隨着5G的到來，各大公司都紛紛加大了在物聯網和邊緣計算方面的投入，一些先驅者試圖將JavaScript 引入 IoT 開發，打通物聯網與龐大的前端開發者生態，ShadowNode 就是其中的一位。在6月20日舉辦的 GMTC 全球大前端技術大會中，ShadowNode 作者 Yorkie 將分享《JavaScript in IoT》的話題，藉此機會我們對他進行了採訪，瞭解 JavaScript 在 IoT 領域開發的一些問題。
InfoQ：能否和我們講講，現在IoT開發領域有哪些具體的場景和產品？
Yorkie：場景可以分爲使用場景和開發場景，首先是針對用戶使用場景，IoT 可以劃分爲2個主要分類：一種是對單個家庭設備的控制，諸如控制空調、打開開關、打開電燈等。還有一種一般叫智能場景，就是通過一些簡單的操作來配置某個事件發生時的一系列控制指令。舉個簡單例子，每天用戶起牀，自動打開窗簾、打開衛生間的燈光、自動播放當日早間新聞等。
除了以上兩種外，其實還有一些非常定製化的場景，比如當播放家庭影院時，家裏的智能電燈可以根據電影的情節，調節不同的燈光顏色來烘托電影氣氛。
對於開發場景來說，IoT 設備在我看來，主要分爲：
- 以1GB內存爲主的 Android 設備，主要是一些帶屏的智能設備，如我們常用的手機，電子相冊等，開發環境以 Android 爲主。
- 以128MB內存爲主的 Linux 設備，主要是作爲家庭網關、智能音箱等，開發環境以 C/C++ 爲主。
- 以512KB內存爲主的 RTOS 設備，主要代表爲智能電燈、智能手環、智能空調等，開發環境以 C 爲主。
目前的現狀是這樣。
InfoQ：請您介紹一下 ShadowNode，以及爲什麼要做這個項目？
Yorkie：簡單的說，ShadowNode 被我定義爲設備端的 Node.js 運行時，並支持 N-API。物聯網按照資源富有程度，分爲3個等級，對於 1GB 以上的設備，社區版的 Node.js 是完全可以勝任的，而 ShadowNode 則是爲了解決開發者在 128MB 設備下，運行 Node.js 的使用問題，它可以做到裸運行時只有 1MB 佔用。
提到 ShadowNode，就不得不提到 IoT.js，其實 ShadowNode 是 fork 自 IoT.js，而且當我發現它的時候，就已經具備了大部分 Node.js 的功能了，包括 net, stream, dns, udp, fs, http 等重要模塊，ShadowNode 在其基礎上增加了 child_process, tls, mqtt, websocket 等，並且增加了 N-API 的支持和兼容了部分 NPM 包生態。
做 ShadowNode 的原因也很簡單，就是想補齊 Node.js 在物聯網的部分，讓 JS 開發者從雲端開發再次回到用戶端，並希望 JS 生態和 IoT 生態能融合得更加緊密。我非常希望能把社區和 IoT 行業聯繫在一起，而不是讓它停留在給開發者玩玩的狀態，因此纔會在樹莓派這類開發板配置越來越好的大環境下，仍然選擇去做更低成本配置的適配，也正因如此，纔會有 ShadowNode 的誕生。
InfoQ：對不瞭解 IoT 的人來說，Node.js 和 JavaScript 的性能似乎不夠好，爲什麼能用在嵌入式平臺上面呢？
Yorkie：嚴格來說，現在我們仍然沒有完成在真正的嵌入式平臺上運行 Node.js，不過我可以分享下在設備成本一降再降時，如何優化性能與內存的。
首先是內存上的優化，主要包括常用 ByteCode 的 Compact 模式，Compressed Pointer（壓縮指針），選擇性地支持了 ECMA 標準等。
接下來是性能優化，由於 ShadowNode 是集成在我們自己的操作系統（YodaOS）上的，所以一些基礎 Node.js 包是放在全局路徑（/usr/lib/node_modules），按照 Node.js Modules 的搜索算法，它是一個就近原則的算法，這樣導致了在加載系統模塊時，會消耗大量時間在搜索路徑，於是我們就引入了一個新的環境變量 NODE_PRIORITIZED_PATH，顧名思義，設置後會優先搜索該路徑下的模塊。
