如果您聽說過 Node，或者閱讀過一些文章，宣稱 Node 是多么多么的棒，那么您可能會想：“Node 究竟是什么東西？” 即便是在參閱 Node 的主頁之后，您甚至可能還是 不明白 Node 為何物？Node 肯定不適合每個程序員，但它可能是某些程序員一直苦苦追尋的東西。
為試圖解釋什么是 Node.js，本文將簡要介紹一些背景信息：它要解決的問題，它如何工作，如何運行一個簡單應(yīng)用程序，最后，Node 在什么情況下是一個好的解決方案。本文不涉及如何編寫一個復(fù)雜的 Node 應(yīng)用程序，也不是一份全面的 Node 教程。閱讀本文應(yīng)該有助于您決定是否應(yīng)該繼續(xù)學(xué)習(xí) Node，以便將其用于您的業(yè)務(wù)。
Node 公開宣稱的目標是 “旨在提供一種簡單的構(gòu)建可伸縮網(wǎng)絡(luò)程序的方法”。當(dāng)前的服務(wù)器程序有什么問題？我們來做個數(shù)學(xué)題。在 Java? 和 PHP 這類語言中，每個連接都會生成一個新線程，每個新線程可能需要 2 MB 的配套內(nèi)存。在一個擁有 8 GB RAM 的系統(tǒng)上，理論上最大的并發(fā)連接數(shù)量是 4,000 個用戶。隨著您的客戶群的增長，如果希望您的 Web 應(yīng)用程序支持更多用戶，那么，您必須添加更多服務(wù)器。當(dāng)然，這會增加服務(wù)器成本、流量成本和人工成本等成本。除這些成本上升外，還有一個潛在技術(shù)問題，即用戶可能針對每個請求使用不同的服務(wù)器，因此，任何共享資源都必須在所有服務(wù)器之間共享。鑒于上述所有原因，整個 Web 應(yīng)用程序架構(gòu)（包括流量、處理器速度和內(nèi)存速度）中的瓶頸是：服務(wù)器能夠處理的并發(fā)連接的最大數(shù)量。
Node 解決這個問題的方法是：更改連接到服務(wù)器的方式。每個連接發(fā)射一個在 Node 引擎的進程中運行的事件，而不是為每個連接生成一個新的 OS 線程（并為其分配一些配套內(nèi)存）。Node 聲稱它絕不會死鎖，因為它根本不允許使用鎖，它不會直接阻塞 I/O 調(diào)用。Node 還宣稱，運行它的服務(wù)器能支持數(shù)萬個并發(fā)連接。
現(xiàn)在您有了一個能處理數(shù)萬個并發(fā)連接的程序，那么您能通過 Node 實際構(gòu)建什么呢？如果您有一個 Web 應(yīng)用程序需要處理這么多連接，那將是一件很 “恐怖” 的事！那是一種 “如果您有這個問題，那么它根本不是問題” 的問題。在回答上面的問題之前，我們先看看 Node 的工作原理以及它的設(shè)計運行方式。
沒錯，Node 是一個服務(wù)器程序。但是，基礎(chǔ) Node 產(chǎn)品肯定不 像 Apache 或 Tomcat。本質(zhì)上，那些服務(wù)器 “安裝就緒型” 服務(wù)器產(chǎn)品，支持立即部署應(yīng)用程序。通過這些產(chǎn)品，您可以在一分鐘內(nèi)啟動并運行一個服務(wù)器。Node 肯定不是這種產(chǎn)品。Apache 能通過添加一個 PHP 模塊來允許開發(fā)人員創(chuàng)建動態(tài) Web 頁，添加一個 SSL 模塊來實現(xiàn)安全連接，與此類似，Node 也有模塊概念，允許向 Node 內(nèi)核添加模塊。實際上，可供選擇的用于 Node 的模塊有數(shù)百個之多，社區(qū)在創(chuàng)建、發(fā)布和更新模塊方面非?；钴S，一天甚至可以處理數(shù)十個模塊。本文后面將討論 Node 的整個模塊部分。
Node 本身運行 V8 JavaScript。等等，服務(wù)器上的 JavaScript？沒錯，您沒有看錯。對于只在客戶機上使用 JavaScript 的程序員而言，服務(wù)器端 JavaScript 可能是一個新概念，但這個概念本身并非遙不可及，因此為何不能在服務(wù)器上使用客戶機上使用的編程語言？
什么是 V8？V8 JavaScript 引擎是 Google 用于其 Chrome 瀏覽器的底層 JavaScript 引擎。很少有人考慮 JavaScript 在客戶機上實際做了些什么？實際上，JavaScript 引擎負責(zé)解釋并執(zhí)行代碼。Google 使用 V8 創(chuàng)建了一個用 C++ 編寫的超快解釋器，該解釋器擁有另一個獨特特征；您可以下載該引擎并將其嵌入任何 應(yīng)用程序。V8 JavaScript 引擎并不僅限于在一個瀏覽器中運行。因此，Node 實際上會使用 Google 編寫的 V8 JavaScript 引擎，并將其重建為可在服務(wù)器上使用。太完美了！既然已經(jīng)有一個不錯的解決方案可用，為何還要創(chuàng)建一種新語言呢？
許多程序員接受的教育使他們認為，面向?qū)ο缶幊淌峭昝赖木幊淘O(shè)計，這使得他們對其他編程方法不屑一顧。Node 使用了一個所謂的事件驅(qū)動編程模型。
清單 1. 客戶端上使用 jQuery 的事件驅(qū)動編程
// 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");}); |
實際上，服務(wù)器端和客戶端沒有任何區(qū)別。沒錯，這沒有按鈕點擊操作，也沒有向文本字段鍵入的操作，但在一個更高的層面上，事件正在 發(fā)生。一個連接被建立，這是一個事件！數(shù)據(jù)通過連接進行接收，這也是一個事件！數(shù)據(jù)通過連接停止，這還是一個事件！
