL API、实时聊天、客户端逻辑强大的单页APP，具体的例子比如说：本地化的在线音乐应用，本地化的在线搜索应用，本地化的在线APP等。

顺便提一下Apache，打压了这么多，给颗甜枣。Apache由于其多线程高并发共享内存地址空间的特性，那就意味着如果服务器足够强大，处理器足够高核，Apache的运作将会非常良好，所以适用于（并发）异步处理相对较少，后台计算量大，后台业务逻辑复杂的应用程序。