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node是在前端領(lǐng)域經(jīng)程敉悖看到的詞。node對(duì)于前端的重要性已經(jīng)不言而喻墩崩，掌握node也是作為合格的前端工程師一項(xiàng)基本功了氓英。知道node、知道后端的一些東西鹦筹，才能更好的與別人合作铝阐，發(fā)揮更大的價(jià)值。
概述
本文主要介紹了我對(duì)node的一些核心特性的理解铐拐，包括node架構(gòu)徘键、特點(diǎn)、機(jī)制遍蟋、核心模塊與簡單應(yīng)用吹害。
正文
從瀏覽器到node
首先，node是一個(gè)平臺(tái)虚青，使用javascript作為編程語言它呀，運(yùn)行在服務(wù)端。服務(wù)端語言能做的棒厘，node一般都能做纵穿，而且有些情況下做的更好，因?yàn)樗哂凶约旱奶厣?/p>
node是javascript運(yùn)行環(huán)境（runtime）奢人，就像瀏覽器一樣谓媒，是一個(gè)平臺(tái)。在瀏覽器中何乎，V8引擎負(fù)責(zé)解釋javascript句惯，你在javascript調(diào)用的接口都是瀏覽器實(shí)現(xiàn)并提供的，瀏覽器會(huì)調(diào)用底層的支救、由其他語言（C++）實(shí)現(xiàn)并封裝好的接口來完成任務(wù)宗弯；同樣，在node中搂妻，也是V8引擎負(fù)責(zé)解釋javascript蒙保，而你在javascript調(diào)用的瀏覽器提供的接口就不能用了，因?yàn)樗撾x了瀏覽器的環(huán)境欲主，但是因?yàn)槟阍趎ode環(huán)境中邓厕，你就可以使用node提供的由C++語言實(shí)現(xiàn)的逝嚎、由javascript封裝好的各種接口來完成后端任務(wù)。瀏覽器提供的API用于處理前端任務(wù)详恼，比如彈個(gè)窗补君，換個(gè)主題，處理用戶操作等昧互，而node因?yàn)榉?wù)后端挽铁，因此提供的API則用來處理后端任務(wù)，比如響應(yīng)請(qǐng)求敞掘，讀取文件等叽掘，這些API由不同的模塊提供。因?yàn)殛P(guān)注領(lǐng)域不一樣玖雁，因此所做的任務(wù)就不一樣更扁，提供的API就不一樣，但是原理赫冬、相關(guān)實(shí)現(xiàn)大致與瀏覽器端相同浓镜。
從瀏覽器到node這一塊如果想了解更多，推薦IBM的文章node.js到底是什么劲厌？
node 架構(gòu)
node架構(gòu)分為三層（參考鏈接）：
- Node standard library：node標(biāo)準(zhǔn)庫膛薛，也就是node模塊提供各種接口的javascript實(shí)現(xiàn)，任何javascript代碼补鼻、npm install 或者你寫的模塊都在這里
- Node bindings：包括C/C++ bindings（膠水代碼）和Add on（添加其他C/C++庫時(shí)需要自己寫的Bindings）相叁，這一層向下封裝了V8和libuv接口，向上提供了基礎(chǔ)API接口辽幌，是連接javascript和C++的橋梁
- 第三層是支撐 Node.js 運(yùn)行的關(guān)鍵增淹，由 C/C++ 實(shí)現(xiàn)。
- V8 是Google開發(fā)的JavaScript引擎乌企，提供JavaScript運(yùn)行環(huán)境虑润，可以說它就是 Node.js 的發(fā)動(dòng)機(jī)，負(fù)責(zé)解釋javascript加酵，與chrome瀏覽器相同拳喻。
- Libuv 是專門為Node.js開發(fā)的一個(gè)封裝庫，提供跨平臺(tái)的異步I/O能力猪腕，負(fù)責(zé)node運(yùn)行時(shí)的線程池調(diào)度冗澈。
- C-ares：提供了異步處理 DNS 相關(guān)的能力。
- http_parser陋葡、OpenSSL亚亲、zlib 等：提供包括 http 解析、SSL、數(shù)據(jù)壓縮等系統(tǒng)底層的訪問捌归。