為什么這種設(shè)置類型對 Node 很理想？JavaScript 是一種很棒的事件驅(qū)動編程語言，因為它允許使用匿名函數(shù)和閉包，更重要的是，任何寫過代碼的人都熟悉它的語法。事件發(fā)生時調(diào)用的回調(diào)函數(shù)可以在捕獲事件處進行編寫。這樣可以使代碼容易編寫和維護，沒有復(fù)雜的面向?qū)ο罂蚣?，沒有接口，沒有過度設(shè)計的可能性。只需監(jiān)聽事件，編寫一個回調(diào)函數(shù)，其他事情都可以交給系統(tǒng)處理！
最后，我們來看一些代碼！讓我們將討論過的所有內(nèi)容匯總起來，從而創(chuàng)建我們的第一個 Node 應(yīng)用程序。我們已經(jīng)知道，Node 對于處理高流量應(yīng)用程序很理想，所以我們將創(chuàng)建一個非常簡單的 Web 應(yīng)用程序，一個為實現(xiàn)最快速度而構(gòu)建的應(yīng)用程序。下面是 “老板” 交代的關(guān)于我們的樣例應(yīng)用程序的具體要求：創(chuàng)建一個隨機數(shù)字生成器 RESTful API。這個應(yīng)用程序應(yīng)該接受一個輸入：一個名為 “number” 的參數(shù)。然后，應(yīng)用程序返回一個介于 0 和該參數(shù)之間的隨機數(shù)字，并將生成的數(shù)字返回給調(diào)用者。由于 “老板” 希望該應(yīng)用程序成為一個廣泛流行的應(yīng)用程序，因此它應(yīng)該能處理 50,000 個并發(fā)用戶。我們來看看以下代碼：
清單 2. Node 隨機數(shù)字生成器
// these modules need to be imported in order to use them.// Node has several modules. They are like any #include// or import statement in other languagesvar http = require("http");var url = require("url");// The most important line in any Node file. This function// does the actual process of creating the server. Technically,// Node tells the underlying operating system that whenever a// connection is made, this particular callback function should be// executed. Since we're creating a web service with REST API,// we want an HTTP server, which requires the http variable// we created in the lines above.// Finally, you can see that the callback method receives a 'request'// and 'response' object automatically. This should be familiar// to any PHP or Java programmer.http.createServer(function(request, response) { // The response needs to handle all the headers, and the return codes // These types of things are handled automatically in server programs // like Apache and Tomcat, but Node requires everything to be done yourself response.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"}); // Here is some unique-looking code. This is how Node retrives // parameters passed in from client requests. The url module // handles all these functions. The parse function // deconstructs the URL, and places the query key-values in the // query object. We can find the value for the "number" key // by referencing it directly - the beauty of JavaScript. var params = url.parse(request.url, true).query; var input = params.number; // These are the generic JavaScript methods that