【Nodejs】Node.js简介

1.前言

Node 的重要性已经不言而喻，很多互联网公司都已经有大量的高性能系统运行在 Node 之上。Node 凭借其单线程、异步等举措实现了极高的性能基准。此外，目前最为流行的 Web 开发模式是前后端分离的形式，即前端开发者与后端开发者在自己喜欢的 IDE 上独立进行开发，然后通过 HTTP 或是 RPC 等方式实现数据与流程的交互。这种开发模式在 Node 的强大功能的引领下变得越来越高效，也越来越受到各个互联网公司的青睐。

1.1 前端同学为什么要学习后端/后端同学为什么要学习前端

• 了解前后端交互流程。
• 前端同学能够和后台开发的程序员更佳紧密地结合、更顺畅地沟通。
• 当网站的业务逻辑需要前置时，前端人员需要学习一些后台开发的技术，以完成相应的任务；反过来也一样。
• 拓宽知识视野和技术栈，能够站在全局的角度审视整个项目。

1.2 前端同学为什么要学 Node.js

（1）Node.js 使用 JavaScript 语言开发服务器端应用，便于前端同学上手（一些公司甚至要求前端工程师掌握 Node.js 开发）。

（2）实现了前后端的语法统一，有利于和前端代码整合，甚至共用部分代码。

比如说，针对接口返回的各种字段，前后端都必须要做校验。此时，如果用 Node.js 来做后台开发的话，前后端可以共用校验的代码。

（3）Node.js 性能高、生态系统活跃，提供了大量的开源库。

（4）Jeff Atwood 在 2007 年提出了著名的 Atwood 定律：任何能够用 JavaScript 实现的应用系统，最终都必将用 JavaScript 实现。 Jeff Atwood 是谁不重要（他是 Stack Overflow 网站的联合创始人），重要的是这条定律。

2.Node.js是什么？

2.1 官方定义

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境。Node.js 使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O的模型，使其轻量又高效。Node.js 的包管理工具 npm 是全球最大的开源库生态系统。Node.js 不是一门语言，也不是 JavaScript 的框架，也不是像Nginx一样的Web服务器 ，Node.js 是 JavaScript 在服务器端的运行环境（平台）。

2.2 Node.js 的组成

在 Node.js 里运行 JavaScript，跟在 Chrome 里运行 JavaScript 有什么不同？

二者采用的是同样的 JS 引擎。在 Node.js 里写 JS，和在前端写 JS，几乎没有不同。在写法上的区别在于：Node.js 没有浏览器、页面标签相关的 API，但是新增了一些 Node.js 相关的 API。通俗来说，对于开发者而言，在前端写 JS 是用于控制浏览器；而 Node.js 环境写 JS 可以控制整个计算机。

我们知道，JavaScript 的组成分为三个部分：
ECMAScript

• DOM：标签元素相关的API
• BOM：浏览器相关的API
• ECMAScript 是 JS 的语法；DOM 和 BOM 浏览器端为 JS 提供的 API。

而 Node.js 的组成分为：

• ECMAScript。ECMAScript 的所有语法在 Node 环境中都可以使用。
• Node 环境提供的一些附加 API(包括文件、网络等相关的 API)。

如下图所示：

2.3 小总结

• Node 是一个服务器端 JavaScript 解释器
• Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境
• Node.js 使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O 的模型，使其轻量又高效
• Node.js 的包管理器 npm，是全球最大的开源库生态系统
• Node.js 是一门动态语言，运行在服务端的 Javascript

3.Node.js 的应用

Node.js 拥有强大的开发者社区，现在已经发展出比较成熟的技术体系，以及庞大的生态。它被广泛地应用在 Web 服务、开发工作流、客户端应用等诸多领域。其中，在 Web 服务领域，业界对 Node.js 的接受程度最高。

3.1 BFF 中间层

BFF，即 Backend For Frontend（服务于前端的后端）。玉伯在《从前端技术进化到体验科技》这篇文章中点出了 BFF 层的概念：

BFF 模式下，整体分工很清晰，后端通过 Java/C++ 等语言负责服务实现，理想情况下给前端提供的是基于领域模型的 RPC 接口，前端则在 BFF 层直接调用服务端 RPC 接口拿到数据，按需加工消费数据，并实现人机交互。基于 BFF 模式的研发，很适合拥有前端技术背景的全栈型工程师。这种模式的好处很明显，后端可以专注于业务领域，更多从领域模型的视角去思考问题，页面视角的数据则交给前端型全栈工程师去搞定。领域模型与页面数据是两种思维模式，通过 BFF 可以很好地解耦开，让彼此更专业高效。

在 Web 服务里，搭建一个中间层，前端访问中间层的接口，中间层再访问后台的 Java/C++ 服务。这类服务的特点是不需要太强的服务器运算能力，但对程序的灵活性有较高的要求。这两个特点，正好和 Node.js 的优势相吻合。Node.js 非常适合用来做 BFF 层，优势如下：

• 对于前端来说：让前端有能力自由组装后台数据，这样可以减少大量的业务沟通成本，加快业务的迭代速度；并且，前端同学能够自主决定与后台的通讯方式。
• 对于后台和运维来说，好处是：安全性（不会把主服务器暴露在外面）、降低主服务器的复杂度等。

3.2 服务端渲染

客户端渲染（CSR / Client side render）：前端通过一大堆接口请求数据，然后通过 JS 动态处理和生成页面结构和展示。优点是前后端分离、减小服务器压力、局部刷新。缺点是不利于 SEO（如果你的页面然后通过 Ajax 异步获取内容，抓取工具并不会等待异步完成后再行抓取页面内容）、首屏渲染慢。