還有一個我們在 ShadowNode 中比較常用的優化手段是，當我們遇到一個第三方庫要用時，但同時這個庫體積很大，依賴多，這時我們通常會用 C 語言把底層重寫，然後做一層很薄的 JS API，讓它與社區庫保持一致，內置的 MQTT / WebSocket 都是按這個套路來完成的，效果都很顯著。
總結一下，在資源受限的情況下，我們往往做優化時，都是在內存與性能之間做權衡，實在無法權衡的情況，就選擇減少 JavaScript 的對象，往往都能湊效。所以我們在開發 ShadowNode 時，選擇了一種與 Node.js 完全不同的方式，我們只讓 JavaScript 承擔系統澆水的角色，大量的邏輯使用 C 來完成，越少的 JS 代碼就代表越好的性能以及越低的內存佔用，最後只要保證 API 一致就行了。
InfoQ：用 JS 編寫一個驅動智能音箱的 IoT 應用，大概流程是什麼樣的？
Yorkie：其實跟我們在桌面寫程序並沒有什麼不同，只是智能音箱多了一個事件，去告訴開發者“用戶說了什麼話，以及什麼意圖”，然後就是處理算法傳過來的 JSON，再按照你想做的去控制 IoT 設備就行。控制的話，也都是通過 http 或 websocket 等就能完成。
如果你想移植一些 C/C++ 庫的話，也很方便，只需要按照 N-API 在 PC 上調通，然後再放到對應的交叉編譯框架下完成編譯即可。
InfoQ：目前 JS in IoT 有哪些痛點？
Yorkie：目前的痛點主要還有3點，也可以說是 ShadowNode 需要持續做好的：
- 語法的支持，雖然現在 ShadowNode 支持了箭頭函數、Class、Symbol 等，但仍然不支持 const/let、generator 和 async/await 等，這可能對於習慣了 Node.js 新特性的開發者來說，會是一段相對痛苦的經歷。
- 調試方式相對簡陋，ShadowNode 並不支持 Inspector 和大部分 Chrome DevTools 的功能，僅支持了 Heap Profiler。
- 生態的缺乏，雖然我們支持運行 NPM 格式的包，不過不幸的是，很少有包能在 ShadowNode 上運行起來，最主要的原因就是大部分的包都有大量的依賴。
除此之外，還有就是對於 RTOS 上，完整地使用 ShadowNode（Node.js）還是非常困難，仍然需要做大量的優化以及移植的工作。
InfoQ：您認爲 IoT 開發的前景如何，有哪些發展趨勢？
Yorkie：其實這裏我們一直缺少提到一個我們再熟悉不過的詞，就是——Web，印象中的 Web 好像不是基於瀏覽器，就是在 WebView 上開發，不過在我現在看來，Web 對我們來說，早就脫離了瀏覽器（甚至是 GUI）的範疇了，它代表了一系列的標準。
因此我堅持認爲 Web 仍然會在 IoT 時代大放異彩，Web 中的一些冷門的 API 也會慢慢進入開發者的視野，如 VoiceXML、SpeechSynthesis、Bluetooth 等。而且現在 Node.js 與 Deno 都在積極擁抱 Web API，所以對於前端開發者，或者 Node.js 開發者來說，保持關注標準，或者通過參與 Node.js, Deno 或者 ShadowNode 來加入實現標準的行列中來。
嘉賓簡介：
Yorkie，Rokid 研發工程師，開源愛好者，Node.js Collaborator、ShadowNode 作者，目前主攻：Node.js 在 AIoT 領域的應用, 並負責 YodaOS 的社區推廣工作。五年 JavaScript 開發經驗，曾就職於：SeedMail、Pixbi、阿里巴巴，目前就職於 Rokid 基礎平臺研發中心，主要工作方向爲基於 JavaScript 的物聯網操作系統。近年來參與並負責 YodaOS 項目，將 IoT 和 AI 能力開放給 Node.js 社區，並實現了 Node.js 在 IoT 場景的產品級落地。同時也是 Node.js Collaborator、ShadowNode 和 TensorFlow-Node.js 作者，開源發燒友，目前給60個開源項目貢獻過代碼。