will create // our random number that gets passed back to the caller var numInput = new Number(input); var numOutput = new Number(Math.random() * numInput).toFixed(0); // Write the random number to response response.write(numOutput); // Node requires us to explicitly end this connection. This is because // Node allows you to keep a connection open and pass data back and forth, // though that advanced topic isn't discussed in this article. response.end(); // When we create the server, we have to explicitly connect the HTTP server to // a port. Standard HTTP port is 80, so we'll connect it to that one.}).listen(80);// Output a String to the console once the server starts up, letting us know everything// starts up correctlyconsole.log("Random Number Generator Running..."); |
將上面的代碼放入一個名為 “random.js” 的文件中。現(xiàn)在，要啟動這個應(yīng)用程序并運行它（以便創(chuàng)建 HTTP 服務(wù)器并監(jiān)聽端口 80 上的連接），只需在您的命令提示中輸入以下命令：% node random.js。下面是服務(wù)器已經(jīng)啟動并運行時看起來的樣子：
root@ubuntu:/home/moila/ws/mike# node random.jsRandom Number Generator Running... |
應(yīng)用程序已經(jīng)啟動并運行。Node 正在監(jiān)聽所有連接，我們來測試一下。由于我們創(chuàng)建了一個簡單的 RESTful API，所以可以使用 Web 瀏覽器來訪問這個應(yīng)用程序。鍵入以下地址（確保您已完成了上面的步驟）：http://localhost/?number=27。
您的瀏覽器窗口將更改到一個介于 0 到 27 之間的隨機數(shù)字。單擊瀏覽器上的 “重新載入” 按鈕，您會得到另一個隨機數(shù)字。就是這樣，這就是您的第一個 Node 應(yīng)用程序！
到此為止，您可能能夠回答 “Node 是什么” 這個問題了，但您可能還有一個問題：“Node 有什么用途？” 這是一個需要提出的重要問題，因為肯定有些東西能受益于 Node。
正如您此前所看到的，Node 非常適合以下情況：在響應(yīng)客戶端之前，您預(yù)計可能有很高的流量，但所需的服務(wù)器端邏輯和處理不一定很多。Node 表現(xiàn)出眾的典型示例包括：
- RESTful API
提供 RESTful API 的 Web 服務(wù)接收幾個參數(shù)，解析它們，組合一個響應(yīng)，并返回一個響應(yīng)（通常是較少的文本）給用戶。這是適合 Node 的理想情況，因為您可以構(gòu)建它來處理數(shù)萬條連接。它仍然不需要大量邏輯；它本質(zhì)上只是從某個數(shù)據(jù)庫中查找一些值并將它們組成一個響應(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，一臺機器甚至也可以處理最繁忙的公司的 API 需求。
- Twitter 隊列
想像一下像 Twitter 這樣的公司，它必須接收 tweets 并將其寫入數(shù)據(jù)庫。實際上，每秒幾乎有數(shù)千條 tweet 達到，數(shù)據(jù)庫不可能及時處理高峰時段所需的寫入數(shù)量。Node 成為這個問題的解決方案的重要一環(huán)。如您所見，Node 能處理數(shù)萬條入站 tweet。它能快速而又輕松地將它們寫入一個內(nèi)存排隊機制（例如 memcached），另一個單獨進程可以從那里將它們寫入數(shù)據(jù)庫。Node 在這里的角色是迅速收集 tweet，并將這個信息傳遞給另一個負責(zé)寫入的進程。想象一下另一種設(shè)計（常規(guī) PHP 服務(wù)器會自己嘗試處理對數(shù)據(jù)庫本身的寫入）：每個 tweet 都會在寫入數(shù)據(jù)庫時導(dǎo)致一個短暫的延遲，因為數(shù)據(jù)庫調(diào)用正在阻塞通道。由于數(shù)據(jù)庫延遲，一臺這樣設(shè)計的機器每秒可能只能處理 2000 條入站 tweet。每秒處理 100 萬條 tweet 則需要 500 個服務(wù)器。相反，Node 能處理每個連接而不會阻塞通道，從而能夠捕獲盡可能多的 tweets。一個能處理 50,000 條 tweet 的 Node 機器僅需 20 臺服務(wù)器即可。