服务端渲染（SSR / Server Side Render）：服务器返回的不是接口数据，而是一整个页面（或整个楼层）的 HTML 字符串，浏览器直接显示即可。也就是说，在服务器端直接就渲染好了，然后一次性打包返回给前端。优点是有利于 SEO、首屏渲染很快。

总结： 搜索引擎优化 + 首屏速度优化 = 服务端渲染。

备注：这里的「服务端渲染」只是让 Node.js 做中间层，不会替代后端的，后台同学请放心。

参考链接：
Vue 服务端渲染的概念
服务器端渲染（SSR）和客户端渲染（CSR）的区别，以及优化首屏的一些思考
服务端渲染（SSR)
方应杭

历史回顾：
（1）一开始，页面很简单，html 是后端渲染的（比如PHP、ASP、JSP等方式）。后端发现页面中的 js 好麻烦（虽然简单，但是坑多），于是让公司招聘专门写 js 的人，简称「前端切图仔」。

（2）随着 Node.js 和前端 MVC 的兴起，以及前端越来越复杂，慢慢演变成了「前后端分离」。

（3）前端的 SPA 应用流行之后，发现 SEO 问题很大，而且首屏渲染速度很慢，但是自己选的路再难走也要走下去，于是用 Node.js 在服务端渲染被看成是一条出路。

（4）以前在一起的时候，是后端做部分前端的工作；现在在一起的时候，是前端做部分后端的工作。

3.3 做小型服务、小型网站的后端（基于 Express、Koa 框架）

现在很多公司的后台管理系统，都是用 Node.js 来开发接口，毕竟，后台管理系统对性能和并发的要求不是太高。有了 Node.js 之后，通过 JS 直接操作 DB，做增删改查，生成接口，极大降低了前端同学的学习门槛。

当然，有时候做 Node.js 开发，是因为：后台人力不够，所以把后台开发的一部分工作量，转移给前端同学。

3.4 做项目构建工具

前端正在广泛使用的构建工具 gulp、Webpack，就是基于 Node.js 来实现的。

3.5 做 PC 客户端软件（基于 Electron 框架）

Electron 框架就是基于 Node.js 的，可以用来开发客户端软件。

Electron 原名为 Atom Shell，是由 GitHub 开发的一个开源框架。Electron 以 Node.js 作为运行时（runtime），以 chromium 作为渲染引擎，使开发者可以使用 JS 这种前端技术栈开来发跨平台的桌面GUI应用程序。

有一点你可能会感到惊讶：程序员们都在用的代码编辑器 VS Code 软件， 就是基于 Electron 框架来开发的。其他使用 Electron 进行开发的知名应用还有：Skype、GitHub Desktop、Slack、WhatsApp等。

还有一个例子是：电子游戏直播网站 Twitch，号称是国外游戏直播的鼻祖，它在 PC 端的客户端软件，就是用 Electron 框架的。你会发现，Twitch 的网站视觉，和 PC 端的视觉，几乎是一样的。如果两端都采用 JS 语言，就可以极大的复用现有的工程。

3.6 知名度较高的 Node.js 开源项目

• express：Node.js 中著名的 web 服务框架。
• Koa：下一代的 Node.js 的 Web 服务框架。所谓的“下一代”是相对于 Express 而言的。
• Egg：2016 年，阿里巴巴研发了知名的 Egg.js 开源项目，号称企业级 Web 服务框架。Egg.js 是基于 Koa 开发的。
• mocha：是现在最流行的 JavaScript 测试框架，在浏览器和 Node 环境都可以使用。
• PM2：node 多进程管理。
• jade：非常优秀的模板引擎，不仅限于 js 语言。
• CoffeeScript：用简洁的方式展示 JavaScript 优秀的部分。
• Atom：编辑器。
• VS Code：最酷炫的编辑器。
• socket.io：实时通信框架。

3.7 总结

或许，能用 Node.js 做的后台应用，Java/C++ 也能做；但是 Node.js 可以让我们多一种选择。

短期来看，Node.js 很难像 Java/C++ 那样，成为后台的主力开发语言。这并非是因为 Node.js 的性能问题，主要是因为，Node.js 还比较年轻，经验积累太少，框架的支持度不够。搞企业级服务，Node.js 敌不过 Java/C++，所以目前只能搞「轻量级」；但未来可期。

限制语言能力的不是语言本身，而是生态。

4.Node.js 的特点

• 异步、非阻塞 IO 模型
• 事件循环
• 单线程
• 总结：轻量和高效

Node.js 的性能和效率非常高。

传统的 Java 语言是一个请求开启一个线程，当请求处理完毕后就关闭这个线程。而 Node.js 则完全没有采用这种模型，它本质上就是一个单线程。

你可能会疑问：一个线程如何服务于大量的请求、如何处理高并发的呢？这是因为，Node.js 采用的是异步的、非阻塞的模型。

这里所谓的“单线程”，指的是 Node 的主线程只有一个。为了确保主线程不被阻塞，主线程是用于接收客户端请求。但不会处理具体的任务。而 Node 的背后还有一个线程池，线程池会处理长时间运行的任务（比如 IO 操作、网络操作）。线程池里的任务是通过队列和事件循环的机制来执行。

5.使用 Node.js 时的劣势

• 程序运行不稳定，可能会出现服务不可用的情况
• 程序运行效率较低，每秒的请求数维持在一个较低的水平
• 前端同学对服务器端的技术不太熟悉。