概述

NodeJS宣稱其目標(biāo)是“旨在提供一種簡單的構(gòu)建可伸縮網(wǎng)絡(luò)程序的方法”，那么它的出現(xiàn)是為了解決什么問題呢，它有什么優(yōu)缺點(diǎn)以及它適用于什么場景呢？

本文就個(gè)人使用經(jīng)驗(yàn)對這些問題進(jìn)行探討。

一. NodeJS的特點(diǎn)

我們先來看看NodeJS官網(wǎng)上的介紹：

Node.js is a platform built on Chrome's JavaScript runtime for easily building fast, scalable network applications.

Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient, perfect for data-intensive real-time applications that run across distributed devices.

其特點(diǎn)為：

• 1. 它是一個(gè)Javascript運(yùn)行環(huán)境
• 2. 依賴于Chrome V8引擎進(jìn)行代碼解釋
• 3. 事件驅(qū)動(dòng)
• 4. 非阻塞I/O
• 5. 輕量、可伸縮，適于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互應(yīng)用
• 6. 單進(jìn)程，單線程

二. NodeJS帶來的對系統(tǒng)瓶頸的解決方案

它的出現(xiàn)確實(shí)能為我們解決現(xiàn)實(shí)當(dāng)中系統(tǒng)瓶頸提供了新的思路和方案，下面我們看看它能解決什么問題

1. 并發(fā)連接

舉個(gè)例子，想象一個(gè)場景，我們在銀行排隊(duì)辦理業(yè)務(wù)，我們看看下面兩個(gè)模型

（1）系統(tǒng)線程模型：

這種模型的問題顯而易見，服務(wù)端只有一個(gè)線程，并發(fā)請求（用戶）到達(dá)只能處理一個(gè)，其余的要先等待，這就是阻塞，正在享受服務(wù)的請求阻塞后面的請求了

（2）多線程、線程池模型：

這個(gè)模型已經(jīng)比上一個(gè)有所進(jìn)步，它調(diào)節(jié)服務(wù)端線程的數(shù)量來提高對并發(fā)請求的接收和響應(yīng)，但并發(fā)量高的時(shí)候，請求仍然需要等待，它有個(gè)更嚴(yán)重的問題：

回到代碼層面上來講，我們看看客戶端請求與服務(wù)端通訊的過程：

服務(wù)端與客戶端每建立一個(gè)連接，都要為這個(gè)連接分配一套配套的資源，主要體現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)存資源，以PHP為例，維護(hù)一個(gè)連接可能需要20M的內(nèi)存

這就是為什么一般并發(fā)量一大，就需要多開服務(wù)器

那么NodeJS是怎么解決這個(gè)問題的呢？

我們來看另外一個(gè)模型，想象一下我們在快餐店點(diǎn)餐吃飯的場景

（3）異步、事件驅(qū)動(dòng)模型

我們同樣是要發(fā)起請求，等待服務(wù)器端響應(yīng)；但是與銀行例子不同的是，這次我們點(diǎn)完餐后拿到了一個(gè)號碼，

拿到號碼，我們往往會在位置上等待，而在我們后面的請求會繼續(xù)得到處理，同樣是拿了一個(gè)號碼然后到一旁等待，接待員能一直進(jìn)行處理。

等到飯菜做號了，會喊號碼，我們拿到了自己的飯菜，進(jìn)行后續(xù)的處理（吃飯）

這個(gè)喊號碼的動(dòng)作在NodeJS中叫做回調(diào)（Callback），能在事件（燒菜，I/O）處理完成后繼續(xù)執(zhí)行后面的邏輯（吃飯），

這體現(xiàn)了NodeJS的顯著特點(diǎn)，異步機(jī)制、事件驅(qū)動(dòng)

整個(gè)過程沒有阻塞新用戶的連接（點(diǎn)餐），也不需要維護(hù)已經(jīng)點(diǎn)餐的用戶與廚師的連接

基于這樣的機(jī)制，理論上陸續(xù)有用戶請求連接，NodeJS都可以進(jìn)行響應(yīng)，因此NodeJS能支持比Java、PHP程序更高的并發(fā)量

雖然維護(hù)事件隊(duì)列也需要成本，再由于NodeJS是單線程，事件隊(duì)列越長，得到響應(yīng)的時(shí)間就越長，并發(fā)量上去還是會力不從心

總結(jié)一下NodeJS是怎么解決并發(fā)連接這個(gè)問題的：

更改連接到服務(wù)器的方式，每個(gè)連接發(fā)射（emit）一個(gè)在NodeJS引擎進(jìn)程中運(yùn)行的事件（Event），放進(jìn)事件隊(duì)列當(dāng)中，

而不是為每個(gè)連接生成一個(gè)新的OS線程（并為其分配一些配套內(nèi)存）

2. I/O阻塞

NodeJS解決的另外一個(gè)問題是I/O阻塞，看看這樣的業(yè)務(wù)場景：需要從多個(gè)數(shù)據(jù)源拉取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理

