NodeJS（一）通俗理解 NodeJS_nodejs到底是什么

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前言

近年来NodeJS比较火，它在后端处理高并发的卓越性能，在nodeJS平台上的npm、grunt、express、webpack等强大的代码与项目管理应用崛起，给与前端新的工作方式和流程。

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一、nodeJS是什么？

Node.js 是一个基于 V8 JavaScript 引擎构建的 JavaScript 运行时（runtime）。

官网：http://nodejs.cn/

也可以理解为用JavaScript写的服务端平台，能运行在服务端的框架。

二、nodeJS之前的主流是什么？

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。

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。

2.1 Apache的多线程高并发模式

Apache是当前世界最受欢迎的Web服务端软件之一，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。

咦？Apache不是多线程处理并发吗，为什么还会出现阻塞呢？

那我们先来了解几个相关概念。

2.1.1 什么是线程、进程、I/O操作？

官方的解释：线程是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）。

简单来说 进程就是一个一个的工作计划（工厂中的车间）； 线程是计算机最小的运算单位（工厂中的工人）。

再简单点：线程是干活的，进程是大厂。

I/O操作指的是对磁盘的读写操作。

2.1.2 什么是多线程？

官方：多线程就是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。

简单来说就是每进来一个请求，就创建一个线程去处理请求。

再简单点，不管几个部门，有部门叫我去打工，我就去打工。

2.1.3 多线程的问题

首先，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），那么，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。这就是造成线程阻塞的原因。

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，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，但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。

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。

也就是资源抢占问题，比如， B部门叫我去打工， A部门叫我去打工， T部门也叫我去打工。。。 一天有24个小时，但是我打 25 份工。 大家看看，这能成吗？肯定不成，得排队！先到先得，后来排队。那这后面得部门就开始排队，也就开始阻塞了。

了解传统的服务器多线程的并行的问题后，我们就可以更好地理解NodeJS编写单线程的服务器的强大所在了。

三、解决方法 — nodeJS

3.1 NodeJS的工作特点

1. 单线程（主线程单线程，后台I/O线程池）
   Apache服务器是多线程的，会遇到抢占资源问题。那我Node.js 使用单线程来运行，会怎么样呢？Node处理请求时是单线程，但是在后台拥有一个I/O线程池。每个请求将生产一个线程，这种方法避免了 CPU 上下文切换和内存中的大量执行堆栈。
   也就是说，我每个任务外包一个工人，这样厂里工人就不用一天工作25小时了。

2. 非阻塞异步 I/O
   cpu 多个线程切换，在 IO 操作的时候让其他线程上 cpu 跑，执行完 IO 再申请 cpu 来继续后续处理，这种方式就是异步。
   避免了由于需要等待输入或者输出（数据库、文件系统、Web服务器…）响应而造成的 CPU 时间损失。

3. 事件驱动编程
   事件循环是一个类似于while(true)的循环，每执行一次循环体的过程称为Tick。每个Tick的过程就是查看是否有事件待处理，如果有，就取出事件及其相关的回调函数。如果存在关联的回调函数，就执行它们。然后进入下个循环，如果不再有事件处理，就退出进程。这种编程模式，是一种高性能的服务模型。
   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。

4. 跨平台
   起初 Node.js 只能运行于 Linux 平台，在 v0.6.0 版本后得益于 Libuv 的支持可以在 Windows 平台运行。执行event loop 的就是 libuv，它是一个异步 IO 库，负责文件和网络的 io，提供了事件形式的异步 api 。

3.2 NodeJS的问题

NodeJS 很好但也不是万能的。

1. 虽然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，很快。但CPU的正常操作，它就只能自己抗了。 毕竟NodeJS单进程，单线程，只支持单核cpu，一旦这个进程崩掉，那么整个web服务就崩掉了。（咱就一个厂，厂亡全都玩完）

2. 那你说NodeJS有没有阻塞呢？有的。NodeJS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。所以处理计算和逻辑的能力很弱。
   （虽然不用工作25小时，但碰到个 * 厂一天12小时还是要的…）

四、 NodeJS的应用

4.1 NodeJS的应用场景

IO密集、高并发的应用场景。

NodeJS处理并发的能力强，但处理计算和逻辑的能力很弱。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。

比如实时聊天、客户端逻辑强大的单页APP，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，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。

4.2 Node.js 具体可以做什么 ？

1. 基于 Express 框架（http://www.expressjs.com.cn/），可以快速构建 Web 应用
2. 基于 Electron 框架（https://electronjs.org/），可以构建跨平台的桌面应用
3. 基于 restify 框架（http://restify.com/），可以快速构建 API 接口项目
4. 读写和操作数据库、创建实用的命令行工具辅助前端开发、etc…

总结

以上就是，本文仅仅简单介绍了 NodeJS的一些理念，想要更深入的理解NodeJS，还得靠实战来领略。后面也会分享一些实战例子。