Node.js 三大特点详解

来源:frwupeng517

blog.51cto.com/dapengtalk/1886579

公众号注:文末阅读原文可直达java开发学习网站


Node.js 特点



1、单线程


在Java、PHP或者.net等服务器端语言中,会为每一个客户端连接创建一个新的线程。而每个线程需要耗费大约2MB内存。也就是说,理论上,一个8GB内存的服务器可以同时连接的最大用户数为4000个左右。要让Web应用程序支持更多的用户,就需要增加服务器的数量,而Web应用程序的硬件成本当然就上升了。


Node.js不为每个客户连接创建一个新的线程,而仅仅使用一个线程。当有用户连接了,就触发一个内部事件,通过非阻塞I/O、事件驱动机制,让Node.js程序宏观上也是并行的。使用Node.js,一个8GB内存的服务器,可以同时处理超过4万用户的连接。


另外,单线程带来的好处,操作系统完全不再有线程创建、销毁的时间开销。


坏处,就是一个用户造成了线程的崩溃,整个服务都崩溃了,其他人也崩溃了。


Node.js 三大特点详解


Node.js 三大特点详解


2、非阻塞I/O


例如,当在访问数据库取得数据的时候,需要一段时间。在传统的单线程处理机制中,在执行了访问数据库代码之后,整个线程都将暂停下来,等待数据库返回结果,才能执行后面的代码。也就是说,I/O阻塞了代码的执行,极大地降低了程序的执行效率。


由于Node.js中采用了非阻塞型I/O机制,因此在执行了访问数据库的代码之后,将立即转而执行其后面的代码,把数据库返回结果的处理代码放在回调函数中,从而提高了程序的执行效率。


当某个I/O执行完毕时,将以事件的形式通知执行I/O操作的线程,线程执行这个事件的回调函数。为了处理异步I/O,线程必须有事件循环,不断的检查有没有未处理的事件,依次予以处理。


阻塞模式下,一个线程只能处理一项任务,要想提高吞吐量必须通过多线程。而非阻塞模式下,一个线程永远在执行计算操作,这个线程的CPU核心利用率永远是100%。所以,这是一种特别有哲理的解决方案:与其人多,但是好多人闲着;还不如一个人玩命,往死里干活儿。


3、事件驱动 event-driven


在Node中,客户端请求建立连接,提交数据等行为,会触发相应的事件。在Node中,在一个时刻,只能执行一个事件回调函数,但是在执行一个事件回调函数的中途,可以转而处理其他事件(比如,又有新用户连接了),然后返回继续执行原事件的回调函数,这种处理机制,称为“事件环”机制。


Node.js底层是C++(V8也是C++写的)。底层代码中,近半数都用于事件队列、回调函数队列的构建。用事件驱动来完成服务器的任务调度,这是鬼才才能想到的。针尖上的舞蹈,用一个线程,担负起了处理非常多的任务的使命。


Node.js 三大特点详解


单线程,单线程的好处,减少了内存开销,操作系统的内存换页。

如果某一个事情,进入了,但是被I/O阻塞了,所以这个线程就阻塞了。


非阻塞I/O, 不会傻等I/O语句结束,而会执行后面的语句。

非阻塞就能解决问题了么?比如执行着小红的业务,执行过程中,小刚的I/O回调完成了,此时怎么办??


事件机制,事件环,不管是新用户的请求,还是老用户的I/O完成,都将以事件方式加入事件环,等待调度。


说是三个特点,实际上是一个特点,离开谁都不行,都玩儿不转了。


Node.js很像抠门的餐厅老板,只聘请1个服务员,服务很多人。结果,比很多服务员效率还高。


Node.js中所有的I/O都是异步的,回调函数,套回调函数。


Node.js 适合开发什么?



Node.js适合用来开发什么样的应用程序呢?


