1、node.js 和 JavaScript
不知道有沒有人和我一樣分不清楚node.js和JavaScript的關系的人,尤其是對node.js有一點點了解的,比如當我知道console.log()是node.js的Console類的時候我就更分不清它倆的關系了。我來理一理他們的關系:
JavaScript是一門語言,node.js不是一門語言,它僅僅就是用于運行普通JavaScript代碼的東西。node.js誕生之前,JavaScript只能運行于瀏覽器,現在也可以在服務器端運行于node.js。
2、node.js和v8引擎
所有瀏覽器都有運行網頁上JavaScript的JavaScript引擎。Firefox有叫做Spidermonkey的引擎,Safari有JavaScriptCore,Chrome有V8。node.js的創造者受到Chrome和V8的啟發,Node.js很快就面世了。node.js就是帶有能操作I/O和網絡庫的V8引擎,因此你能夠在瀏覽器之外使用JavaScript創建shell腳本和后臺服務或者運行在硬件上
關于v8:它使用C++寫成,它革命性的創舉是將Javascript源碼預編譯為機器碼,而不是像以前那樣將Javascript翻譯為字節碼,然后在運行時使用JIT動態執行代碼
node.js和V8的關系:node.js=V8+內置基本模塊(大多用JavaScript編寫),類似JRE=JVM+java標準庫。
3、node.js內部結構
從Node.js 的內部結構圖,我們可以看到,自底向上主要可以分成三層:最底層是 Node.js 依賴的各種庫,有 V8、libuv 等;中間層是各種 Binding,也就是膠水代碼;最上層是應用代碼,可使用 Node.js 的各種 API。
底層依賴:
(1)V8:Google 開源的高性能 JavaScript 引擎,它將 JavaScript 代碼轉換成機器碼,然后執行,因此速度非常快。V8 以 C++ 語言開發。
(2)libuv:libuv 以 C 語言開發,內部管理著一個線程池。在此基礎之上,提供事件循環(Event Loop)、異步網絡 I/O、文件系統 I/O等能力。
(3)其他底層依賴:如?c-ares、crypto (OpenSSL)、http-parser?以及?zlib。這些依賴提供了對系統底層功能的訪問,包括網絡、壓縮、加密等。
中間層:
(1)Binding:Node.js 底層的依賴庫,有的以 C 語言開發,有的以 C++ 語言開發,如何讓應用代碼(JavaScript)能夠與這些底層庫相互調用呢?這就需要中間層的 Binding 來完成。Binding 是一些膠水代碼,能夠把不同語言綁定在一起使其能夠互相溝通。在 Node.js 中,binding 所做的就是把 Node.js 那些用 C/C++ 寫的庫接口暴露給 JS 環境。
(2)Addon:中間層中,除了 Binding,還有 Addon。Binding 僅橋接 Node.js 核心庫的一些依賴,如果你想在應用程序中包含其他第三方或者你自己的 C/C++ 庫的話,需要自己完成這部分膠水代碼。你寫的這部分膠水代碼就稱為 Addon。本質上都是完成橋接的作用,使得應用與底層庫能夠互通有無。
應用層:
應用層的代碼,我們開發的應用、npm 安裝的包都運行在這里。
4、node.js的特點
(1)單線程:不同于Java、PHP或者.net等服務器端語言中,會為每一個客戶端連接創建一個新的線程。而node.js不為每個客戶連接創建一個新的線程,而僅僅使用一個線程。當有用戶連接了,就觸發一個內部事件,通過非阻塞I/O、事件驅動機制,讓Node.js程序宏觀上也是并行的。
(2)非阻塞I/O:
Apache請求數據庫的代碼:
在傳統的單線程處理機制中,在執行了訪問數據庫代碼之后,整個線程都將暫停下來,等待數據庫返回結果,才能執行后面的代碼。I/O阻塞了代碼的執行,極大地降低了程序的執行效率。
node.js請求數據庫代碼:
非阻塞型I/O機制,因此在執行了訪問數據庫的代碼之后,將立即轉而執行其后面的代碼,把數據庫返回結果的處理代碼放在回調函數中,從而提高了程序的執行效率。
(3)事件驅動 event-driven:
在Node中,客戶端請求建立連接,提交數據等行為,會觸發相應的事件。Node在一個時刻,只能執行一個事件回調函數,但是在執行一個事件回調函數的中途,可以轉而處理其他事件(比如,又有新用戶連接了),然后返回繼續執行原事件的回調函數,這種處理機制,稱為“事件環”機制。
一個 Node.js 應用啟動——>V8 引擎會執行應用代碼——>Binding 把 Node.js 中用 C/C++ 寫的庫接口暴露給 JS 環境——>(事件發生時)回調函數會被加進一個事件隊列——>事件循環會持續把回調函數從隊列中拿出并執行——>文件系統的I/O 請求和 DNS 相關請求都會放進libuv線程池處理(其他的請求,如網絡、平臺特性相關的請求會分發給相應的系統處理單元進行處理)——>完成之后觸發相應事件,對應的事件回調函數會被放入事件隊列。
總結:事件循環機制保證了node.js的單線程、非阻塞I/O兩大特性得以實現。
參考文檔: