学习目标

  • 知道 Node.js 是什么
  • 理解 Node.js 的运行原理
  • 了解 Node.js 的运行机制

Node.js 是什么

以下引自 Node.js 官网：

Node.js® is a JavaScript runtime built on Chrome’s V8 JavaScript engine.

  • 不是编程语言
  • 也不是框架和库
  • 是一个 JavaScript 运行时（环境）
    • 能解析和执行 JavaScript 代码（严格来说应该是 ECMAScript 代码）
  • 构建于 Chrome V8 JavaScript 引擎之上
  • 为 JavaScript 提供了服务端编程的能力
    • 文件 IO
    • 网络 IO
  • 从技术角度它的能力和 Java、PHP、Python、Perl、Ruby 等服务端技术类似

Node 的特点

  • 事件驱动
  • 非阻塞 IO（异步） 模型
  • 单线程
  • 跨平台

Node 的运行机制

多线程处理机制：
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传统的 Web 服务器（Apache、Tomcat、IIS）：

  • 请求进来
  • Web 服务器开启一个线程来处理用户请求
  • 同一时间有 n 请求，服务器就需要开启 n 个线程
    • 一个线程最少得消耗 8MB 内存
    • 对于一个 8GB 内存的服务器来说，它能应对的并发数是 1024 * 8 / 8 = 1024 个并发

事件驱动处理模型：

  • Node 中低层封装了一堆的异步操作 API
    • 文件操作
    • 网络操作
    • …
  • JavaScript 语言本身是单线程的

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Event Loop（事件循环）

Node 发展历史

以下内容节选自：来自朴灵大大的 — Node.js 简史

Node.js 不是凭空出现的项目，也不是某个 Web 前端工程师为了完成将 JavaScript 应用到服务端的理想而在实验室里捣鼓出来的。它的出现主要归功于Ryan Dahl 历时多年的研究，以及一个恰到好处的节点。2008 年V8 随着 Chrome 浏览器的出世，JavaScript 脚本语言的执行效率得到质的提升，这给 Ryan Dahl 带来新的启示，他原本的研究工作与 V8 之间碰撞出火花，于是带来了一个基于事件的高性能 Web 服务器。

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上图为 Node.js 创始人 Ryan Dahl。

Ryan Dahl 的经历比较奇特，他并非科班出身的开发者，在 2004 年的时候他还在纽约的罗彻斯特大学数学系读博士，期间有研究一些分形、分类以及 p-adic 分析，这些都跟开源和编程没啥关系。2006 年，也许是厌倦了读博的无聊，他产生了『世界那么大，我想去看看』的念头，做出了退学的决定，然后一个人来到智利的 Valparaiso 小镇。那时候他尚不知道找一个什么样的工作来糊口，期间他曾熬夜做了一些不切实际的研究，如如何通过云进行通信。下面是这个阶段他产出的中间产物，与后来苹果发布的 iCloud 似乎有那么点相似。

从那起，Ryan Dahl 不知道是否因为生活的关系，他开始学习网站开发了，走上了码农的道路。那时候 Ruby on Rails 很火，他也不例外的学习了它。从那时候开始，Ryan Dahl 的生活方式就是接项目，然后去客户的地方工作，在他眼中，拿工资和上班其实就是去那里旅行。此后他去过很多地方，如阿根廷的布宜诺斯艾利斯、德国的科隆、奥地利的维也纳。

Ryan Dahl 经过两年的工作后，成为了高性能 Web 服务器的专家，从接开发应用到变成专门帮客户解决性能问题的专家。期间他开始写一些开源项目帮助客户解决Web 服务器的高并发性能问题，尝试过的语言有 Ruby、C、Lua。当然这些尝试都最终失败了，只有其中通过 C 写的 HTTP 服务库 libebb 项目略有起色，基本上算作 libuv 的前身。这些失败各有各的原因，Ruby 因为虚拟机性能太烂而无法解决根本问题，C 代码的性能高，但是让业务通过 C 进行开发显然是不太现实的事情，Lua 则是已有的同步 I/O 导致无法发挥性能优势。虽然经历了失败，但 Ryan Dahl 大致的感觉到了解决问题的关键是要通过事件驱动和异步 I/O来达成目的。

在他快绝望的时候，V8 引擎来了。V8 满足他关于高性能 Web 服务器的想象：

没有历史包袱，没有同步 I/O。不会出现一个同步 I/O 导致事件循环性能急剧降低的情况。
V8 性能足够好，远远比 Python、Ruby 等其他脚本语言的引擎快。
JavaScript 语言的闭包特性非常方便，比 C 中的回调函数好用。
于是在 2009 年的 2 月，按新的想法他提交了项目的第一行代码，这个项目的名字最终被定名为 node。

