NodeJS簡述-隨手記

    在現在的項目開發中，任何一個大型項目絕對不是簡簡單單的採用一個種語言和一種框架，因爲每種語言和框架各有優勢，與其死守一個，不與取各家之所長，依次得到一個高性能、搞擴展的產品。

    對於一個.NET開發者，尤其是主要從事Web開發的.NET程序員，個人覺得有必要學習一門性能優越的Web平臺開發語言。一個開發者不能簡簡單單的只學習一門語言，思維應該開闊，從各個方面去看待同樣的一個問題，這樣或許會得到另一番效果和見解，個人認爲應該學習一下其他的語言，這樣有利於我們對比語言的優勢和缺點，例如java、nodejs、python等等。對於Nodejs這個JavaScript平臺，個人覺得.NET程序員有必要學習一下，因爲學習NodeJS有助於我們構建一個高性能的Web平臺。

    NodeJS具有事件驅動、非阻塞I/O等特點，可以很好的處理I/O操作。Node面向網絡且擅長並行I/O，能夠有效地組織起更多的硬件資源。

    這篇博客就來簡單的介紹一下NodeJS的異步I/O特點。

一.NodeJS概述：

    要學習一個語言或者平臺，我們首先應該知道其定義，依據定義來擴展我們的學習思路。Node的定義：”一個大獎在Chrome JavaScript運行時上的平臺，用於構建高速、可伸縮的網絡程序。NodeJS作爲一個異步事件驅動的JavaScript運行時，旨在構建可擴展的網絡應用程序。“有關nodejs的背景介紹和安裝方法，這裏就沒有必要介紹了，因爲對於nodejs的安裝是比較簡單，所以在這裏贅述就有些顯得浪費時間。

    學習完Node的定義特點，可能很多人都會好奇這個平臺的適用場景是什麼，以便在實際的項目開發中應用，不然學習這個就沒有意義。主要的應用場景：前後端編程語言環境統一；高性能I/O用於實時應用；並行I/O使得使用者可以更高效地利用分佈式環境；並行I/O有效利用穩定接口提升Web渲染能力；雲平臺的支持；遊戲開發（這可能是很多開發者在意的，畢竟現在的遊戲開發火熱程度已經到了無以附加的地步）；工具類應用，與較多的工具方法，使得開發效率大大的提升。

    NodeJS異步I/O模型的基本要素：事件循環、觀察者、請求對象、I/O線程池這四個共同構成。接下來我們具體瞭解一下這些知識。

二.NodeJS異步I/O解析：

     對於Nginx服務器，很多人都是比較的熟悉，Nginx採用純C編寫而成，用於做Web服務器，在反向代理和負載均衡等服務方面有很好的優勢。Node與Nginx服務器有着相似的地方，都是採用事件驅動。

     瀏覽器中JavaScript在單線程上執行，而且還與UI渲染共用一個線程，JavaScript在執行的時候UI渲染和響應應是出於停滯狀態。（如果腳本執行的時間超過100毫秒，用戶就會感到頁面卡頓）。遇到這些情況，我們就會想到異步的方式消除這些等待的問題，對於異步和同步的概念就不做介紹了。

     接下來我們具體的來了解一下NodeJS的事件驅動和非阻塞I/O這些特點，瞭解這些對於我們更好的學習NodeJS開發和構建高性能的Web平臺有更加深遠的意義。

    1.I/O操作概述：

      I/O操作對於任何一個開發者來說都不會陌生，現在我們就簡單的談一下NodeJS的I.O操作。I/O操作分爲：單線程串行依次執行；多線程並行執行。這兩種方式各有優勢和缺點，多線程的代價在於創建線程和執行期線程上下文切換的開銷較大，並且多線程面臨鎖、狀態同步的問題。單線程安裝順序執行，在執行中任何一個稍慢都會導致後續執行代碼阻塞。對於任務的串行執行（概念上類似於同步執行）和任務的並行執行的描述有如下圖：

 　　　　　　　　　　　　           

      在NodeJS中利用單線程，遠離死鎖、狀態同步問題，利用異步I/O，讓單線程遠離阻塞，以便更好的使用CPU。異步I/O是期望I/O的調用不再阻塞後續運算，將原有等待I/O完成這段時間分配給其他需要的業務去執行。　　　

    很多時候一些開發者對異步/同步和阻塞/非阻塞的概念有些分不清，這兩者沒有什麼關聯。阻塞I/O是調用之後一定要等到系統內核層面完成所有操作後，調用才結束。非阻塞I/O是在調用後立即返回。關於阻塞I/O和非阻塞I/O有如下圖：

 

    2.NodeJS異步I/O解析：

      事件循環：在進程啓動時，Node會創建一個類似於while(true)的循環，每執行一次循環體的過程稱爲Tick，每個Tick的過程就是查看是否有時間待處理。

      觀察者：每個時間循環中有一個或多個觀察者，判斷是否有事件要處理的過程就是向這些觀察者詢問是否又要處理的事件。

      請求對象：從JavaScript發起調用到內核執行完I/O操作的過渡過程中，存在一種中間產物，就是請求對象。

      I/O線程池：組裝好請求、送入I/O線程池等待執行，完成第一步I/O操作，進入第二部分回調通知。（在Windows中，線程池中的I/O操作調用完畢之後，會將獲取的結果存在req->result屬性上，然後調用PostQueuedCompletionStatus()通知IOCP，告知當前對象操作已經完成。）

      異步I/O有如下圖：

三.NodeJS異步編程實例：

   前面介紹了異步I/O的相關概念，這裏提供一個異步I/O操作的實例：

var config = require('./config.json');
var fs = require("fs");
var http = require('http');
var url_module = require("url");

http.createServer(function (request, response) {
    var key = url_module.parse(request.url).query.replace('key=', '');
    switch (request.method) {
        case 'GET':  // Asynchronous Response Generation
            fs.readFile(config.dataPath + key, 'utf8', function(err, value) {
                if (err) {
                    // Return File Not Found if file hasn't yet been created
                    response.writeHead(404, {'Content-Type': 'text/plain'});
                    response.end("The file (" + config.dataPath + key + ") does not yet exist.");
                } else {
                    // If the file exists, read it and return the sorted contents
                    var sorted = value.split(config.sortSplitString).sort().join('');
                    response.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
                    response.end(sorted);
                }
            });
            break;
        case 'POST':  // Synchronously append POSTed data to a file
            var postData = '';
            request
                .on('data', function (data) {
                    postData += data;
                })
                .on('end', function () {
                    fs.appendFile(config.dataPath + key, postData, function(err) {
                        if (err) {
                            //  Return error if unable to create/append to the file
                            response.writeHead(400, {'Content-Type': 'text/plain'});
                            response.end('Error: Unable to write file: ' + err);
                        } else {
                            //  Write or append posted data to a file, return "success" response
                            response.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
                            response.end('success');
                        }
                    });
                });
            break;
        default:
            response.writeHead(400, {'Content-Type': 'text/plain'});
            response.end("Error: Bad HTTP method: " + request.method);
    }
}).listen(config.serverPort);

console.log('synchronous server is running: ', config.serverPort);

四.總結：

   這篇博文是個人初次嘗試NodeJS的一個小總結，如有寫的不好還望大家多多的包含和指正。對於程序員來說，需要做的就是一直不停的學習，無論是否是自己主要從事的語言，對於學習多種語言，可以更加有助我們瞭解編程，對於一個開發者來說，最終的就是思想，因爲語言的特性和框架的應用，一個熟練的編程者學習起來並不是難事，難就難在我們對於語言和框架的設計理念的理解。