Node.js简介

Node.js，或者说Node，是一个可以让JavaScript运行在服务器端的平台。它可以让JavaScript脱离浏览器的束缚运行在一般的服务器环境之下，就像Python、Perl、PHP、Ruby程序一样。
Node.js有着强大的包管理器(node package manager, npm)，目前已有上万个第三方模块，其中有网站开发框架，有Mysql、PostgreSQL、MongoDB数据库接口，有模板语言解析、CSS生成工具、邮件、加密、图形、调试支持，甚至还有图形用户界面和操作系统API工具。
1. Node.js是什么？
Node.js是一个让JavaScript运行在服务器端的开发平台。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所没有或者不完善的功能。
Node.js的JavaScript引擎是V8，来自Google Chrome项目。V8号称是目前世界上最快的JavaScript引擎，经历了数次引擎革命，它的JIT(Just-in-time Compilation，即时编译)执行速度已经快到了接近本地代码的执行速度。Node.js不运行在浏览器中，所以也就不存在JavaScript的浏览器兼容性问题，你可以放心地使用JavaScript语言的所有特性。
2 Node.js 能做什么？
正如 JavaScript 为客户端而生，Node.js 为网络而生。Node.js 能做的远不止开发一个网站那么简单，使用 Node.js，你可以轻松地开发：

1.  具有复杂逻辑的网站；
2.  基于社交网络的大规模 Web 应用；
3.  Web Socket 服务器；
4.  TCP/UDP 套接字应用程序；
5.  命令行工具；
6.  交互式终端程序；
7.  带有图形用户界面的本地应用程序；
8.  单元测试工具；
9.  客户端 JavaScript 编译器。

Node.js 内建了 HTTP 服务器支持，也就是说你可以轻而易举地实现一个网站和服务器的组合。
Node.js 还可以部署到非网络应用的环境下，比如一个命令行工具。Node.js 还可以调用C/C++ 的代码，这样可以充分利用已有的诸多函数库，也可以将对性能要求非常高的部分用C/C++ 来实现。
3. 异步式I/O和事件驱动
Node.js 最大的特点就是采用异步式 I/O 与事件驱动的架构设计。对于高并发的解决方案，传统的架构是多线程模型，也就是为每个业务逻辑提供一个系统线程，通过系统线程切换来弥补同步式 I/O 调用时的时间开销。Node.js 使用的是单线程模型，对于所有 I/O 都采用异步式的请求方式，避免了频繁的上下文切换。Node.js 在执行的过程中会维护一个事件队列，程序在执行时进入事件循环等待下一个事件到来，每个异步式 I/O 请求完成后会被推送到事件队列，等待程序进程进行处理。
例如，对于简单而常见的数据库查询操作，按照传统方式实现的代码如下：
res = db.query('SELECT * from some_table');
res.output();
以上代码在执行到第一行的时候，线程会阻塞，等待数据库返回查询结果，然后再继续处理。然而，由于数据库查询可能涉及磁盘读写和网络通信，其延时可能相当大（长达几个到几百毫秒，相比CPU的时钟差了好几个数量级），线程会在这里阻塞等待结果返回。对于高并发的访问，一方面线程长期阻塞等待，另一方面为了应付新请求而不断增加线程，因此会浪费大量系统资源，同时线程的增多也会占用大量的 CPU 时间来处理内存上下文切换，而且还容易遭受低速连接攻击。
看看Node.js是如何解决这个问题的：
db.query('SELECT * from some_table', function(res) {
res.output();
});
这段代码中 db.query 的第二个参数是一个函数，我们称为回调函数。进程在执行到db.query 的时候，不会等待结果返回，而是直接继续执行后面的语句，直到进入事件循环。当数据库查询结果返回时，会将事件发送到事件队列，等到线程进入事件循环以后，才会调用之前的回调函数继续执行后面的逻辑。
Node.js 的异步机制是基于事件的，所有的磁盘 I/O、网络通信、数据库查询都以非阻塞的方式请求，返回的结果由事件循环来处理。图1-1 描述了这个机制。Node.js 进程在同一时刻只会处理一个事件，完成后立即进入事件循环检查并处理后面的事件。这样做的好处是，CPU 和内存在同一时间集中处理一件事，同时尽可能让耗时的 I/O 操作并行执行。对于低速连接攻击，Node.js 只是在事件队列中增加请求，等待操作系统的回应，因而不会有任何多线程开销，很大程度上可以提高 Web 应用的健壮性，防止恶意攻击。

4. Node.js架构

Node.js 用异步式 I/O 和事件驱动代替多线程，带来了可观的性能提升。Node.js 除了使用 V8 作为JavaScript引擎以外，还使用了高效的 libev 和 libeio 库支持事件驱动和异步式 I/O。

Node.js 的开发者在 libev 和 libeio 的基础上还抽象出了层 libuv。对于 POSIX操作系统，libuv 通过封装 libev 和 libeio 来利用 epoll 或 kqueue。而在 Windows 下，libuv 使用了 Windows的 IOCP（Input/Output Completion Port，输入输出完成端口）机制，以在不同平台下实现同样的高性能。