概述

Node.js是什么

Node 是一个服务器端 JavaScript 解释器，用于方便地搭建响应速度快、易于扩展的网络应用。Node.js 使用事件驱动，非阻塞I/O 模型而得以轻量和高效，非常适合在分布式设备上运行数据密集型的实时应用。
Node.js 是一个可以让 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。

什么是v8引擎

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。

Node.js的作用

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”。我们来看一个简单的例子，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。所以在传统的后台开发中，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。这个不同的架构承载的并发数量是不一致的。
而Node的出现就是为了解决这个问题：更改连接到服务器的方式。在Node 声称它不允许使用锁，它不会直接阻塞 I/O 调用。Node在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.js能做什么

借用一句经典的描述Node.js的话:正如 JavaScript 为客户端而生，Node.js 为网络而生。
使用Node.js，你可以轻易的实现：

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。

什么是事件驱动编程

在我们使用Java，PHP等语言实现编程的时候，我们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。却不知大名鼎鼎Node使用的却是事件驱动编程的思想。那什么是事件驱动编程。
事件驱动编程，为需要处理的事件编写相应的事件处理程序。代码在事件发生时执行。
为需要处理的事件编写相应的事件处理程序。要理解事件驱动和程序，就需要与非事件驱动的程序进行比较。实际上，现代的程序大多是事件驱动的，比如多线程的程序，肯定是事件驱动的。早期则存在许多非事件驱动的程序，这样的程序，在需要等待某个条件触发时，会不断地检查这个条件，直到条件满足，这是很浪费cpu时间的。而事件驱动的程序，则有机会释放cpu从而进入睡眠态（注意是有机会，当然程序也可自行决定不释放cpu），当事件触发时被操作系统唤醒，这样就能更加有效地使用cpu。
来看一张简单的事件驱动模型（uml）：

这里写图片描述

事件驱动模型主要包含3个对象：事件源、事件和事件处理程序。

事件源：产生事件的地方(html元素)
事件：点击/鼠标操作/键盘操作等等
事件对象：当某个事件发生时，可能会产生一个事件对象，该时间对象会封装好该时间的信息，传递给事件处理程序
事件处理程序：响应用户事件的代码
其实我们使用的window系统也算得上是事件驱动了。我们来看一个简单的事例：监听鼠标点击事件，并能够显示鼠标点击的位置x,y。

<html> 
   <head> 
   <script> 
   function test1(e){ 
     window.alert("x="+e.clientX+"y="+e.clientY); 
   } 
   </script> 
   </head> 
   <body onmousedown="test1(event)"> 
   </body> 
</html>

Node.js运行原理分析

当我们搜索Node.js时，夺眶而出的关键字就是 “单线程，异步I/O，事件驱动”，应用程序的请求过程可以分为俩个部分：CPU运算和I/O读写，CPU计算速度通常远高于磁盘读写速度，这就导致CPU运算已经完成，但是不得不等待磁盘I/O任务完成之后再继续接下来的业务。
所以I/O才是应用程序的瓶颈所在，在I/O密集型业务中，假设请求需要100ms来完成，其中99ms化在I/O上。如果需要优化应用程序，让他能同时处理更多的请求，我们会采用多线程，同时开启100个、1000个线程来提高我们请求处理，当然这也是一种可观的方案。
但是由于一个CPU核心在一个时刻只能做一件事情，操作系统只能通过将CPU切分为时间片的方法，让线程可以较为均匀的使用CPU资源。但操作系统在内核切换线程的同时也要切换线程的上线文，当线程数量过多时，时间将会被消耗在上下文切换中。所以在大并发时，多线程结构还是无法做到强大的伸缩性。
那么是否可以另辟蹊径呢？！我们先来看看单线程，《深入浅出Node》一书提到 “单线程的最大好处，是不用像多线程编程那样处处在意状态的同步问题，这里没有死锁的存在，也没有线程上下文切换所带来的性能上的开销”，那么一个线程一次只能处理一个请求岂不是无稽之谈，先让我们看张图：
这里写图片描述
Node.js的单线程并不是真正的单线程，只是开启了单个线程进行业务处理（cpu的运算），同时开启了其他线程专门处理I/O。当一个指令到达主线程，主线程发现有I/O之后，直接把这个事件传给I/O线程，不会等待I/O结束后，再去处理下面的业务，而是拿到一个状态后立即往下走，这就是“单线程”、“异步I/O”。
I/O操作完之后呢？Node.js的I/O 处理完之后会有一个回调事件，这个事件会放在一个事件处理队列里头，在进程启动时node会创建一个类似于While(true)的循环，它的每一次轮询都会去查看是否有事件需要处理，是否有事件关联的回调函数需要处理，如果有就处理，然后加入下一个轮询，如果没有就退出进程，这就是所谓的“事件驱动”。这也从Node的角度解释了什么是”事件驱动”。
在node.js中，事件主要来源于网络请求，文件I/O等，根据事件的不同对观察者进行了分类，有文件I/O观察者，网络I/O观察者。事件驱动是一个典型的生产者/消费者模型，请求到达观察者那里，事件循环从观察者进行消费，主线程就可以马不停蹄的只关注业务不用再去进行I/O等待。