善于I/O,不善于计算。因为Node.js最擅长的就是任务调度,如果你的业务有很多的CPU计算,实际上也相当于这个计算阻塞了这个单线程,就不适合Node开发。


当应用程序需要处理大量并发的I/O,而在向客户端发出响应之前,应用程序内部并不需要进行非常复杂的处理的时候,Node.js非常适合。Node.js也非常适合与web socket配合,开发长连接的实时交互应用程序。


比如:


● 用户表单收集

● 考试系统

● 聊天室

● 图文直播

● 提供JSON的API(为前台Angular使用)


Node.js 与 PHP、JSP的不同



Node.js不是一种独立的语言,与PHP、JSP、Python、Perl、Ruby的“既是语言,也是平台”不同,Node.js的使用JavaScript进行编程,运行在JavaScript引擎上(V8)。


与PHP、JSP等相比(PHP、JSP、.net都需要运行在服务器程序上,Apache、Naginx、Tomcat、IIS),Node.js跳过了Apache、Naginx、IIS等HTTP服务器,它自己不用建设在任何服务器软件之上。Node.js的许多设计理念与经典架构(LAMP = Linux + Apache + MySQL + PHP)有着很大的不同,可以提供强大的伸缩能力。Node.js没有web容器。


示例一:页面显示"Hello World!"


JS代码:


//require表示引包,引包就是引用自己的一个特殊功能
var http = require('http');

//创建服务器,参数就是一个回调函数,表示如果有请求进来,要做什么
var server = http.createServer(function(req, res){
           //req表示请求, request;res表示响应,response

   //设置HTTP头部,状态码是200, 文件类型是html。字符编码格式是 UTF-8
   res.writeHead(200, {'Content-Type':'text/html; charset= UTF-8; '});
   res.end('Hello World!');
});

//运行服务器,监听8083端口
server.listen(8083, '127.0.0.1');


打开浏览器,输入 127.0.0.1:8083


Node.js 三大特点详解


示例二:Node.js没有Web容器


在使用Apache服务器时,我们经常可以看到在 htdocs目录中有各种子文件夹,我们要访问指定页面,只需要在浏览器地址栏中输入 127.0.0.1:80/app/index.html 类似这样的结构


但是,Node.js 由于没有Web容器,所以在url 地址后面在输入 /xx.xx 时并不能正常显示


有这么一个文件目录结构:


Node.js 三大特点详解


fang.html 里面是一个 红色的、正方形的div,yuan.html 里面是一个 绿色的、圆形的div


现在新建一个 noWebContainer.js,看能否在url中输入 fang.html 打开页面


//require表示引包,引包就是引用自己的一个特殊功能
var http = require('http');
var fs = require('fs');

//创建服务器,参数是一个回调函数,表示如果有请求进来,要做什么
var server = http.createServer(function(req, res){
 
   res.writeHead(200,{"Content-type":"text/html;charset=UTF-8"});
   res.end("Hello World!");
   
});


//运行服务器,监听4000端口(端口号可以任改)
server.listen(4000,"127.0.0.1");


运行 127.0.0.1:4000,并在url后面加上 /fang.html,发现完全没用


Node.js 三大特点详解


现在初步对“Node.js没有web容器”这句话有了一点印象了,那想要打开fang.html,怎么办呢?


//require表示引包,引包就是引用自己的一个特殊功能
var http = require('http');
var fs = require('fs');

//创建服务器,参数是一个回调函数,表示如果有请求进来,要做什么
var server = http.createServer(function(req, res){
   if(req.url=='/fang'){
       fs.readFile('./fang.html', function(err,data){
           //req表示请求,request;  res表示响应,response
           //设置HTTP头部,状态码是200,文件类型是html,字符集是utf8
           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else{
       res.writeHead(200,{"Content-type":"text/html;charset=UTF-8"});
       res.end("Hello World!");
   }
});


//运行服务器,监听4000端口(端口号可以任改)
server.listen(4000,"127.0.0.1");


也就是说,如果 请求的url 里面包含了 /fang,就读取当前目录下(./ ---> 表示当前目录)的 fang.html,否则,就只显示 Hello World


