概述

Node.js是什麼

Node 是一個伺服器端 JavaScript 解釋器，用于友善地搭建響應速度快、易于擴充的網絡應用。Node.js 使用事件驅動，非阻塞I/O 模型而得以輕量和高效，非常适合在分布式裝置上運作資料密集型的實時應用。

Node.js 是一個可以讓 JavaScript 運作在浏覽器之外的平台。它實作了諸如檔案系統、子產品、包、作業系統 API、網絡通信等 Core JavaScript 沒有或者不完善的功能。曆史上将 JavaScript移植到浏覽器外的計劃不止一個，但Node.js 是最出色的一個。

什麼是v8引擎

V8 JavaScript 引擎是 Google 用于其 Chrome 浏覽器的底層 JavaScript 引擎。很少有人考慮 JavaScript 在客戶機上實際做了些什麼？實際上，JavaScript 引擎負責解釋并執行代碼。Google 使用 V8 建立了一個用 C++ 編寫的超快解釋器，該解釋器擁有另一個獨特特征；您可以下載下傳該引擎并将其嵌入任何應用程式。V8 JavaScript 引擎并不僅限于在一個浏覽器中運作。是以，Node 實際上會使用 Google 編寫的 V8 JavaScript 引擎，并将其重建為可在伺服器上使用。

Node.js的作用

Node 公開宣稱的目标是 “旨在提供一種簡單的建構可伸縮網絡程式的方法”。我們來看一個簡單的例子，在 Java™ 和 PHP 這類語言中，每個連接配接都會生成一個新線程，每個新線程可能需要 2 MB 的配套記憶體。在一個擁有 8 GB RAM 的系統上，理論上最大的并發連接配接數量是 4,000 個使用者。随着您的客戶群的增長，如果希望您的 Web 應用程式支援更多使用者，那麼，您必須添加更多伺服器。是以在傳統的背景開發中，整個 Web 應用程式架構（包括流量、處理器速度和記憶體速度）中的瓶頸是：伺服器能夠處理的并發連接配接的最大數量。這個不同的架構承載的并發數量是不一緻的。

而Node的出現就是為了解決這個問題：更改連接配接到伺服器的方式。在Node 聲稱它不允許使用鎖，它不會直接阻塞 I/O 調用。Node在每個連接配接發射一個在 Node 引擎的程序中運作的事件，而不是為每個連接配接生成一個新的 OS 線程（并為其配置設定一些配套記憶體）。

Node.js能做什麼

借用一句經典的描述Node.js的話:正如 JavaScript 為用戶端而生，Node.js 為網絡而生。

使用Node.js，你可以輕易的實作：

具有複雜邏輯的網站；
基于社交網絡的大規模 Web 應用；
Web Socket 伺服器；
TCP/UDP 套接字應用程式；
指令行工具；
互動式終端程式；
帶有圖形使用者界面的本地應用程式；
單元測試工具；
用戶端 JavaScript 編譯器。

什麼是事件驅動程式設計

在我們使用Java，PHP等語言實作程式設計的時候，我們面向對象程式設計是完美的程式設計設計，這使得他們對其他程式設計方法不屑一顧。卻不知大名鼎鼎Node使用的卻是事件驅動程式設計的思想。那什麼是事件驅動程式設計。

事件驅動程式設計，為需要處理的事件編寫相應的事件處理程式。代碼在事件發生時執行。

為需要處理的事件編寫相應的事件處理程式。要了解事件驅動和程式，就需要與非事件驅動的程式進行比較。實際上，現代的程式大多是事件驅動的，比如多線程的程式，肯定是事件驅動的。早期則存在許多非事件驅動的程式，這樣的程式，在需要等待某個條件觸發時，會不斷地檢查這個條件，直到條件滿足，這是很浪費cpu時間的。而事件驅動的程式，則有機會釋放cpu進而進入睡眠态（注意是有機會，當然程式也可自行決定不釋放cpu），當事件觸發時被作業系統喚醒，這樣就能更加有效地使用cpu。

來看一張簡單的事件驅動模型（uml）：

事件驅動模型主要包含3個對象：事件源、事件和事件處理程式。

事件源：産生事件的地方(html元素)
事件：點選/滑鼠操作/鍵盤操作等等
事件對象：當某個事件發生時，可能會産生一個事件對象，該時間對象會封裝好該時間的資訊，傳遞給事件處理程式
事件處理程式：響應使用者事件的代碼

其實我們使用的window系統也算得上是事件驅動了。我們來看一個簡單的事例：監聽滑鼠點選事件，并能夠顯示滑鼠點選的位置x,y。
```
<html> 
   <head> 
   <script> 
   function test1(e){ 
     window.alert("x="+e.clientX+"y="+e.clientY); 
   } 
   </script> 
   </head> 
   <body onmousedown="test1(event)"> 
   </body> 
</html>      
```

Node.js運作原理分析

當我們搜尋Node.js時，奪眶而出的關鍵字就是 “單線程，異步I/O，事件驅動”，應用程式的請求過程可以分為倆個部分：CPU運算和I/O讀寫，CPU計算速度通常遠高于磁盤讀寫速度，這就導緻CPU運算已經完成，但是不得不等待磁盤I/O任務完成之後再繼續接下來的業務。

是以I/O才是應用程式的瓶頸所在，在I/O密集型業務中，假設請求需要100ms來完成，其中99ms化在I/O上。如果需要優化應用程式，讓他能同時處理更多的請求，我們會采用多線程，同時開啟100個、1000個線程來提高我們請求處理，當然這也是一種可觀的方案。

