來，告訴你Node.js究竟是什么？
前言
如果你有一定的前端基礎，比如 HTML、CSS、JavaScript、jQuery;那么，Node.js 能讓你以最低的成本快速過渡成為一個全棧工程師(我稱這個全棧為偽全棧，我認為的全棧也要精通數據庫，不喜勿噴)，從而觸及后端和移動端的開發。當然，Node.js也不是萬能的、也不是說學了它就可以完全取代后端的其他開發語言，它有自己的使命和擅長的應用領域。
除此之外現在非常火熱的 Vue.js，React.js ，等很多數據層動態交互優先選用了Node.js，一些比較流行的打包工具也是如此;綜上，為你為什么要學習它又增加了一大理由。
Node.js 和傳統的后端語言(比如PHP、JAVA等)相比，各有優缺點，各自擅長領域和側重點不同，因此，各有千秋、各有需求市場。Node.js 讓我們進行后端開發多了一種便捷的手段。所以大家也不要總說哪些語言是最好的，各有各的使命，嘿嘿。
Node.js的特點
非阻塞異步io
例如，當在訪問數據庫取得數據的時候，需要一段時間。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。也就是說，I/O阻塞了代碼的執行，極大地降低了程序的執行效率。
由于 Node.js 中采用了非阻塞型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。
當某個I/O執行完畢時，將以事件的形式通知執行I/O操作的線程，線程執行這個事件的回調函數。為了處理異步I/O，線程必須有事件循環，不斷的檢查有沒有未處理的事件，依次予以處理。
阻塞模式下，一個線程只能處理一項任務，要想提高吞吐量必須通過多線程。而非阻塞模式下，一個線程永遠在執行計算操作，這個線程的CPU核心利用率永遠是100%。所以，這是一種特別有哲理的解決方案：與其人多，但是好多人閑著;還不如一個人玩命，往死里干活兒。
單線程
在 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。而每個線程需要耗費大約2MB內存。也就是說，理論上，一個8GB內存的服務器可以同時連接的最大用戶數為4000個左右。要讓Web應用程序支持更多的用戶，就需要增加服務器的數量，而 Web 應用程序的硬件成本當然就上升了。
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。使用 Node.js ，一個8GB內存的服務器，可以同時處理超過4萬用戶的連接。
另外，單線程帶來的好處，操作系統完全不再有線程創建、銷毀的時間開銷。但是單線程也有很多弊端，會在 Node.js 的弊端詳細講解，請繼續看。
事件驅動
在 Node.js 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。在 Node.js 中，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，又有其他事件產生，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。
Node.js 底層是 C++(V8也是C++寫的)。底層代碼中，近半數都用于事件隊列、回調函數隊列的構建。用事件驅動來完成服務器的任務調度，這是鬼才才能想到的。針尖上的舞蹈，用一個線程，擔負起了處理非常多的任務的使命。
注意這里的事件循環，也可以說是 Node.js 的一個精髓所在，下面引用一段 Node.js 官網的內容
- ┌───────────────────────────┐
- ┌─>│ timers │
- │ └─────────────┬─────────────┘
- │ ┌─────────────┴─────────────┐
- │ │ pending callbacks │
- │ └─────────────┬─────────────┘
- │ ┌─────────────┴─────────────┐
- │ │ idle, prepare │
- │ └─────────────┬─────────────┘ ┌───────────────┐
- │ ┌─────────────┴─────────────┐ │ incoming: │
- │ │ poll │<─────┤ connections, │
- │ └─────────────┬─────────────┘ │ data, etc. │
- │ ┌─────────────┴─────────────┐ └───────────────┘
- │ │ check │
- │ └─────────────┬─────────────┘
