一、Node能够解决什么问题?

1. Node的首要目标是提供一种简单的，用于创建高性能服务器的开发工具
2. 对比Java和Php的实现方式，Web服务器的瓶颈在于并发的用户量
3. Node在处理高并发，I/O密集场景有明显的性能优势
   ① 高并发，是指在同一时间并发访问服务器
   ② I/O密集指的是文件操作、网络操作、数据库
   ③ 与I/O密集相对的是CPU密集，CPU密集指的是逻辑处理运算、压缩、解压、加密、解密
4. Web主要场景就是接收客户端的请求，读取静态资源和渲染界面，所以Node非常适合Web应用的开发

二、Node.js前言

Node.js之父

Ryan Dahl(瑞安·达尔)

数学系博士, 中途退学, 选择了诗和远方
为了生活, 学习了Ruby On Rails接Web项目, 经过两年成了Web服务器专家
第一个阶段: 接项目做网站
第二个阶段: 帮助客户解决性能问题
工作少了, 活更高端, 钱赚的更多了
2009年推出Node.js, 2012年退出Node.js, 转战Go等其它语言
1）Node适合小型,实时事务型服务器网站
2）GO更适合构建大型服务器网站
3）不要说某种语言好或者不好, 都有各自的应用场景, 只有合适不合适

Node出现的背景

为了解决Web服务器的高并发性能问题

1. 什么性能问题?
   
   1）缩短发送到响应的时长
   ① 发送请求快一点：不能控制(客户端网速决定)
   ② 响应快一点：可以控制(服务器带宽提高, CDN加速…)
   ③ 服务器处理请求任务快一点：可以控制(优秀的程序员)
   ④ 服务器从磁盘读取/写入数据到数据库快一点，所有项目后期都会遇到的瓶颈：不能控制(磁盘的读取速度有上限)分布式、矩阵式、刀片式....
   2）传统服务器的运作流程
   多线程，发送一个请求就开启一条线程。举例: 饭店服务员。
   需要大量的资源支持
2. Ryan Dahl(瑞安·达尔)尝试过用Ruby, c, Lua去解决, 但都因为语言自身的各种限制而一一失败，江山易改，本性难移，语言历史包袱太重, 船大难掉头，各种语言的思想都根深蒂固, 生态没法轻易改变。
3. V8引擎的出现，渐渐摸索到解决问题的钥匙。事件驱动、异步I/O

V8引擎的出现

什么是V8引擎?

一款专门对JavaScript语言进行解释和执行的流程虚拟机
比如把V8引擎嵌入到浏览器中，那么我们写的JavaScript代码就会被浏览器所执行；那么如果把V8引擎嵌入到NodeJS环境下，那么我们写的JavaScript代码就会被服务器所执行
V8引擎嵌入到不同的宿主环境中时，可以把JavaScript语言应用到不同的多领域中

起初的作用?

用于Chrome浏览器解析js脚本
比如: 发送HTTP请求给服务器, 响应服务器端返回的HTTP请求

V8引擎的优势?

1. 强大的编译和快速的执行效率，运用了大量的算法和奇技淫巧
2. 性能非常好, 它的执行效率远超Python, Ruby等其它脚本语言
3. 历史包袱轻, 没有同步I/O
4. 强大的事件驱动机制

Node的诞生

Ryan Dahl(瑞安·达尔)修改V8引擎的内核, 把它用在了服务器开发, 经过修改后的这样一套东西就被称为Node.js

三、Node.js简介

什么是Node.js

Node.js是一个基于 Chrome V8 引擎的JavaScript运行环境(runtime)

1. Node不是一门语言，而是一个开发工具，让JS运行在后端
2. Node不包含JavaScript全集，在服务器端没有DOM和BOM
3. Node也提供了一系列新的模块，例如：http，fs模块等
4. Node之前, js代码只能运行在客户端, 最多只能在浏览器内翻江倒海
5. Node之后, js代码可以和操作系统(Mac OS, windows, Linux…)交互, 战场从浏览器延伸到了服务器
6. 版本变化
   ① 一开始叫Web.js, 目的就是用于写高性能Web服务器的
   ② 越写越大, 形成生态(服务器开发, 各种框架的依赖…), 改名为Node.js
   Node: 节点, Node的开源团队希望它像节点一样可以不断扩展, 壮大
   Joyent收购Node, 把它变成公司旗下的一产品, 但程序员都有一颗开源的心(共产主义, 希望Node不属于某个人,某个公司), 退出, 搞了个io.js , 分久必合合久必分
   原来是0.几, 突然来了个4.0, 不要感觉奇怪!
   Node 奇数是开发版, 偶数是稳定版