平常我們用到的也就是第一層node各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的接口肛响。
那他們之間時(shí)如何協(xié)作的呢
程序啟動(dòng)，V8引擎會(huì)首先解析javascript代碼惜索，通過Node bindings來調(diào)用C/C++庫特笋。執(zhí)行到當(dāng)前事件時(shí)，會(huì)把事件放在調(diào)用堆棧（stack和heap）處理（可以理解為放進(jìn)一個(gè)工作空間巾兆，如上圖）猎物，在堆棧中的任何I/O請(qǐng)求都會(huì)交給libuv來處理，libuv維持一個(gè)線程池角塑，里面是一些工作線程(如下圖)蔫磨，請(qǐng)求會(huì)調(diào)用這些線程來完成任務(wù)，這些線程則調(diào)用底層的C/C++庫吉拳。完成時(shí)，libuv再把結(jié)果返回事件隊(duì)列等待主線程執(zhí)行适揉。在此期間留攒，主線程繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。
node 執(zhí)行特性
單線程嫉嘀、非阻塞型I／O
單線程的意思就是只在一個(gè)線程上運(yùn)行javascript炼邀。首先，javascript 在瀏覽器端是單線程的剪侮，這是為了避免多線程產(chǎn)生任務(wù)沖突的情況拭宁；其次，java和PHP這類多線程后端語言瓣俯，為避免同步I/O阻塞杰标，每處理一個(gè)連接都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新線程，這樣的話在遇到大量并發(fā)請(qǐng)求時(shí)就會(huì)受到物理內(nèi)存的限制彩匕。node 延續(xù)了瀏覽器端單線程javascript腔剂，只用一個(gè)主線程執(zhí)行javascript，不斷循環(huán)遍歷事件隊(duì)列驼仪，執(zhí)行事件掸犬。事實(shí)上，主線程發(fā)出的I/O請(qǐng)求绪爸，都會(huì)交給其他線程去完成湾碎，其他線程完成后悔返回結(jié)果放到事件隊(duì)列。在此期間奠货，主線程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)介褥，也就是在交給libuv后直接返回，繼續(xù)執(zhí)行下面的任務(wù)，主線程只負(fù)責(zé)循環(huán)執(zhí)行事件隊(duì)列呻顽，因此這種模式稱為非阻塞型I／O雹顺，性能很好，適用于處理大量并發(fā)請(qǐng)求廊遍，還能簡化開發(fā)嬉愧。
事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制
還是跟瀏覽器的差不多『砬埃總的來說就是没酣，瀏覽器端把鼠標(biāo)點(diǎn)擊、鍵盤按鍵等定義為事件卵迂，而node把網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求裕便、I／O操作等也看作事件，嚴(yán)格來說见咒，一切動(dòng)作都是事件偿衰，這就是事件驅(qū)動(dòng)的思想。在程序啟動(dòng)時(shí)改览，便進(jìn)入事件循環(huán)下翎，不斷遍歷執(zhí)行事件隊(duì)列中產(chǎn)生的事件，而在執(zhí)行過程中宝当，又會(huì)產(chǎn)生新的事件视事，因此稱為事件循環(huán)。主線程執(zhí)行事件時(shí)庆揩，遇到麻煩的I/O請(qǐng)求會(huì)交給libuv來調(diào)度其他工作線程來幫忙俐东，忙完后就會(huì)形成事件返回結(jié)果到事件隊(duì)列等待主線程處理。在此期間订晌，主線程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)虏辫。
mbp 曾經(jīng)做過一個(gè)巧妙的比喻，把 Node.js 看成一家餐廳锈拨。我在此借用下他的例子乒裆，稍作修改來闡述下 Node.js 的執(zhí)行情況：
