前端知识体系-NodeJS相关】NodeJS基础知识全面总结

时间:2023-01-13 07:26:30

NodeJS基础知识

1. Node的全局对象和全局变量

1.1 全局对象:所有模块都可以调用的

  1. global:表示Node所在的全局环境,类似于浏览器的window对象。

  2. process:该对象表示Node所处的当前进程,允许开发者与该进程互动。

  3. console:指向Node内置的console模块,提供命令行环境中的标准输入、标准输出功能。

1.2 全局函数

  1. 定时器函数:共有4个,分别是setTimeout(), clearTimeout(), setInterval(), clearInterval();
  2. require:用于加载模块;
  3. Buffer():用于操作二进制数据。

1.3 全局变量

  1. __filename:指向当前运行的脚本文件名。
  2. __dirname:指向当前运行的脚本所在的目录。

2. Node的三大特点

2.1 单线程

    Node.js不为每个客户连接创建一个新的线程,而仅仅使用一个线程。当有用户连接了,就触发一个内部事件,通过非阻塞I/O、事件驱动机制,让Node.js程序宏观上也是并行的。
        

2.2 非阻塞I/O  

  1. 由于Node.js中采用了非阻塞型I/O机制,因此在执行了访问数据库的代码之后,将立即转而执行其后面的代码,把数据库返回结果的处理代码放在回调函数中,从而提高了程序的执行效率。

  2. 当某个I/O执行完毕时,将以事件的形式通知执行I/O操作的线程,线程执行这个事件的回调函数。为了处理异步I/O,线程必须有事件循环,不断的检查有没有未处理的事件,依次予以处理。

  3. 阻塞模式下,一个线程只能处理一项任务,要想提高吞吐量必须通过多线程。而非阻塞模式下,一个线程永远在执行计算操作,这个线程的CPU核心利用率永远是100%。所以,这是一种特别有哲理的解决方案:与其人多,但是好多人闲着;还不如一个人玩命,往死里干活儿。

2.3 事件驱动event-driven

  1. 在Node中,在一个时刻,只能执行一个事件回调函数,但是在执行一个事件回调函数的中途,可以转而处理其他事件(比如,又有新用户连接了),然后返回继续执行原事件的回调函数,这种处理机制,称为“事件环”机制。

  2. Node.js底层是C++(V8也是C++写的)。底层代码中,近半数都用于事件队列、回调函数队列的构建。

3. Node技术架构

3.1 Node底层架构

nodejs组成部分:v8 engine, libuv, builtin modules, native modules以及其他辅助服务。

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  • v8 engine:主要有两个作用
    1.虚拟机的功能,执行js代码(自己的代码,第三方的代码和native modules的代码)。
    2.提供C++函数接口,为nodejs提供v8初始化,创建context,scope等。

  • libuv:它是基于事件驱动的异步IO模型库,我们的js代码发出请求,最终由libuv完成,而我们所设置的回调函数则是在libuv触发。

  • builtin modules:它是由C++代码写成各类模块,包含了crypto,zlib, file stream etc 基础功能。(v8提供了函数接口,libuv提供异步IO模型库,以及一些nodejs函数,为builtin modules提供服务)。

  • native modules:它是由js写成,提供我们应用程序调用的库,同时这些模块又依赖builtin modules来获取相应的服务支持

[!NOTE]
总结:如果把nodejs看做一个黑匣子,起暴露给开发者的接口则是native modules,当我们发起请求时,请求自上而下,穿越native modules,通过builtin modules将请求传送至v8,libuv和其他辅助服务,请求结束,则从下回溯至上,最终调用我们的回调函数。

3.2 Node函数调用机制

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  1. v8执行js代码 server.listen()时,会通过一些基础服务到TCPWrap::listen(),TCPWrap是nodejs的內建模块,其通过libuv的api uv_listen()的方式,由libuv来完成异步调用。

  2. 图中1,2,3,4,5步骤标明了调用和返回的路径,这几步很快结束,留下callback TCPWrap::OnConnection()等着所需要的数据准备好后被调用。

  3. libuv在得到所需要的请求后,会调用callback TCPWrap::OnConnection(),在该函数最后通过 tcp_wrap->MakeCallback(env->onconnection_string(), ARRAY_SIZE(argv), argv) 调用V8 engine中的JavaScript callback。

  4. Node.js内建模块http其实是建立在模块net之上的。如果看net.js代码会发现,其通过 new TCP() 返回的类对象完成后续的TCP connect, bind, open等socket动作。

  5. 可以看到Node.js做的工作像是一座桥。左手V8,右手libuv,将2者有机连接在一起。例如HandleWrap::HandleWrap()中记录了V8 instance中的JavaScript对象以及TCPWrap对象。这样在TCPWrap::OnConnection()中可以拿到这两个对象,执行后续的callback调用。


参考文章