前言

現(xiàn)在 Node.js 對于前端越來越重要雨席，筆者現(xiàn)在也感受到了學(xué)好 Node.js 可以極大的提升前端競爭力。之前也或多或少的接觸過础拨，但是沒有一個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程骄崩，所以筆者接下來打算系統(tǒng)的去學(xué)習(xí) Node.js，同時希望建立一個從零到一學(xué)習(xí) Node 的一個博客葛峻。

希望我的學(xué)習(xí)經(jīng)驗可以幫助到大家锹雏。

Node.js 是什么

都 2020 年了，大家對 Node 肯定都有了初步的了解术奖，但是我還是想先介紹一下什么是 Node

Node.js是一個基于 Chrome V8 引擎的JavaScript運行環(huán)境(runtime)礁遵。

Node不是一門語言是讓js運行在后端的運行時,并且不包括javascript全集,因為在服務(wù)端中不包含DOM和BOM。Node也提供了一些新的模塊例如http,fs模塊等采记。

Node.js 使用了事件驅(qū)動榛丢、非阻塞式 I/O 的模型，使其輕量又高效挺庞。并且 Node.js 的包管理器 npm晰赞，是全球最大的開源庫生態(tài)系統(tǒng)。

為什么使用要學(xué)習(xí) Node.js

（1）首先 Node 在處理高并發(fā)选侨，IO密集場景有明顯優(yōu)勢掖鱼。

高并發(fā)是指同一時間并發(fā)訪問服務(wù)器

IO即輸入輸出，是指文件讀寫援制，網(wǎng)絡(luò)操作戏挡，數(shù)據(jù)庫操作等。相對的是 CPU 密集型晨仑，意思是邏輯處理運輸頻繁褐墅，一般指解密拆檬、加密、壓縮妥凳、解壓等操作竟贯。

（2）其次，現(xiàn)在前端開發(fā)越來越離不開 Node逝钥。日常工作中的 webpack屑那、cli 腳手架工具等都是由 Node 編寫。前端學(xué)會 Node 會極大的增加自己的話語權(quán)艘款，提高自己的競爭力持际。

異步非阻塞 IO

傳統(tǒng)語言例如大部分都是采用同步阻塞的方式，即當(dāng)我讀取某個文件的內(nèi)容時哗咆，我必須等待所有文件內(nèi)容讀取完畢才能進行下面的內(nèi)容蜘欲，因此整個線程都將停止執(zhí)行，造成了阻塞晌柬，極大程度的降低了執(zhí)行效率姥份。

由于 Node.js 采用異步非阻塞的模型，因此當(dāng)我對讀取某個文件時空繁，將立即執(zhí)行下面的代碼，當(dāng)文件讀取完畢朱庆，將處理結(jié)果放入我們的回調(diào)函數(shù)當(dāng)中盛泡，增加了執(zhí)行效率。

阻塞模式下娱颊，一個線程只能處理一個 IO傲诵，如果想并發(fā)處理多個任務(wù)只能開啟多個線程。而非阻塞模式下一個線程就可以處理多個 IO箱硕，CPU 的利用率可以達到最大拴竹。

單線程

Node.js 采用單線程模式，這也良好的適用了單線程非阻塞的模式剧罩。當(dāng) Node.js 需要處理 IO 時栓拜，會將任務(wù)交給內(nèi)部的 libuv，libuv 處理完成后惠昔，通過 IO 事件驅(qū)動機制幕与，將結(jié)果返回給 Node.js 的線程。

事件驅(qū)動

每一次 IO 操作完成都會觸發(fā)相應(yīng)的事件镇防，由于 Node.js 是單線程啦鸣，所以同一時刻只能處理一個任務(wù)，那多余的任務(wù)只能放到隊列中等待被調(diào)用来氧。而為了處理這一過程 Node.js 采用了事件循環(huán)的策略诫给，類似于瀏覽器的事件循環(huán)香拉，但有很多出入。

事件循環(huán)

當(dāng) Node.js 啟動后中狂，它會初始化事件循環(huán)凫碌，處理已提供的輸入腳本，它可能會調(diào)用一些異步的 API吃型、調(diào)度定時器证鸥，或者調(diào)用 process.nextTick()，然后開始處理事件循環(huán)勤晚。

下面是一張來自官網(wǎng)的事件循環(huán)的描述圖枉层。

image.png

事件循環(huán)官網(wǎng)介紹的非常清楚，我這里把官網(wǎng)的內(nèi)容搬運過來赐写。

注意：每個框被稱為事件循環(huán)機制的一個階段鸟蜡。

每個階段都有一個 FIFO 隊列來執(zhí)行回調(diào)。雖然每個階段都是特殊的挺邀，但通常情況下揉忘，當(dāng)事件循環(huán)進入給定的階段時，它將執(zhí)行特定于該階段的任何操作端铛，然后執(zhí)行該階段隊列中的回調(diào)泣矛，直到隊列用盡或最大回調(diào)數(shù)已執(zhí)行。當(dāng)該隊列已用盡或達到回調(diào)限制禾蚕，事件循環(huán)將移動到下一階段您朽，等等。

由于這些操作中的任何一個都可能調(diào)度 更多的 操作和由內(nèi)核排列在輪詢階段被處理的新事件换淆， 且在處理輪詢中的事件時哗总，輪詢事件可以排隊。因此倍试，長時間運行的回調(diào)可以允許輪詢階段運行長于計時器的閾值時間讯屈。

階段概述

• 定時器：本階段執(zhí)行已經(jīng)被 setTimeout() 和 setInterval() 的調(diào)度回調(diào)函數(shù)。
• 待定回調(diào)（pending callbacks）：執(zhí)行延遲到下一個循環(huán)迭代的 I/O 回調(diào)县习。
• idle, prepare：僅系統(tǒng)內(nèi)部使用涮母。
• 輪詢（poll）：檢索新的 I/O 事件;執(zhí)行與 I/O 相關(guān)的回調(diào)（幾乎所有情況下，除了關(guān)閉的回調(diào)函數(shù)躁愿，那些由計時器和 setImmediate() 調(diào)度的之外）哈蝇，其余情況 node 將在適當(dāng)?shù)臅r候在此阻塞。
• 檢測（check）：setImmediate() 回調(diào)函數(shù)在這里執(zhí)行攘已。
• 關(guān)閉的回調(diào)函數(shù)（close callbacks）：一些關(guān)閉的回調(diào)函數(shù)炮赦，如：socket.on('close', ...)。

在每次運行的事件循環(huán)之間样勃，Node.js 檢查它是否在等待任何異步 I/O 或計時器吠勘，如果沒有的話性芬，則完全關(guān)閉。

階段的詳細概述

定時器

計時器指定 可以執(zhí)行所提供回調(diào) 的 閾值剧防，而不是用戶希望其執(zhí)行的確切時間植锉。在指定的一段時間間隔后， 計時器回調(diào)將被盡可能早地運行峭拘。但是俊庇，操作系統(tǒng)調(diào)度或其它正在運行的回調(diào)可能會延遲它們。

注意：輪詢 階段 控制何時定時器執(zhí)行鸡挠。

例如辉饱，假設(shè)您調(diào)度了一個在 100 毫秒后超時的定時器，然后您的腳本開始異步讀取會耗費 95 毫秒的文件:

const fs = require('fs');

function someAsyncOperation(callback) {
  // Assume this takes 95ms to complete
  fs.readFile('/path/to/file', callback);
}

const timeoutScheduled = Date.now();

setTimeout(() => {
  const delay = Date.now() - timeoutScheduled;

  console.log(`${delay}ms have passed since I was scheduled`);
}, 100);

// do someAsyncOperation which takes 95 ms to complete
someAsyncOperation(() => {
  const startCallback = Date.now();

  // do something that will take 10ms...
  while (Date.now() - startCallback < 10) {
    // do nothing
  }
});

當(dāng)事件循環(huán)進入 輪詢 階段時拣展，它有一個空隊列（此時 fs.readFile() 尚未完成）彭沼，因此它將等待剩下的毫秒數(shù)，直到達到最快的一個計時器閾值為止备埃。當(dāng)它等待 95 毫秒過后時姓惑，fs.readFile() 完成讀取文件，它的那個需要 10 毫秒才能完成的回調(diào)按脚，將被添加到 輪詢 隊列中并執(zhí)行于毙。當(dāng)回調(diào)完成時，隊列中不再有回調(diào)辅搬，因此事件循環(huán)機制將查看最快到達閾值的計時器唯沮，然后將回到 計時器 階段，以執(zhí)行定時器的回調(diào)伞辛。在本示例中烂翰，您將看到調(diào)度計時器到它的回調(diào)被執(zhí)行之間的總延遲將為 105 毫秒夯缺。

