开发理念

小核心

Node.js 核心：Node.js 的运行期环境与内置模块

功能尽量少，把没必要放在核心里面的功能划分到用户空间（userland 或 userspace）之中，使得这些模块可以在核心之外形成一套生态系统

小模块

原则：

  • Small is beautiful
  • Make each program do one thing well

小模块的特性：

  • Easier to understand and use (易理解、易用)
  • Simpler to test and maintain (易于测试和维护)
  • Perfect to share with the browser (完美支持浏览器)

DRY(Don’t Repeat YourSelf) 原则

small surface area(暴露需要的接口)

定义 Node 模块时，只暴露一个函数或构造器，不允许扩展或扩展性低，这样子可以减少应用场景，简化实现，便于维护，提高可用性。

simplicity and progmatism(简单实用)

设计必须简单，不管是实现还是接口。实现的简洁比接口的简洁更重要，做设计时最需要考虑的因素就是简单程度

好处：

  • 实现起来更容易
  • 所需资源更少，传输更快
  • 用户更容易适应
  • 更容易维护和理解

    工作原理

    I/O is slow (I/O 是耗时操作)

    Blocking I/O （阻塞I/O）

    I/O 请求后会阻塞之后的代码运行
    1. // 直到请求完成，数据可用，线程都是阻塞的
    2. data = socket.read()
    3. // 请求完成，数据可用
    4. print(data)
    所以需要开多进程或多线程各自操作，但这是耗内存的行为

    Non-blocking I/O (非阻塞 I/O)

    实用轮询算法（polling algorithm）实现，会大量消耗 CPU 时间
    1. resources = [socketA, socketB, pipeA]
    2. while (!resources.isEmpty()) {
    3. for (i = 0; i < resources.length; i++) {
    4.   resource = resources[i]
    5.   // 进行读操作
    6.   let data = resource.read()
    7.   if (data === NO_DATA_AVAILABLE) {
    8.     // 此时还没有数据
    9.     continue
    10.   }
    11.   if (data === RESOURCE_CLOSED) {
    12.     // 资源被释放，从队列中移除该链接
    13.     resources.remove(i)
    14.   } else {
    15.     consumeData(data)
    16.   }
    17. }
    18. }

    Event demultiplexing (事件多路复用)

    组件从一系列被监听的资源中收集 I/O 事件并放入队列中，而且会一直处于阻塞状态直到有新的事件可以被处理

  1. wachedList.add(socketA, FOR_READ);
  2. wachedList.add(pipeB, FOR_READ);
  3. while(events = demultiplexer.watch(wachedList)) {
  4.   // 事件循环
  5.   foreach(event in events) {
  6.     // 永远不会阻塞，并且总会有返回值
  7.     data = event.resource.read();
  8.     if (data === RESOURCE_CLOSED) {
  9.       // 资源已经被释放，从观察者队列移除
  10.       demultiplexer.unwatch(event.resource);
  11.     } else {
  12.       // 获得数据进行处理
  13.       consumeData(data);
  14.     }
  15.   }
  16. }

事件多路复用的三个步骤：

  1. 资源被添加到一个数据结构中，为每个资源关联一个特定的操作，在这个例子中是 read
  2. 事件通知器由一组被观察的资源组成，一旦事件即将触发，会调用同步的 watch 函数，并返回这个可被处理的事件
  3. 最后，处理事件多路复用器返回的每个事件，此时，与系统资源相关联的事件将被读并且在整个操作中都是非阻塞的，直到所有事件都被处理完时，事件多路复用器会再次阻塞，然后重复这个步骤，这就是 event loop

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reactor 模式

主要思想就是每一个 I/O 操作都有一个 handler 或者称为回调函数（callback），当事件发生并且被事件循环处理后，这个回调函数就会被调用。

image.png

  1. 应用提交一个请求给事件多路复用器，生成 I/O 操作，同时提供事件触发时的 handler，发送请求给事件多路复用器是一个非阻塞的操作，发送后立即返回到应用
  2. 当一组 I/O 操作完成后，事件多路复用器会将新来的事件添加到事件队列中
  3. 此时，事件循环会迭代事件队列中的每个事件
  4. 对于每个事件，对应的 handler 被处理
  5. handler，是应用程序代码的一部分，handler 执行结束后执行权会交回事件循环，但是，在 handler 执行结束时可能请求新的异步操作，从而新的操作被添加到事件多路复用器
  6. 当事件队列的全部事件被处理完后，事件多路复用器再次阻塞直到有一个新的事件触发

    Node.js 非阻塞 I/O 引擎 —- libuv

    使用 libuv 来统一处理 I/O 操作，来达到兼容不同操作系统的目的

Node.js 的全套结构

image.png

  • 一套绑定机制，以封装 libuv 及其他底层功能，令其可以与 JS 对接
  • V8 引擎
  • 核心 JS 库，用以实现高层 Node.js API

    参考资料

  1. 读书笔记
  2. 读书笔记