把 Node.js 應(yīng)用程序想象成一家星巴克，一個(gè)訓(xùn)練有素的前臺(tái)服務(wù)生（唯一的主線程）在柜臺(tái)前接受訂單推励。當(dāng)很多顧客同時(shí)光臨的時(shí)候鹤耍，他們排隊(duì)（進(jìn)入事件隊(duì)列）等候接待；每當(dāng)服務(wù)生接待一位顧客验辞，服務(wù)生會(huì)把訂單告知給經(jīng)理（libuv）稿黄，經(jīng)理安排相應(yīng)的專職人員去烹制咖啡（工作線程或者系統(tǒng)特性）。這個(gè)專職人員會(huì)使用不同的原料和咖啡機(jī)（底層 C/C++ 組件）按訂單要求制作咖啡或甜點(diǎn)跌造，通常會(huì)有四個(gè)這樣的專職人員保持在崗待命（線程池）杆怕，高峰期的時(shí)候也可以安排更多（不過需要在一早就安排人員來上班族购，而不能中午臨時(shí)通知）。服務(wù)生把訂單轉(zhuǎn)交給經(jīng)理之后不需要等著咖啡制作完成陵珍，而是直接開始接待下一位顧客（事件循環(huán)放進(jìn)調(diào)用堆棧的另一個(gè)事件）寝杖，你可以把當(dāng)前調(diào)用堆棧里的事件看成是站在柜臺(tái)前正在接受服務(wù)的顧客。
當(dāng)咖啡完成時(shí)互纯，會(huì)被發(fā)送到顧客隊(duì)列的最后位置瑟幕，等它移動(dòng)到柜臺(tái)前服務(wù)生會(huì)叫相應(yīng)顧客的名字，顧客就來取走咖啡（最后這部分在真實(shí)生活中聽起來有點(diǎn)怪留潦，不過你從程序執(zhí)行的角度理解就比較合乎情理了）只盹。
? ——By Amio
如果你想進(jìn)一步了解javascript 事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，推薦深入理解 javascript 事件循環(huán)機(jī)制
node 模塊
node 模塊機(jī)制是CommonJs 的實(shí)現(xiàn)兔院。起初殖卑，javascript 標(biāo)準(zhǔn)一片混沌，并沒有其他成熟語言（例如C++）的模塊機(jī)制坊萝、標(biāo)準(zhǔn)庫孵稽、接口等，為了讓javascript 具備開發(fā)大型應(yīng)用的能力十偶，為了讓 javascript 能在后端運(yùn)行菩鲜，CommonJS 就制定了javascript 模塊規(guī)范。node 借鑒了這個(gè)規(guī)范扯键，讓javascript 以模塊形式組織起來睦袖。模塊機(jī)制是一個(gè)成熟語言必備的珊肃，一個(gè)模塊代表一個(gè)功能的封裝荣刑，它就像搭積木一樣，不同模塊可以銜接在一塊伦乔，使語言具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展型厉亏。node 模塊機(jī)制同時(shí)制定了模塊規(guī)范，能讓全球的開發(fā)者都可以在node官網(wǎng)上傳自己的包烈和。此外爱只，node 社區(qū)又實(shí)現(xiàn)了node 包管理器npm，使用npm可以輕松管理各種包招刹。
node 的模塊分為核心模塊和用戶模塊恬试，前者是底層的、自帶的疯暑，后者是第三方训柴。
核心模塊有Global(全局對(duì)象)、Http妇拯、fs(文件系統(tǒng))幻馁、Buffer洗鸵、Stream、Events仗嗦、URL膘滨、path等，這些模塊提供了后端服務(wù)的基本功能稀拐，都提供自己關(guān)注功能的API火邓。
在使用模塊時(shí)，require 即可钩蚊。但在require背后贡翘，node 有一套尋找模塊的機(jī)制：
從上圖可以看到，node 優(yōu)先從緩存區(qū)讀取砰逻，緩存區(qū)有直接讀取鸣驱，沒有則加載并緩存，這樣做不用一遍一遍去找了蝠咆，非常高效踊东。node 在緩存區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)模塊時(shí)，會(huì)分析require 的路徑和文件后綴刚操，node 有個(gè)模塊路徑的查找策略闸翅，我們可以在名為module_paths 的js文件里console.log(module.paths)然后node module_paths.js運(yùn)行來間接查看node 尋找文件模塊的具體文件的方式：