2009 年 5 月，Ryan Dahl 正式向外界宣布他做的这个项目。2009 年底，Ryan Dahl 在柏林举行的 JSConf EU 会议上发表关于 Node.js 的演讲，之后 Node.js 逐渐流行于世。

以上就是Node.js 项目的由来，是一个专注于实现高性能 Web 服务器优化的专家，几经探索，几经挫折后，遇到 V8 而诞生的项目。

  • 2009 年 5 月，Ryan Dahl 在 github 上发布了最初的 Node 版本
  • 2010 年底，Ryan Dahl 加入 Joyent 公司全职负责 Node 的发展
  • 2011 年 7 月，Node 在微软的支持下发布了 Windows 版
  • 2012 年 1 月底，Ryan Dahl 将掌门人身份转交给了 Isaac Z.Schlueter，自己转向一些研究项目
  • 2014 年 12 月，多为重量级 Node 开发者不满 Joyent 对 Node 的管理，自立门户创建了 io.js
  • 2015 年 9 月，Node 与 io.js 合并，Node 的版本从 0.12.7 直接升级到了 4.0.0
  • 合并后的 io.js 和 Node 在 Joyent 公司的维护下并行了两个版本：
    • 一个是 4.x.x 还是原来的 Node，这个版本是稳定版
    • 一个是 5.x.x，目前已经更新到了 6.8.1，其实就是 io.js，最新特性版，不建议生产环境使用
  • Node 计划在 2016 年 10 月底正式发布 Node 7.0
    • 7.0 已经最大限度的支持了很多的 ES6 新语法
    • 而且提高了整体的执行性能，提供了一些别的 API

Node 各个重要版本发展阶段：

1.0 之前等了 6 年，而从 1.0 到 8.0，只用了 2 年时间。

  • 从 v0.1 到 0.12 用了 6 年
  • 2015-01-14 发布了 v1.0.0 版本（io.js）
  • 2.x（io.js）
  • 3.x（io.js）
  • 2015 年 09 月 Node.js 基金会已发布 Node.js V4.0 版 与 io.js 合并后的第一个版本
  • 2015 年 10 月 Node.jsv4.2.0 将是首个 lts 长期支持版本
  • 2016 年底发布到 4.2.4 && 5.4.0
  • 2016 年 3 月 20 日 v4.4.0 LTS（长期支持版本）和 v5.9.0 Stable（稳定版本）
  • 2016 年底 v6.0 支持 95%以上的 es6 特性 ， v7.0 通过 flag 支持 async 函数，99%的 es6 特性
  • 2017 年 2 月发布 v7.6 版本，可以不通过 flag 使用 async 函数

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为什么要学习 Node

  • 增加职业竞争力
  • 企业需求
  • 进一步理解 Web
  • 大前端必备技能
  • 为了更好的学习前端框架
  • …

Node 能做什么

  • Node 打破了过去 JavaScript 只能在浏览器中运行的局面
  • 前后端编程环境统一，大大降低了前后端语言切换的代价

知乎 - JavaScript 能做什么，该做什么？
Atwood’s Law: any application that can be written in JavaScript, will eventually be written in JavaScript.
凡是能用 JavaScript 写出来的，最终都会用 JavaScript 写出来。

  • Web 服务器
  • 命令行工具
  • 网络爬虫
  • 桌面应用程序开发（Electron）
  • ……

这门课程你能学到啥？

  • 更进一步的理解 B/S 编程模型
  • 模块化编程
  • Node 常用 API
  • JavaScript 异步编程
    • 回调函数
    • Promise
    • Generator
    • async/await 函数
  • Express Web 开发框架
  • Ecmascript 6
  • …

结语

JavaScript 长久以来一直被限制在浏览器的沙箱中运行， 它的能力取决于浏览器中间层提供的支持多少。 Node 将高性能的 V8 带到了服务器端，使 JavaScript 也可以开发出实时高性能的服务器。 在 Node 中，不再与 CSS 样式表，DOM 树打交道， 可以随意的访问本地文件，搭建 WebSocket 服务器，连接数据库等系统级底层操作。 Node 不处理 UI，只关心数据，无论是本地数据还是网络数据。 前后端编程统一，大大降低了前后端编程切换的代码。

对于前端工程师而言，自己熟悉的 JavaScript 如今竟然可以在另一个地方大放异彩， 不谈其他原因，仅仅因为好奇，也值得去关注和探究它。

相关链接

总结