功能类似的其他后端语言

PHP、JSP、Python、Ruby：和系统进行交互

和其它后端语言的区别

1. Node.js不是一种独立的语言
   ① PHP, JSP,… 既是语言, 也是平台
   ② Node.js用JavaScript进行编程, 运行平台是包装后的js引擎(V8)
2. 轻量级架构
   ① java,php,.net都需要运行在服务器上，apache,tomat,nginx,IIS
   ② Node.js不用架设在任何服务器软件之上
   ③ 用最小的硬件成本, 达到更高的并发, 更优的处理性能

Node.js 使用了事件驱动、非阻塞式 I/O 的模型，使其轻量又高效；并且Node.js 的包管理器 npm，是全球最大的开源库生态系统

进程与线程

概念

1. 进程是操作系统分配资源和调度任务的基本单位
2. 线程是建立在进程上的一次程序运行单位，一个进程上可以有多个线程

浏览器是单线程还是多线程？

1. 图示
   
2. 浏览器模型
   1）用户界面-包括地址栏、前进/后退按钮、书签菜单等
   2）浏览器引擎-在用户界面和呈现引擎之间传送指令(浏览器的主进程)
   3）渲染引擎，也被称为浏览器内核(浏览器渲染进程)
   4）第三方插件进程 （一个插件对应一个进程）
   5）GPU进程（GPU用于提高网页浏览的体验）
3. 浏览器是多线程的，我们更关注的是浏览器的渲染引擎

渲染引擎

1. 渲染引擎内部是多线程的，内部包含两个最为重要的线程ui线程和js线程
2. ui线程和js线程是互斥的,因为JS运行结果会影响到ui线程的结果
3. ui更新会被保存在队列中等到js线程空闲时立即被执行

JS是单线程的

1. JS在最初设计时就设计成了单线程，因为当时是用于UI绘制，多个线程同时操作DOM会很混乱
2. 这里所说的单线程指的是主线程是单线程的，所以在Node中主线程依旧是单线程的
3. 其他线程
   1）浏览器事件触发线程(用来控制事件循环,存放setTimeout、浏览器事件、ajax的回调函数)
   2）定时触发器线程(setTimeout定时器所在线程)
   3）异步HTTP请求线程(ajax请求线程)
4. 补充
   1）单线程特点是节约了内存，并且不需要再切换执行上下文
   2）而且单线程不需要管锁的问题
   例如：下课了大家都要去上厕所，厕所就一个大号，相当于所有人都要访问同一个资源，那么先进去的就要上锁
   而对于node来说，下课了就一个人去厕所，所以免除了锁的问题

查看线程

右击 任务栏 -->任务管理器 --> 进程

事件循环

图示

运行原理

1. 所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
2. 主线程之外，还存在一个任务队列；只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件
3. 一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取任务队列，将队列中的事件放到执行栈中依次执行
4. 主线程从任务队列中读取事件，这个过程是循环不断的

Node运行过程

异步非阻塞

图示

运行过程

1. 我们写的js代码会交给v8引擎进行处理
2. 代码中可能会调用nodeApi，node会交给libuv库处理
3. libuv通过阻塞i/o和多线程实现了异步io
4. 通过事件驱动的方式，将结果放到事件队列中，最终交给我们的应用

同步与异步

同步和异步关注的是消息通知机制

1. 同步
   同步就是发出调用后，没有得到结果之前，该调用不返回，一旦调用返回，就得到返回值了
   调用者主动等待这个调用的结果
2. 异步
   异步则相反，调用者在发出调用后这个调用就直接返回了，所以没有返回结果
   当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果，而是调用发出后，被调用者通过状态、通知或回调函数处理这个调用

阻塞与非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态

1. 阻塞调用
   指调用结果返回之前，当前线程会被挂起
   调用线程只有在得到结果之后才会返回
2. 非阻塞调用
   在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程

Node.js的特点

单线程

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