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Node.js 不是一种独立的语言,Node.js 也不是JavaScript 框架,Node.js 是一个让 JavaScript 运行在服务端的开发平台
Node.js 是一个让 JavaScript 运行在浏览器之外的平台。它实现了诸如文件系统、模块、包、操作系统 API、网络通信等 Core JavaScript 没有或者不完善的功能。历史上将 JavaScript 移植到浏览器外的计划不止一个,但Node.js 是最出色的一个。随着 Node.js 的成功,各种浏览器外的JavaScript 实现逐步兴起,因此产生了 CommonJS 规范。CommonJS 试图拟定一套完整的 JavaScript 规范,以弥补普通应用程序所需的 API,譬如文件系统访问、命令行、模块管理、函数库集成等功能。CommonJS 制定者希望众多服务端 JavaScript 实现遵循CommonJS 规范,以便相互兼容和代码复用。Node.js 的部份实现遵循了CommonJS规范,但由于两者还都处于诞生之初的快速变化期,也会有不一致的地方。Node.js 的 JavaScript 引擎是 V8,来自 Google Chrome 项目。V8 号称是目前世界上最快
的 JavaScript 引擎,经历了数次引擎革命,它的 JI(Just-in-time Compilation,即时编译)执行速度已经快到了接近本地代码的执行速度。Node.js 不运行在浏览器中,所以也就不存在 JavaScript 的浏览器兼容性问题,你可以放心地使用 JavaScript 语言的所有特性。
正如 JavaScript 为客户端而生,Node.js 为网络而生。Node.js 能做的远不止开发一个网站那么简单,使用 Node.js,你可以轻松地开发:
具有复杂逻辑的网站;
基于社交网络的大规模 Web 应用;
Web Socket 服务器;
TCP/UDP 套接字应用程序;
命令行工具;
交互式终端程序;
带有图形用户界面的本地应用程序;
单元测试工具;
客户端 JavaScript 编译器。
Node.js 内建了 HTTP 服务器支持,也就是说你可以轻而易举地实现一个网站和服务器的组合。这和 PHP、Perl 不一样,因为在使用 PHP 的时候,必须先搭建一个 Apache 之类的HTTP 服务器,然后通过 HTTP 服务器的模块加载或 CGI 调用,才能将 PHP 脚本的执行结果呈现给用户。而当你使用 Node.js 时,不用额外搭建一个 HTTP 服务器,因为 Node.js 本身就内建了一个。这个服务器不仅可以用来调试代码,而且它本身就可以部署到产品环境,它
的性能足以满足要求。Node.js 还可以部署到非网络应用的环境下,比如一个命令行工具。Node.js 还可以调用C/C++ 的代码,这样可以充分利用已有的诸多函数库,也可以将对性能要求非常高的部分用C/C++ 来实现。
Node.js 最大的特点就是采用异步式 I/O 与事件驱动的架构设计。对于高并发的解决方案,传统的架构是多线程模型,也就是为每个业务逻辑提供一个系统线程,通过系统线程切换来弥补同步式 I/O 调用时的时间开销。Node.js 使用的是单线程模型,对于所有 I/O 都采用异步式的请求方式,避免了频繁的上下文切换。Node.js 在执行的过程中会维护一个事件队列,程序在执行时进入事件循环等待下一个事件到来,每个异步式 I/O 请求完成后会被推送到事件队列,等待程序进程进行处理。例如,对于简单而常见的数据库查询操作,按照传统方式实现的代码如下:
res = db.query('SELECT * from some_table'); res.output();
以上代码在执行到第一行的时候,线程会阻塞,等待数据库返回查询结果,然后再继续处理。然而,由于数据库查询可能涉及磁盘读写和网络通信,其延时可能相当大(长达几个到几百毫秒,相比CPU的时钟差了好几个数量级),线程会在这里阻塞等待结果返回。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请求而不断增加线程,因此会浪费大量系统资源,同时线程的增多也会占用大量的 CPU 时间来处理内存上下文切换,
而且还容易遭受低速连接攻击。看看Node.js是如何解决这个问题的:
db.query('SELECT * from some_table', function(res) { res.output(); });
这段代码中 db.query 的第二个参数是一个函数,我们称为回调函数。进程在执行到db.query 的时候,不会等待结果返回,而是直接继续执行后面的语句,直到进入事件循环。当数据库查询结果返回时,会将事件发送到事件队列,等到线程进入事件循环以后,才会调用之前的回调函数继续执行后面的逻辑。Node.js 的异步机制是基于事件的,所有的磁盘 I/O、网络通信、数据库查询都以非阻
的方式请求,返回的结果由事件循环来处理。图1-1 描述了这个机制。Node.js 进程在同一时刻只会处理一个事件,完成后立即进入事件循环检查并处理后面的事件。这样做的好处是,CPU 和内存在同一时间集中处理一件事,同时尽可能让耗时的 I/O 操作并行执行。对于低速连接攻击,Node.js 只是在事件队列中增加请求,等待操作系统的回应,因而不会有任何多线程开销,很大程度上可以提高 Web 应用的健壮性,防止恶意攻击
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