Node.js篇

Node.js
前端
发布日期:   2020-08-13
文章字数:   2.2k
阅读时长:   8 分
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Node 的重要性已经不言而喻，很多互联网公司都已经有大量的高性能系统运行在 Node 之上。Node 凭借其单线程、异步等举措实现了极高的性能基准。此外，目前最为流行的 Web 开发模式是前后端分离的形式，即前端开发者与后端开发者在自己喜欢的 IDE 上独立进行开发，然后通过 HTTP 或是 RPC 等方式实现数据与流程的交互。这种开发模式在 Node 的强大功能的引领下变得越来越高效，也越来越受到各个互联网公司的青睐。

什么是 Node.js

官方定义

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境。Node.js 使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O的模型，使其轻量又高效。Node.js 的包管理工具 npm 是全球最大的开源库生态系统。

Node.js 不是一门语言，也不是 JavaScript 的框架，也不是像Nginx一样的Web服务器 ，Node.js 是 JavaScript 在服务器端的运行环境（平台）。

Node.js 的组成

在 Node.js 里运行 JavaScript，跟在 Chrome 里运行 JavaScript 有什么不同？

二者采用的是同样的 JS 引擎。在 Node.js 里写 JS，和在前端写 JS，几乎没有不同。在写法上的区别在于：Node.js 没有浏览器、页面标签相关的 API，但是新增了一些 Node.js 相关的 API。通俗来说，对于开发者而言，在前端写 JS 是用于控制浏览器；而 Node.js 环境写 JS 可以控制整个计算机。

我们知道，JavaScript 的组成分为三个部分：

  • ECMAScript

  • DOM：标签元素相关的API

  • BOM：浏览器相关的API

ECMAScript 是 JS 的语法；DOM 和 BOM 浏览器端为 JS 提供的 API。

而 Node.js 的组成分为：

  • ECMAScript。ECMAScript 的所有语法在 Node 环境中都可以使用。

  • Node 环境提供的一些附加 API(包括文件、网络等相关的 API)。

如下图所示：

Node.js 的架构和依赖

Node.js 的架构如下：

Node.js 内部采用 Google Chrome 的 V8 引擎，作为 JavaScript 语言解释器；同时结合自行开发的 libuv 库，扩展了 JS 在后端的能力（比如 I/O 操作、文件读写、数据库操作等）。使得 JS 既可以在前端进行 DOM 操作（浏览器前端），又可以在后端调用操作系统资源，是目前最简单的全栈式语言。

其次，Node 生态系统活跃，提供了大量的开源库，使得 JavaScript 语言能与操作系统进行更多的交互。

Node.js 运行环境的核心：V8 引擎 和 libuv 库

Node.js 是 JavaScript 在服务器端的运行环境，在这个意义上，Node.js 的地位其实就是 JavaScript 在服务器端的虚拟机，类似于 Java 语言中的 Java 虚拟机。

  • V8 引擎 ：编译和执行 JS 代码、管理内存、垃圾回收。V8 给 JS 提供了运行环境，可以说是 JS 的虚拟机。V8 引擎本身是用 C++ 写的。

  • libuv： libuv 是一个专注于异步 I/O 的跨平台类库，目前主要在 Node.js 上使用。它是 Node.js 最初的作者 Ryan Dahl 为 Node.js 写的底层类库，也可以称之为虚拟机。libuv 本身是用 C 写的。

V8 的内存限制

在一般的后端开发语言中，在基本的内存使用上没有什么限制，然而在 Node 中通过 JavaScript 使用内存时就会发现只能使用部分内存（64 位系统下约为 1.4GB，32 位系统下约为 0.7GB）。在这样的限制下，将会导致 Node 无法直接操作大内存对象。

造成这个问题的主要原因在于 Node 基于 V8 构建，所以在 Node 中使用的 JavaScript 对象基本上都是通过 V8 自己的方式来进行分配和管理的。V8 的这套内存管理机制在浏览器的应用场景下使用起来绰绰有余，足以胜任前端页面中的所有需求。但在 Node 中，这却限制了开发者随心所欲使用大内存的想法。