Node.js 三大特点详解


同理,我也可以 输入 /yuan,显示 yuan.html


//require表示引包,引包就是引用自己的一个特殊功能
var http = require('http');
var fs = require('fs');

//创建服务器,参数是一个回调函数,表示如果有请求进来,要做什么
var server = http.createServer(function(req, res){
   if(req.url=='/fang'){
       fs.readFile('./fang.html', function(err,data){
           //req表示请求,request;  res表示响应,response
           //设置HTTP头部,状态码是200,文件类型是html,字符集是utf8
           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else if(req.url=='/yuan'){
       fs.readFile('./yuan.html', function(err,data){

           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else{
       res.writeHead(200,{"Content-type":"text/html;charset=UTF-8"});
       res.end("Hello World!");
   }
});


//运行服务器,监听4000端口(端口号可以任改)
server.listen(4000,"127.0.0.1");


Node.js 三大特点详解


进一步,在 fang.html 中添加一个图片,从上面的目录结构中可以看到,图片的路径是完全正确的


<img src="yule.png" alt="图片">


运行 127.0.0.1:4000/fang,却发现图片破了,说明路径不对。但事实上,我们可以看到,这个路径是一点问题都没有的呀,那怎么办呢?


Node.js 三大特点详解


又回到了那句话,“Node.js没有web容器”,所以,还是要用前面的方法处理一下图片


//require表示引包,引包就是引用自己的一个特殊功能
var http = require('http');
var fs = require('fs');

//创建服务器,参数是一个回调函数,表示如果有请求进来,要做什么
var server = http.createServer(function(req, res){
   if(req.url=='/fang'){
       fs.readFile('./fang.html', function(err,data){
           //req表示请求,request;  res表示响应,response
           //设置HTTP头部,状态码是200,文件类型是html,字符集是utf8
           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else if(req.url=='/yuan'){
       fs.readFile('./yuan.html', function(err,data){

           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else if(req.url=='/yule.png'){
       fs.readFile('./yule.png', function(err,data){

           res.writeHead(200, {"Content-type":"image/jpg"});
           res.end(data);
       })
   }else{
       res.writeHead(200,{"Content-type":"text/html;charset=UTF-8"});
       res.end("Hello World!");
   }
});


//运行服务器,监听4000端口(端口号可以任改)
server.listen(4000,"127.0.0.1");


再次运行,图片可正常显示


Node.js 三大特点详解


现在新建一个 yellow.css 样式表,让 yuan.html 引入这个css 文件


yellow.css


body{background:yellow;}


但是,页面的背景颜色没有发生任何改变


Node.js 三大特点详解


看来 “Node.js没有web容器”这句话是无处不在呀,同样需要对 css 文件做处理


//require表示引包,引包就是引用自己的一个特殊功能
var http = require('http');
var fs = require('fs');

//创建服务器,参数是一个回调函数,表示如果有请求进来,要做什么
var server = http.createServer(function(req, res){
   if(req.url=='/fang'){
       fs.readFile('./fang.html', function(err,data){
           //req表示请求,request;  res表示响应,response
           //设置HTTP头部,状态码是200,文件类型是html,字符集是utf8
           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else if(req.url=='/yuan'){
       fs.readFile('./yuan.html', function(err,data){

           res.writeHead(200, {'Content-type':'text/html;charset=UTF-8'});
           res.end(data);
       })
   }else if(req.url=='/yule.png'){
       fs.readFile('./yule.png', function(err,data){

           res.writeHead(200, {"Content-type":"image/jpg"});
           res.end(data);
       })
   }else if(req.url=='/yellow'){
       fs.readFile('./yellow.css', function(err,data){

           res.writeHead(200, {"Content-type":"text/css"});
           res.end(data);
       })
   }else{
       res.writeHead(200,{"Content-type":"text/html;charset=UTF-8"});
       res.end("Hello World!");
   }
});


//运行服务器,监听4000端口(端口号可以任改)
server.listen(4000,"127.0.0.1");


再次运行代码,发现页面背景颜色变成了黄色


Node.js 三大特点详解

Node.js 三大特点详解