（1）串行獲取數(shù)據(jù)，這是我們一般的解決方案，以PHP為例

假如獲取profile和timeline操作各需要1S，那么串行獲取就需要2S

（2）NodeJS非阻塞I/O，發(fā)射/監(jiān)聽事件來控制執(zhí)行過程

NodeJS遇到I/O事件會創(chuàng)建一個(gè)線程去執(zhí)行，然后主線程會繼續(xù)往下執(zhí)行的，

因此，拿profile的動(dòng)作觸發(fā)一個(gè)I/O事件，馬上就會執(zhí)行拿timeline的動(dòng)作，

兩個(gè)動(dòng)作并行執(zhí)行，假如各需要1S，那么總的時(shí)間也就是1S

它們的I/O操作執(zhí)行完成后，發(fā)射一個(gè)事件，profile和timeline，

事件代理接收后繼續(xù)往下執(zhí)行后面的邏輯，這就是NodeJS非阻塞I/O的特點(diǎn)

總結(jié)一下：

Java、PHP也有辦法實(shí)現(xiàn)并行請求（子線程），但NodeJS通過回調(diào)函數(shù)（Callback）和異步機(jī)制會做得很自然

三. NodeJS的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 高并發(fā)（最重要的優(yōu)點(diǎn)）

2. 適合I/O密集型應(yīng)用

缺點(diǎn)：

1. 不適合CPU密集型應(yīng)用；CPU密集型應(yīng)用給Node帶來的挑戰(zhàn)主要是：由于JavaScript單線程的原因，如果有長時(shí)間運(yùn)行的計(jì)算（比如大循環(huán)），將會導(dǎo)致CPU時(shí)間片不能釋放，使得后續(xù)I/O無法發(fā)起；

解決方案：分解大型運(yùn)算任務(wù)為多個(gè)小任務(wù)，使得運(yùn)算能夠適時(shí)釋放，不阻塞I/O調(diào)用的發(fā)起；

2. 只支持單核CPU，不能充分利用CPU

3. 可靠性低，一旦代碼某個(gè)環(huán)節(jié)崩潰，整個(gè)系統(tǒng)都崩潰

原因：單進(jìn)程，單線程

解決方案：

• （1）Nnigx反向代理，負(fù)載均衡，開多個(gè)進(jìn)程，綁定多個(gè)端口；
• （2）開多個(gè)進(jìn)程監(jiān)聽同一個(gè)端口，使用cluster模塊；

4. 開源組件庫質(zhì)量參差不齊，更新快，向下不兼容

5. Debug不方便，錯(cuò)誤沒有stack trace

四. 適合NodeJS的場景

1. RESTful API

這是NodeJS最理想的應(yīng)用場景，可以處理數(shù)萬條連接，本身沒有太多的邏輯，只需要請求API，組織數(shù)據(jù)進(jìn)行返回即可。

它本質(zhì)上只是從某個(gè)數(shù)據(jù)庫中查找一些值并將它們組成一個(gè)響應(yīng)。

由于響應(yīng)是少量文本，入站請求也是少量的文本，因此流量不高，一臺機(jī)器甚至也可以處理最繁忙的公司的API需求。

2. 統(tǒng)一Web應(yīng)用的UI層

目前MVC的架構(gòu)，在某種意義上來說，Web開發(fā)有兩個(gè)UI層，一個(gè)是在瀏覽器里面我們最終看到的，另一個(gè)在server端，負(fù)責(zé)生成和拼接頁面。

不討論這種架構(gòu)是好是壞，但是有另外一種實(shí)踐，面向服務(wù)的架構(gòu)，更好的做前后端的依賴分離。

如果所有的關(guān)鍵業(yè)務(wù)邏輯都封裝成REST調(diào)用，就意味著在上層只需要考慮如何用這些REST接口構(gòu)建具體的應(yīng)用。

那些后端程序員們根本不操心具體數(shù)據(jù)是如何從一個(gè)頁面?zhèn)鬟f到另一個(gè)頁面的，他們也不用管用戶數(shù)據(jù)更新是通過Ajax異步獲取的還是通過刷新頁面　　

3. 大量Ajax請求的應(yīng)用

例如個(gè)性化應(yīng)用，每個(gè)用戶看到的頁面都不一樣，緩存失效，需要在頁面加載的時(shí)候發(fā)起Ajax請求，

NodeJS能響應(yīng)大量的并發(fā)請求

總而言之，NodeJS適合運(yùn)用在高并發(fā)、I/O密集、少量業(yè)務(wù)邏輯的場景

五. 結(jié)尾

其實(shí)NodeJS能實(shí)現(xiàn)幾乎一切的應(yīng)用

我們考慮的點(diǎn)只是適不適合用它來做

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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