注意：為了防止 輪詢 階段餓死事件循環(huán)蚤氏，libuv（實現(xiàn) Node.js 事件循環(huán)和平臺的所有異步行為的 C 函數(shù)庫），在停止輪詢以獲得更多事件之前踊兜，還有一個硬性最大值（依賴于系統(tǒng)）竿滨。

掛起的回調(diào)函數(shù)（pending callbacks）

此階段對某些系統(tǒng)操作（如 TCP 錯誤類型）執(zhí)行回調(diào)。例如捏境，如果 TCP 套接字在嘗試連接時接收到 ECONNREFUSED于游，則某些 *nix 的系統(tǒng)希望等待報告錯誤。這將被排隊以在 掛起的回調(diào) 階段執(zhí)行垫言。

輪詢

輪詢 階段有兩個重要的功能：

1. 計算應(yīng)該阻塞和輪詢 I/O 的時間贰剥。
2. 然后，處理 輪詢 隊列里的事件筷频。

當(dāng)事件循環(huán)進入 輪詢 階段且 沒有被調(diào)度的計時器時 蚌成，將發(fā)生以下兩種情況之一：

• 如果 輪詢 隊列 不是空的 前痘，事件循環(huán)將循環(huán)訪問回調(diào)隊列并同步執(zhí)行它們，直到隊列已用盡担忧，或者達到了與系統(tǒng)相關(guān)的硬性限制芹缔。

• 如果 輪詢 隊列 是空的 ，還有兩件事發(fā)生：

• • 如果腳本被 setImmediate() 調(diào)度瓶盛，則事件循環(huán)將結(jié)束 輪詢 階段最欠，并繼續(xù) 檢查 階段以執(zhí)行那些被調(diào)度的腳本。
• • 如果腳本 未被 setImmediate()調(diào)度惩猫，則事件循環(huán)將等待回調(diào)被添加到隊列中芝硬，然后立即執(zhí)行。

一旦 輪詢 隊列為空帆锋，事件循環(huán)將檢查 已達到時間閾值的計時器吵取。如果一個或多個計時器已準(zhǔn)備就緒，則事件循環(huán)將繞回計時器階段以執(zhí)行這些計時器的回調(diào)

檢查階段

此階段允許人員在輪詢階段完成后立即執(zhí)行回調(diào)锯厢。如果輪詢階段變?yōu)榭臻e狀態(tài)皮官，并且腳本使用 setImmediate() 后被排列在隊列中，則事件循環(huán)可能繼續(xù)到 檢查 階段而不是等待实辑。

setImmediate() 實際上是一個在事件循環(huán)的單獨階段運行的特殊計時器捺氢。它使用一個 libuv API 來安排回調(diào)在 輪詢 階段完成后執(zhí)行。

通常剪撬，在執(zhí)行代碼時摄乒，事件循環(huán)最終會命中輪詢階段，在那等待傳入連接残黑、請求等馍佑。但是，如果回調(diào)已使用 setImmediate()調(diào)度過梨水，并且輪詢階段變?yōu)榭臻e狀態(tài)拭荤，則它將結(jié)束此階段，并繼續(xù)到檢查階段而不是繼續(xù)等待輪詢事件

以上事件循環(huán)過程的內(nèi)容來自 Node.js 官網(wǎng)

微任務(wù)

熟悉瀏覽器事件循環(huán)的都知道疫诽，每次宏任務(wù)執(zhí)行完畢都會執(zhí)行微任務(wù)隊列里的任務(wù)舅世。同樣 Node.js 也有微任務(wù)，只不過它有兩個微任務(wù)隊列奇徒，分別是 process.nextTick 與 Promise雏亚。

每個階段執(zhí)行完畢都會去執(zhí)行 process.nextTick 隊列內(nèi)的任務(wù)與 promise 隊列內(nèi)的任務(wù)。process.nextTick 的優(yōu)先級高于 promise摩钙。

距離說明

Promise.resolve().then(() => console.log('promise'))

process.nextTick(() => console.log('nextTick'))

// 輸出結(jié)果

// nextTick
// promise

以上就是 Node.js 的一些基礎(chǔ)概念罢低。