[ '/home/username/nodeProject/node_modules',
'/home/username/node_modules',
'/home/node_modules',
'/node_modules' ] //Linux下的數(shù)組輸出(/home/username因電腦不同而異)
[ 'c:\\nodeProject\\node_modules', 'c:\\node_modules' ] //Windows
也就是按照下面的順序：
- 當(dāng)前文件目錄下的node_modules目錄。
- 父目錄下的node_modules目錄菊霜。
- 父目錄的父目錄下的node_modules目錄坚冀。
- 沿路徑向上逐級(jí)遞歸，直到根目錄下的node_modules目錄鉴逞。
這些順序都是在查找緩存之后的记某。
在找到模塊后，node 將在引入之前對(duì)這個(gè)模塊進(jìn)行編譯執(zhí)行构捡，編譯成功后會(huì)緩存液南，執(zhí)行的結(jié)果會(huì)返回給調(diào)用者。
簡單應(yīng)用
有了node 自帶核心模塊的基礎(chǔ)功能勾徽，就可以進(jìn)一步封裝更強(qiáng)大滑凉、容易操作的功能了，就像jQuery 對(duì)于javascript 基礎(chǔ)API 一樣喘帚，node 社區(qū)也誕生了像 Express畅姊、KOA等框架來構(gòu)建node.js程序
這些框架的詳情移步2017 Node.js 開發(fā)框架比較
另外，node 還可以連接MySQL吹由，MangoDB進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作若未。
下面是使用express 腳手架生成的基本 node應(yīng)用結(jié)構(gòu)：
.
├── app.js //程序入口
├── bin
│ └── www //二機(jī)制文件
├── package.json //項(xiàng)目配置文件
├── public
│ ├── images
│ ├── javascripts
│ └── stylesheets
│ └── style.css
├── routes
│ ├── index.js //路由文件入口
│ └── users.js
└── views
├── error.jade //界面模板
├── index.jade
└── layout.jade
現(xiàn)在使用 node作為后端語言通常都要配合類庫和框架使用。
node 的單線程溉知、非阻塞型特點(diǎn)讓它非常適合高并發(fā)的應(yīng)用陨瘩，適合處理大量重復(fù)的腕够、簡單的邏輯，適合構(gòu)建Rest/JSON API服務(wù)舌劳；同時(shí)帚湘，也正是因?yàn)檫@些特性，node 不適合CPU使用率較重甚淡、IO使用率較輕的偏計(jì)算應(yīng)用大诸。缺點(diǎn)是因?yàn)閱尉€程，一個(gè)進(jìn)程掛就全掛了贯卦，可靠性低资柔，但這是可以避免的。node 更多的應(yīng)用是在前端撵割、中間件贿堰、前后端分離等。
由于 node 的諸多優(yōu)點(diǎn)啡彬，現(xiàn)在越來越多大公司開始使用node羹与、深度使用node。
總結(jié)
node 的核心概念庶灿、思想遠(yuǎn)不止這么多纵搁，應(yīng)用更是多了去了，無奈本人水平有限往踢，只能說個(gè)淺層腾誉，還有很多像進(jìn)程管理、異步編程峻呕、異常調(diào)試利职、部署、性能調(diào)優(yōu)山上、與集群眼耀、CDN協(xié)調(diào)等都值得深入探索一下英支。無論如何佩憾，node 是讓javascript 邁向企業(yè)級(jí)開發(fā)語言重要的一步（也許已經(jīng)是了），前端工程師從未像現(xiàn)在這樣的powerful干花，能做的事情越來越多妄帘，所能涉及的領(lǐng)域也越來越多。前端這行越來越令人興奮了池凄。