- 電子游戲統(tǒng)計數(shù)據(jù)
如果您在線玩過《使命召喚》這款游戲，當(dāng)您查看游戲統(tǒng)計數(shù)據(jù)時，就會立即意識到一個問題：要生成那種級別的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，必須跟蹤海量信息。這樣，如果有數(shù)百萬玩家同時在線玩游戲，而且他們處于游戲中的不同位置，那么很快就會生成海量信息。Node 是這種場景的一種很好的解決方案，因為它能采集游戲生成的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行最少的合并，然后對數(shù)據(jù)進行排隊，以便將它們寫入數(shù)據(jù)庫。使用整個服務(wù)器來跟蹤玩家在游戲中發(fā)射了多少子彈看起來很愚蠢，如果您使用 Apache 這樣的服務(wù)器，可能會有一些有用的限制；但相反，如果您專門使用一個服務(wù)器來跟蹤一個游戲的所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)，就像使用運行 Node 的服務(wù)器所做的那樣，那看起來似乎是一種明智之舉。
盡管不是本文最初計劃討論的主題，但應(yīng)廣大讀者要求，本文已經(jīng)擴展為包含一個 Node Modules 和 Node Package Manager 簡介。正如已經(jīng)習(xí)慣使用 Apache 的開發(fā)人員那樣，您也可以通過安裝模塊來擴展 Node 的功能。但是，可用于 Node 的模塊極大地 增強了這個產(chǎn)品，那些模塊非常有用，將使用 Node 的開發(fā)人員通常會安裝幾個模塊。因此，模塊也就變得越來越重要，甚至成為整個產(chǎn)品的一個關(guān)鍵部分。
在 “參考資料” 部分，我提供了一個指向模塊頁面的鏈接，該頁面列示了所有可用模塊。為了展示模塊能夠提供的可能性，我在數(shù)十個可用模塊中包含了以下幾個模塊：一個用于編寫動態(tài)創(chuàng)建的頁面（比如 PHP），一個用于簡化 MySQL 使用，一個用于幫助使用 WebSockets，還有一個用來協(xié)助文本和參數(shù)解析的模塊。我不會詳細介紹這些模塊，這是因為這篇概述文章旨在幫助您了解 Node 并確定是否需要深入學(xué)習(xí)（再次重申），如果需要，那么您肯定有機會用到這些可用模塊。
另外，Node 的一個特性是 Node Package Module，這是一個內(nèi)置功能，用于安裝和管理 Node 模塊。它自動處理依賴項，因此您可以確定：您想要安裝的任何模塊都將正確安裝并包含必要的依賴項。它還支持將您自己的模塊發(fā)布到 Node 社區(qū)，假如您選擇加入社區(qū)并編寫自己的模塊的話。您可以將 NPM 視為一種允許輕松擴展 Node 功能的方法，不必擔(dān)心這會破壞您的 Node 安裝。同樣，如果您選擇深入學(xué)習(xí) Node，那么 NPM 將是您的 Node 解決方案的一個重要組成部分。
閱讀本文之后，您在本文開頭遇到的問題 “Node.js 究竟是什么東西?” 應(yīng)該已經(jīng)得到了解答，您應(yīng)該能通過幾個清晰簡潔的句子回答這個問題。如果這樣，那么您已經(jīng)走到了許多程序員的前面。我和許多人都談?wù)撨^ Node，但他們對 Node 究竟用于做什么一直很迷惑?？梢岳斫?，他們具有的是 Apache 的思維方式，認為服務(wù)器就是一個應(yīng)用程序，將 HTML 文件放入其中，一切就會正常運轉(zhuǎn)。由于大多數(shù)程序員都熟悉 Apache 及其用途，因此，描述 Node 的最簡單方法就是將它與 Apache 進行比較。Node 是一個程序，能夠完成 Apache 能夠完成的所有任務(wù)（借助一些模塊），而且，作為一個可以將其作為基礎(chǔ)進行構(gòu)建的可擴展 JavaScript 平臺，Node 還能完成更多的任務(wù)。
從本文可以看出，Node 完成了它提供高度可伸縮服務(wù)器的目標。它使用了 Google 的一個非?？焖俚?JavaScript 引擎，即 V8 引擎。它使用一個事件驅(qū)動設(shè)計來保持代碼最小且易于閱讀。所有這些因素促成了 Node 的理想目標，即編寫一個高度可伸縮的解決方案變得比較容易。
與理解 Node 是 什么同樣重要的是，理解它不是 什么。Node 并不只是 Apache 的一個替代品，它旨在使 PHP Web 應(yīng)用程序更容易伸縮。事實遠非如此。盡管 Node 還處于初始階段，但它發(fā)展得非常迅速，社區(qū)參與度非常高，社區(qū)成員創(chuàng)建了大量優(yōu)秀模塊，一年之內(nèi)，這個不斷發(fā)展的產(chǎn)品就有可能出現(xiàn)在您的企業(yè)中。
學(xué)習(xí)
- Node.js 主頁 是了解這個應(yīng)用程序的切入點。
- 在這里下載 Node.js。您還將需要 Python。
- 瀏覽 Node.js API 頁。注意，不同發(fā)布的語法可能不同，因此，請仔細檢查您已下載的版本和正在瀏覽的 API。
- 參見 Node 模塊頁，該頁列出了所有可用于 Node 中的模塊。
- 搜索 NPM，輕松擴展您的 Node 安裝的功能。
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