但是由于一個CPU核心在一個時刻隻能做一件事情，作業系統隻能通過将CPU切分為時間片的方法，讓線程可以較為均勻的使用CPU資源。但作業系統在核心切換線程的同時也要切換線程的上線文，當線程數量過多時，時間将會被消耗在上下文切換中。是以在大并發時，多線程結構還是無法做到強大的伸縮性。

那麼是否可以另辟蹊徑呢？！我們先來看看單線程，《深入淺出Node》一書提到 “單線程的最大好處，是不用像多線程程式設計那樣處處在意狀态的同步問題，這裡沒有死鎖的存在，也沒有線程上下文切換所帶來的性能上的開銷”，那麼一個線程一次隻能處理一個請求豈不是無稽之談，先讓我們看張圖：

Node.js的單線程并不是真正的單線程，隻是開啟了單個線程進行業務處理（cpu的運算），同時開啟了其他線程專門處理I/O。當一個指令到達主線程，主線程發現有I/O之後，直接把這個事件傳給I/O線程，不會等待I/O結束後，再去處理下面的業務，而是拿到一個狀态後立即往下走，這就是“單線程”、“異步I/O”。

I/O操作完之後呢？Node.js的I/O 處理完之後會有一個回調事件，這個事件會放在一個事件處理隊列裡頭，在程序啟動時node會建立一個類似于While(true)的循環，它的每一次輪詢都會去檢視是否有事件需要處理，是否有事件關聯的回調函數需要處理，如果有就處理，然後加入下一個輪詢，如果沒有就退出程序，這就是所謂的“事件驅動”。這也從Node的角度解釋了什麼是”事件驅動”。

在node.js中，事件主要來源于網絡請求，檔案I/O等，根據事件的不同對觀察者進行了分類，有檔案I/O觀察者，網絡I/O觀察者。事件驅動是一個典型的生産者/消費者模型，請求到達觀察者那裡，事件循環從觀察者進行消費，主線程就可以馬不停蹄的隻關注業務不用再去進行I/O等待。

Node.js的簡單實踐

關于node的環境搭建這裡就不說明了node入門。這裡為了友善大家了解，我們寫一個簡單的登入執行個體。

這裡為了友善前端小白的了解，新增一個小節，如何使用Node搭建一個新的項目。

## 使用Node建立項目

安裝Express

npm install -g express  
 npm install -g express-generator

建立項目

express -t ejs newsproject

按照提示進入項目目錄，運作npm安裝

cd newsprojec
 npm install

運作項目

node app.js

浏覽器通路:http://127.0.0.1:3000/即可見nodejs站點頁面即可。

接下來我們寫一個簡單的例子，來看一下效果圖：

整個目錄如下：

根目錄--------------
    |-package.json
    |-test.js
    |-public
        |-main.html
        |-next.html

整個目錄包含三個檔案，test.js（作為控制檔案）、main.html和next.html作為頁面的顯示檔案。

來看一下代碼：

test.js（作為控制檔案）

// file name :test.js
var express             = require('express');
var app                 = express();
var bodyParse           = require('body-parser')
var cookieParser        = require('cookie-parser') ;
app.use(cookieParser()) ;
app.use(bodyParse.urlencoded({extended:false})) ;

// 處理根目錄的get請求
app.get('/',function(req,res){
    res.sendfile('public/main.html') ;
    console.log('main page is required ');
}) ;

// 處理/login的get請求
app.get('/add', function (req,res) {
    res.sendfile('public/add.html') ;
    console.log('add page is required ') ;
}) ;

// 處理/login的post請求
app.post('/login',function(req,res){
    name=req.body.name ;
    pwd=req.body.pwd   ;
    console.log(name+'--'+pwd) ;
    res.status(200).send(name+'--'+pwd) ;
});

// 監聽3000端口
var server=app.listen(3000) ;

main.html的代碼

<html>

    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="http://fonts.useso.com/css?family=Tangerine|Inconsolata|Droid+Sans">

    <style>
        div#test{
            font-family: 'Tangerine',serif;
            font-size: 48px;
        }
        p#link1{
            font-family: 'Tangerine',serif;
        }

    </style>

    <script src="//cdn.bootcss.com/jquery/2.2.1/jquery.min.js"></script>

</head>
<body>

<div id="test">
    <h1>Main Page</h1>
</div>
<p>Register & Login</p>
<form action="test.jsp" method="post">
    賬号 :
    <input type="text" id="name" />
    <br/><br/>
    密碼 :
    <input type="text" id="pwd" />
    <br/><br/>
    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp
    <div><a href="/add" id="add">EXTRA</a></div>
    <input type="button" value="Submit" id="x">
</form>

</body>

    <script type="text/javascript">

        var after_login=function(data,status){
            if (status=='success'){
                alert(data+'--'+status) ;
            }
            else alert('login refused') ;

        }

        $(document).ready(function(){
            $("#x").click(function(){
                var name    =   $("#name").val() ;
                var pwd     =   $("#pwd").val() ;
                $.post('http://127.0.0.1:3000/login',
                {
                    name    :   name ,
                    pwd     :   pwd
                },
//                        function(data,status){
//                            alert(data+'--'+status) ;
//                        }
                        after_login
                );
//                $.get('add',function(data,status){
//                    document.write(data) ;
//                }) ;
            });
        });
    </script>
</html>

next.html的代碼

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title>第二頁面</title>
</head>
<body>
<h1>This is an additional web page</h1>
<p>just for test</p>
</body>
</html>

node.js基本工作原理及流程

概述

Node.js是什麼

什麼是v8引擎

Node.js的作用

Node.js能做什麼

什麼是事件驅動程式設計

Node.js運作原理分析

Node.js的簡單實踐

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