浅读-深入浅出Nodejs

[HerryLo]

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date: 2023-04-01 13:40

浅读-深入浅出Nodejs

原文链接

原书作者：朴灵 https://book.douban.com/subject/25768396/

这次算是重读 深入浅出Nodejs，了解到很多之前忽略的细节，收获蛮多，这次顺便将其记录分享，对学习和了解Nodejs有及其大的帮助。

1.Nodejs

• _事件驱动、_非阻塞IO，一个开源和跨平台的 JavaScript 运行时环境；
• 异步I/O：每个调用之间无须等待之前的I/O调用结束；
• 事件：轻量级、松耦合、只关注事务点；
• Node擅长I/O密集型的应用场景；（适合面向网络，不适合慢IO，如读磁盘）

2.模块

• CommonJS的模块规范。Node中引入模块三步：路径分析、文件定位、编译执行；
• 不论是核心模块还是文件模块，require()方法对相同模块的二次加载都一律采用缓存优先的方式，这是第一优先级的。不同之处在于核心模块的缓存检查先于文件模块的缓存检查；

3.异步IO

• 单线程异步编程，极大的利用资源，避免单线程阻塞，更好的利用CPU；
• 完美的异步I/O应该是应用程序发起非阻塞调用，无须通过遍历或者事件唤醒等方式轮询，可以直接处理下一个任务，只需在I/O完成后通过信号或回调将数据传递给应用程序即可；
• 注意：Nodejs单线程仅仅只是JavaScript执行在单线程中。在Node中，无论是*nix还是Windows平台，内 部完成I/O任务的另有线程池；

Node异步I/O

• 事件循环：Node便会创建一个类似于while(true)的循环，每执行一次循环体的过程我们称为Tick。每个Tick的过程就是查看是否有事件待处理，如果有，就取出事件及其相关的回调函数。如果存在关联的回调函数，就执行它们。然后进入下个循环，如果不再有事件处理，就退出进程；
• 观察者：在每个Tick的过程中，如何判断是否有事件需要处理呢？这里必须要引入的概念是观察者。每个事件循环中有一个或者多个观察者，而判断是否有事件要处理的过程，就是向这些观察者询问是否有要处理的事件；

事件循环是一个典型的生产者/消费者模型。异步I/O、网络请求等则是事件的生产者，源源不断为Node提供不同类型的事件，这些事件被传递到对应的观察者那里，事件循环则从观察者那里取出事件并处理；

非I/O异步API

setTimeout()、setInterval()、setImmediate()和process.nextTick()；
setTimeout

• setTimeout()和setInterval()与浏览器中的API是一致的，分别用于单次和多次定时执行任务。
• 调用setTimeout()或者setInterval()创建的定时器会被插入到定时器观察者内部的一个红黑树中。每次Tick执行时，会从该红黑树中迭代取出定时器对象，检查是否超过定时时间，如果超过，就形成一个事件，它的回调函数将立即执行。

process.nextTick

• 每次调用process.nextTick()方法，只会将回调函数放入队列中，在下一轮Tick时取出执行；

setImmediate

• setImmediate() 参数传入的任何函数都是在事件循环的下一个迭代中执行的回调；
• 延迟 0 毫秒的 setTimeout() 回调与 setImmediate() 非常相似。 执行顺序取决于各种因素，但是它们都会在事件循环的下一个迭代中运行；

区别

• 传给 process.nextTick() 的函数会在事件循环的当前迭代中（当前操作结束之后）被执行。 这意味着它会始终在 setTimeout 和 setImmediate 之前执行。
• 同步和异步的区别。也就是说，是否是同步还是异步，关注的是任务完成时消息通知的方式。由调用方盲目主动问询的方式是同步调用，由被调用方主动通知调用方任务已完成的方式是异步调用；
• 是否是阻塞还是非阻塞，关注的是接口调用（发出请求）后等待数据返回时的状态。被挂起无法执行其他操作的则是阻塞型的，可以被立即「抽离」去完成其他「任务」的则是非阻塞型的；

参考文章：

4.异步编程

• 优点：利用事件循环的方式，JavaScript线程像一个分配任务和处理结果的大管家，I/O线程池里的各个I/O线程都是小二，负责兢兢业业地完成分配来的任务，小二与管家之间互不依赖，保持整体高效率；
• 缺点：这个模型的缺点则在于管家无法承担过多的细节性任务，如果承担太多，则会影响到任务的调度；（CPU密集型是弱点）

异步编程解决方案

• 事件发布/订阅模式；
• Promise/Deferred模式；
• 流程控制库；

异步并发控制

• 异步调用的并发限制在不同场景下的需求不同：非实时场景下，让超出限制的并发暂时等待执行可以满足需求；（一个队列来控制并发量，如果当前活跃（指调用发起但未执行回调）的异步调用量小于限定值，从队列中取出执行。如果活跃调用达到限定值，调用暂时存放在队列中。❑ 每个异步调用结束时，从队列中取出新的异步调用执行）

5.内存控制

• V8堆内存的最大值在64位系统上为1464 MB, 32位系统上则为732 MB；
• 在V8中，主要将内存分为新生代和老生代两代。新生代中的对象为存活时间较短的对象，老生代中的对象为存活时间较长或常驻内存的对象；
• Node的内存构成主要由通过V8进行分配的部分和Node自行分配的部分，受V8的垃圾回收限制的主要是V8的堆内存。（利用堆外内存可以突破内存限制的问题，如 Buffer）
• 内存泄漏原因：缓存、队列消费不及时、作用域未释放；
• 操作大文件可以使用stream模块用于处理；

6.理解Buffer

• Buffer主要用于操作字节；
• 小而频繁的Buffer操作时，采用slab的机制进行预先申请和事后分配，使得JavaScript到操作系统之间不必有过多的内存申请方面的系统调用；
• 大块的Buffer对象，直接使用C++层面提供的内存；

7.网络编程

Nodejs提供的net、dgram、http、tls等模块，让面向网络编程更加便捷。
通过http模块即可快速搭建Web服务器；网络是轻IO操作，再配合上Nodejs异步IO，Nodejs在面向网络编程方面能维持的并发量和QPS都是不容小觑的；

8.构建Web应用

告诉开发者如何通过Nodejs构建一个合格的网络应用服务。

1. 使用Nodejs配合http模块搭建路由服务；
2. 解析、使用和存储Cookie;
3. Session使用和存储，包括如何高效管理Session；
4. 通过网络缓存避免带宽浪费；
5. 数据上传需要注意点：大文件使用流式解析、限制上传内容的大小、避免CSRF攻击加强校验；
6. 中间件的理念和实现；

9.玩转进程

1. 服务模型：同步——>复制进程——>多线程——>事件驱动;
2. child_process模块搭建多进程;

感谢 朴灵 写出这样的好书，并且分享给开发者。