- │ ┌─────────────┴─────────────┐
- └──┤ close callbacks │
- └───────────────────────────┘
引用Node官網中的一段內容:
注意：每個框將被稱為事件循環的“階段”。
每個階段都有一個要執行的回調FIFO隊列。雖然每個階段都以其自己的方式特殊，但通常情況下，當事件循環進入給定階段時，它將執行特定于該階段的任何操作，然后在該階段的隊列中執行回調，直到隊列耗盡或最大回調數量為止已執行。當隊列耗盡或達到回調限制時，事件循環將移至下一階段，依此類推。
關于事件循環是一個核心點，經常會被面試官考具體執行輸出的問題，大家可以看我的這篇文章
跨平臺
起初，Node 只能在 Linux 平臺上運行。后來隨著 Node的發展，微軟注意到了它的存在，并投入了一個團隊幫助 Node 實現 Windows 平臺的兼容，在v0.6.0版本發布時，Node 已經能夠直接在 Window 平臺運行了。 Node 是基于libuv實現跨平臺的。
Node.js的弊端
單線程帶來的弊端
Node.js中有一個特點就是單線程，它帶來了很多好處，但是它也有弊端，單線程弱點如下。
- 無法利用多核CPU
- 錯誤會引起整個應用退出無法繼續調用異步I/O
- 大量計算占用CPU導致無法繼續調用異步I/O
以上確實是Node的弊端，但是都會有一些對應的解決方案：
弊端1:解決方案
- (1)一些管理工具比如pm2，forever 等都可以實現創建多進程解決多核 CUP 的利用率問題。
- (2)在v0.8版本之前，實現多進程可以使用child_process
- (3)在v0.8版本之后，可以使用cluster模塊，通過主從模式，創建多個工作進程解決多核CPU的利用率問題。
弊端2:解決方案
- (1)Nnigx反向代理，負載均衡，開多個進程，綁定多個端口;
- (2) 一些管理工具比如pm2，forever 等都可以實現進程監控，錯誤自動重啟等
- (3)開多個進程監聽同一個端口，使用Node提供的cluster模塊;
- (4)未出現cluster之前，也可以使用child_process,創建多子線程監聽一個端口。
- (5)這里說明下，有上面的這些解決方案，但是寫node后端代碼的時候，異常拋出try catch顯得格外有必要。
弊端3:解決方案
- (1)可以把大量的密集計算像上面一樣拆分成多個子線程計算
- 但是如果不允許拆分，想計算100萬的大數據，在一個單線程中，Node確實顯得無能為力，這本身就是V8內存限制的弊端。
說明：child_process與cluster模塊我會單獨拿一篇文章來講。
值得開心的是上面這些弊端隨著Node的版本更新，和新的api模塊出現，好像解決了這些弊端。
調試
用過node的人可能第一時間就會想到debug太難了，沒有stack trace，因此調試比較困難。
Node社區中的npm包
Node.js社區有很多包品質良莠不齊、如果你想偷懶而又剛好npm了一個有問題的包你就很麻煩，因為代碼是開源的，只能自己調試了。
Node.js的應用場景
介紹了Node.js的特點和弊端，再說一下Node.js的應用場景。
Node.js適合用來開發什么樣的應用程序呢?
善于I/O，不善于計算。因為Node.js最擅長的就是任務調度，如果你的業務有很多的 CPU 計算，實際上也相當于這個計算阻塞了這個單線程，就不太適合Node開發，但是也不是沒有解決方案，只是說不太適合。
當應用程序需要處理大量并發的I/O，而在向客戶端發出響應之前，應用程序內部并不需要進行非常復雜的處理的時候，Node.js非常適合。Node.js也非常適合與websocket配合，開發長連接的實時交互應用程序。
具體場景可以表現為如下：
- 第一大類：用戶表單收集系統、后臺管理系統、實時交互系統、考試系統、聯網軟件、高并發量的web應用程序;
- 第二大類：基于web、canvas等多人聯網游戲;
- 第三大類：基于web的多人實時聊天客戶端、聊天室、圖文直播;
- 第四大類：單頁面瀏覽器應用程序;
- 第五大類：操作數據庫、為前端和移動端提供基于json的API;
- 第六大類，....
哪些大公司在用
- 雅虎：雅虎開放了Cooktail框架，將YUI3這個前端框架的能力借助Node延伸到了服務器端。
- 騰訊：將Node應用到長連接，以提供實時功能。
- 花瓣網，蘑菇街：通過socket.io實現實時通知。
- 阿里：主要利用的是并行I/O這個性能，實現高效的分布式，它們自己也出了很多Node框架
- LinkedIn：移動網站也是使用的Node
- 網易：游戲領域對并發和實時要求很高，網易開源了Node的實時框架pomelo
- 等等...