Node.js的简单实践

关于node的环境搭建这里就不说明了node入门。这里为了方便大家理解，我们写一个简单的登录实例。
这里为了方便前端小白的理解，新增一个小节，如何使用Node搭建一个新的项目。

使用Node创建项目

安装Express

1 2	npm install -g express npm install -g express-generator

新建项目

1	express -t ejs newsproject

按照提示进入项目目录，运行npm安装

1 2	cd newsprojec npm install

运行项目

1	node app.js

浏览器访问:http://127.0.0.1:3000/即可见nodejs站点页面即可。
接下来我们写一个简单的例子，来看一下效果图：
这里写图片描述
整个目录如下：

根目录--------------
    |-package.json
    |-test.js
    |-public
        |-main.html
        |-next.html

整个目录包含三个文件，test.js（作为控制文件）、main.html和next.html作为页面的显示文件。
来看一下代码：
test.js（作为控制文件）

// file name :test.js
var express             = require('express');
var app                 = express();
var bodyParse           = require('body-parser')
var cookieParser        = require('cookie-parser') ;
app.use(cookieParser()) ;
app.use(bodyParse.urlencoded({extended:false})) ;
// 处理根目录的get请求
app.get('/',function(req,res){
    res.sendfile('public/main.html') ;
    console.log('main page is required ');
}) ;
// 处理/login的get请求
app.get('/add', function (req,res) {
    res.sendfile('public/add.html') ;
    console.log('add page is required ') ;
}) ;
// 处理/login的post请求
app.post('/login',function(req,res){
    name=req.body.name ;
    pwd=req.body.pwd   ;
    console.log(name+'--'+pwd) ;
    res.status(200).send(name+'--'+pwd) ;
});
// 监听3000端口
var server=app.listen(3000) ;

main.html的代码

<html>
    <link rel="stylesheet" type="text/css" href="http://fonts.useso.com/css?family=Tangerine|Inconsolata|Droid+Sans">
    <style>
        div#test{
            font-family: 'Tangerine',serif;
            font-size: 48px;
        }
        p#link1{
            font-family: 'Tangerine',serif;
        }
    </style>
    <script src="//cdn.bootcss.com/jquery/2.2.1/jquery.min.js"></script>
</head>
<body>
<div id="test">
    <h1>Main Page</h1>
</div>
<p>Register & Login</p>
<form action="test.jsp" method="post">
    账号 :
    <input type="text" id="name" />
    <br/><br/>
    密码 :
    <input type="text" id="pwd" />
    <br/><br/>
    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp
    <div><a href="/add" id="add">EXTRA</a></div>
    <input type="button" value="Submit" id="x">
</form>
</body>
    <script type="text/javascript">
        var after_login=function(data,status){
            if (status=='success'){
                alert(data+'--'+status) ;
            }
            else alert('login refused') ;
        }
        $(document).ready(function(){
            $("#x").click(function(){
                var name    =   $("#name").val() ;
                var pwd     =   $("#pwd").val() ;
                $.post('http://127.0.0.1:3000/login',
                {
                    name    :   name ,
                    pwd     :   pwd
                },
//                        function(data,status){
//                            alert(data+'--'+status) ;
//                        }
                        after_login
                );
//                $.get('add',function(data,status){
//                    document.write(data) ;
//                }) ;
            });
        });
    </script>
</html>

next.html的代码

<!DOCTYPE html>
<html>
<head lang="en">
    <meta charset="UTF-8">
    <title>第二页面</title>
</head>
<body>
<h1>This is an additional web page</h1>
<p>just for test</p>
</body>
</html>

Node.js原理

概述