Node.js 的特点

  • 异步、非阻塞 IO 模型

  • 事件循环

  • 单线程

Node.js 的性能和效率非常高。

传统的 Java 语言是一个请求开启一个线程，当请求处理完毕后就关闭这个线程。而 Node.js 则完全没有采用这种模型，它本质上就是一个单线程。

你可能会疑问：一个线程如何服务于大量的请求、如何处理高并发的呢？这是因为，Node.js 采用的是异步的、非阻塞的模型。

这里所谓的“单线程”，指的是 Node 的主线程只有一个。为了确保主线程不被阻塞，主线程是用于接收客户端请求。但不会处理具体的任务。而 Node 的背后还有一个线程池，线程池会处理长时间运行的任务（比如 IO 操作、网络操作）。线程池里的任务是通过队列和事件循环的机制来执行。

使用 Node.js 时的劣势

  • 程序运行不稳定，可能会出现服务不可用的情况

  • 程序运行效率较低，每秒的请求数维持在一个较低的水平

  • 前端同学对服务器端的技术不太熟悉。

模块化的理解

什么是模块化

概念：将一个复杂的程序依据一定的规则（规范）封装成几个块（文件），并组合在一起。

模块的内部数据、实现是私有的, 只是向外部暴露一些接口(方法)与外部其它模块通信。

最早的时候，我们会把所有的代码都写在一个js文件里，那么，耦合性会很高（关联性强），不利于维护；而且会造成全局污染，很容易命名冲突。

模块化的好处

  • 避免命名冲突，减少命名空间污染

  • 降低耦合性；更好地分离、按需加载

  • 高复用性：代码方便重用，别人开发的模块直接拿过来就可以使用，不需要重复开发类似的功能。

  • 高可维护性：软件的声明周期中最长的阶段其实并不是开发阶段，而是维护阶段，需求变更比较频繁。使用模块化的开发，方式更容易维护。

  • 部署方便

模块化规范

模块化规范的引入

假设我们引入模块化，首先可能会想到的思路是：在一个文件中引入多个js文件。如下：

<body>
    <script src="zepto.js"></script>
    <script src="fastClick.js"></script>
    <script src="util/login.js"></script>
    <script src="util/base.js"></script>
    <script src="util/city.js"></script>
</body>

但是这样做会带来很多问题：

  • 请求过多：引入十个js文件，就有十次http请求。

  • 依赖模糊：不同的js文件可能会相互依赖，如果改其中的一个文件，另外一个文件可能会报错。

以上两点，最终导致：难以维护。

于是，这就引入了模块化规范。

模块化的概念解读

模块化起源于 Node.js。Node.js 中把很多 js 打包成 package，需要的时候直接通过 require 的方式进行调用（CommonJS），这就是模块化的方式。

那如何把这种模块化思维应用到前端来呢？这就产生了两种伟大的 js：RequireJS 和 SeaJS。

模块化规范

服务器端规范：

CommonJS 就是一套约定标准，不是技术。用于约定我们的代码应该是怎样的一种结构。

浏览器端规范：
- 异步加载模块；

- 依赖前置、提前执行：require([`foo`,`bar`],function(foo,bar){});   //也就是说把所有的包都 require 成功，再继续执行代码。

- define 定义模块：define([`require`,`foo`],function(){return});
  • CMD规范：是 SeaJS 在推广过程中对模块化定义的规范化产出。淘宝团队开发。
  同步加载模块；

  依赖就近，延迟执行：require(./a) 直接引入。或者Require.async 异步引入。   //依赖就近：执行到这一部分的时候，再去加载对应的文件。

  define 定义模块， export 导出：define(function(require, export, module){});

PS：面试时，经常会问AMD 和 CMD 的区别。

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