浅析Node.js是什么以及工作原理

Node.js是什么？

Node 是一个服务器端 JavaScript 解释器，它将改变服务器应该如何工作的概念。它的目标是帮助程序员构建高度可伸缩的应用程序，编写能够处理数万条同时连接到一个（只有一个）物理机的连接代码。

Node.js 是一个让 JavaScript 运行在浏览器之外的平台。它实现了诸如文件系统、模块、

包、操作系统 API、网络通信等 Core JavaScript 没有或者不完善的功能。历史上将 JavaScript移植到浏览器外的计划不止一个，但Node.js 是最出色的一个。随着 Node.js 的成功，各种浏览器外的 JavaScript 实现逐步兴起，因此产生了 CommonJS 规范。CommonJS 试图拟定一套完整的 JavaScript 规范，以弥补普通应用程序所需的 API，譬如文件系统访问、命令行、模块管理、函数库集成等功能。CommonJS 制定者希望众多服务端 JavaScript 实现遵循CommonJS 规范，以便相互兼容和代码复用。Node.js 的部份实现遵循了CommonJS规范，但由于两者还都处于诞生之初的快速变化期，也会有不一致的地方。

Node 旨在解决什么问题？

Node 公开宣称的目标是 “旨在提供一种简单的构建可伸缩网络程序的方法”。当前的服务器程序有什么问题？我们来做个数学题。在 Java™ 和 PHP 这类语言中，每个连接都会生成一个新线程，每个新线程可能需要 2 MB 的配套内存。在一个拥有 8 GB RAM 的系统上，理论上最大的并发连接数量是 4,000 个用户。随着您的客户群的增长，如果希望您的 Web 应用程序支持更多用户，那么，您必须添加更多服务器。当然，这会增加服务器成本、流量成本和人工成本等成本。除这些成本上升外，还有一个潜在技术问题，即用户可能针对每个请求使用不同的服务器，因此，任何共享资源都必须在所有服务器之间共享。鉴于上述所有原因，整个 Web 应用程序架构（包括流量、处理器速度和内存速度）中的瓶颈是：服务器能够处理的并发连接的最大数量。

Node 解决这个问题的方法是：更改连接到服务器的方式。每个连接发射一个在 Node 引擎的进程中运行的事件，而不是为每个连接生成一个新的 OS 线程（并为其分配一些配套内存）。Node 声称它绝不会死锁，因为它根本不允许使用锁，它不会直接阻塞 I/O 调用。Node 还宣称，运行它的服务器能支持数万个并发连接。

现在您有了一个能处理数万个并发连接的程序，那么您能通过 Node 实际构建什么呢？如果您有一个 Web 应用程序需要处理这么多连接，那将是一件很 “恐怖” 的事！那是一种 “如果您有这个问题，那么它根本不是问题” 的问题。在回答上面的问题之前，我们先看看 Node 的工作原理以及它的设计运行方式。

Node.js 能做什么

正如 JavaScript 为客户端而生，Node.js 为网络而生。Node.js 能做的远不止开发一个网

站那么简单，使用 Node.js，你可以轻松地开发：

 具有复杂逻辑的网站；

 基于社交网络的大规模 Web 应用；

 Web Socket 服务器；

 TCP/UDP 套接字应用程序；

 命令行工具；

 交互式终端程序；

 带有图形用户界面的本地应用程序；

 单元测试工具；

 客户端 JavaScript 编译器。

Node.js 内建了 HTTP 服务器支持，也就是说你可以轻而易举地实现一个网站和服务器

的组合。这和 PHP、Perl 不一样，因为在使用 PHP 的时候，必须先搭建一个 Apache 之类的HTTP 服务器，然后通过 HTTP 服务器的模块加载或 CGI 调用，才能将 PHP 脚本的执行结果呈现给用户。而当你使用 Node.js 时，不用额外搭建一个 HTTP 服务器，因为 Node.js 本身就内建了一个。这个服务器不仅可以用来调试代码，而且它本身就可以部署到产品环境，它的性能足以满足要求。

Node.js 还可以部署到非网络应用的环境下，比如一个命令行工具。Node.js 还可以调用

C/C++ 的代码，这样可以充分利用已有的诸多函数库，也可以将对性能要求非常高的部分用

C/C++ 来实现。

Node 如何工作？

Node 本身运行 V8 JavaScript。等等，服务器上的 JavaScript？没错，您没有看错。对于只在客户机上使用 JavaScript 的程序员而言，服务器端 JavaScript 可能是一个新概念，但这个概念本身并非遥不可及，因此为何不能在服务器上使用客户机上使用的编程语言？

什么是 V8？
V8 JavaScript 引擎是 Google 用于其 Chrome 浏览器的底层 JavaScript 引擎。很少有人考虑 JavaScript 在客户机上实际做了些什么？实际上，JavaScript 引擎负责解释并执行代码。Google 使用 V8 创建了一个用 C++ 编写的超快解释器，该解释器拥有另一个独特特征；您可以下载该引擎并将其嵌入任何应用程序。V8 JavaScript 引擎并不仅限于在一个浏览器中运行。因此，Node 实际上会使用 Google 编写的 V8 JavaScript 引擎，并将其重建为可在服务器上使用。太完美了！既然已经有一个不错的解决方案可用，为何还要创建一种新语言呢

事件驱动编程

许多程序员接受的教育使他们认为，面向对象编程是完美的编程设计，这使得他们对其他编程方法不屑一顾。Node 使用了一个所谓的事件驱动编程模型。

清单 1. 客户端上使用 jQuery 的事件驱动编程

// jQuery code on the client-side showing how Event-Driven programming works

// When a button is pressed, an Event occurs - deal with it

// directly right here in an anonymous function, where all the

// necessary variables are present and can be referenced directly

$("#myButton").click(function(){

if ($("#myTextField").val() != $(this).val())

alert("Field must match button text");

});

实际上，服务器端和客户端没有任何区别。没错，这没有按钮点击操作，也没有向文本字段键入的操作，但在一个更高的层面上，事件正在发生。一个连接被建立，这是一个事件！数据通过连接进行接收，这也是一个事件！数据通过连接停止，这还是一个事件！

为什么这种设置类型对 Node 很理想？JavaScript 是一种很棒的事件驱动编程语言，因为它允许使用匿名函数和闭包，更重要的是，任何写过代码的人都熟悉它的语法。事件发生时调用的回调函数可以在捕获事件处进行编写。这样可以使代码容易编写和维护，没有复杂的面向对象框架，没有接口，没有过度设计的可能性。只需监听事件，编写一个回调函数，其他事情都可以交给系统处理！