為什么向后端工程師推薦Node.js
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科普文一則，說說我對Node.js的一些認(rèn)識，以及我作為前端工程師為什么會向后端工程師推薦Node.js。
“Node.js 是服務(wù)器端的 JavaScript 運行環(huán)境，它具有無阻塞(non-blocking)和事件驅(qū)動(event-driven)等的特色，Node.js 采用V8引擎，同樣，Node.js實現(xiàn)了類似 Apache 和 nginx 的web服務(wù)，讓你可以通過它來搭建基于 JavaScript的Web App。”
我想不僅僅是Node.js，當(dāng)我們要引入任何一種新技術(shù)前都必須要搞清楚幾個問題:
1. 我們遇到了什么問題？
2. 這項新技術(shù)解決什么問題，是否契合我們遇到的問題？
3. 我們遇到問題的多種解決方案中，當(dāng)前這項新技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)在哪兒？
4. 使用新技術(shù)，帶來哪些新問題，嚴(yán)重么，我們能否解決掉？
我們的問題：Server端阻塞
Node.js被設(shè)計用來解決服務(wù)端阻塞問題.下面通過一段簡單的代碼解釋何為阻塞：
| 1 2 3 4 | //根據(jù)ID，在數(shù)據(jù)庫中Persons表中查出Name var name = db.query(select name from persons where id=1); //進(jìn)程等待數(shù)據(jù)查詢完畢，然后使用查詢結(jié)果。 output(name) |
這段代碼的問題是在上面兩個語句之間，在整個數(shù)據(jù)查詢的過程中，當(dāng)前程序進(jìn)程往往只是在等待結(jié)果的返回.這就造成了進(jìn)程的阻塞.對于高并發(fā)，I/O 密集行的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，一方面進(jìn)程很長時間處于等待狀態(tài)，另一方面為了應(yīng)付新的請求不斷的增加新的進(jìn)程.這樣的浪費會導(dǎo)致系統(tǒng)支持QPS遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于后端數(shù)據(jù)服 務(wù)能夠支撐的QPS，成為了系統(tǒng)的瓶頸.而且這樣的系統(tǒng)也特別容易被慢鏈接攻擊(客戶端故意不接收或減緩接收數(shù)據(jù)，加長進(jìn)程等待時間)。
如何解決阻塞問題
可以引入事件處理機(jī)制解決這個問題。在查詢請求發(fā)起之前注冊數(shù)據(jù)加載事件的響應(yīng)函數(shù)，請求發(fā)出之后立即將進(jìn)程交出，而當(dāng)數(shù)據(jù)返回后再觸發(fā)這個事件并在預(yù)定好的事件響應(yīng)函數(shù)中繼續(xù)處理數(shù)據(jù)：
| 1 2 3 4 5 6 | //定義如何后續(xù)數(shù)據(jù)處理函數(shù) function onDataLoad(name){ output(name); } //發(fā)起數(shù)據(jù)請求，同時指定數(shù)據(jù)返回后的回調(diào)函數(shù) db.query(select name from persons where id=1,onDataLoad); |
我們看到若按照這個思路解決阻塞問題，首先我們要提供一套高效的異步事件調(diào)度機(jī)制.而主要用于處理瀏覽器端的各種交互事件的JavaScript。相對于其他語言，至少有兩個關(guān)鍵點特別適合完成這個任務(wù)。
為什么JS適合解決阻塞問題
首先JavaScript是一種函數(shù)式編程語言，函數(shù)編程語言最重要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是λ演算(lambda calculus) — 即函數(shù)對象可以作為其他函數(shù)對象的輸入(參數(shù))和輸出(返回值)。
這個特性使得為事件指定回調(diào)函數(shù)變得很容易。特別是JavaScript還支持匿名函數(shù)。通過匿名函數(shù)的輔助，之前的代碼可以進(jìn)行簡寫如下：
| 1 2 3 | db.query(select name from persons where id=1,function(name){ output(name); }); |
還有另一個關(guān)鍵問題是，異步回調(diào)的運行上下文保持(本文暫稱其為”狀態(tài)保持”)。我們先來看一段代碼來說明何為狀態(tài)保持：
| 1 2 3 4 5 6 7 | //傳統(tǒng)同步寫法：將查詢和結(jié)果打印抽象為一個方法 function main(){ var id = 1; var name = db.query(select name from persons where id= + id); output(person id: + id + , name: + name); } main(); |
前面的寫法在傳統(tǒng)的阻塞是編程中非常常見，但接下來進(jìn)行異步改寫時會遇到一些困擾：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | //異步寫法： function main(){ var id = 1; db.query(select name from persons where id= + id,function(name){ output(person id: + id + , name: + name);//n秒后數(shù)據(jù)返回后執(zhí)行回調(diào) }); } main(); |
細(xì)心的朋友可能已經(jīng)注意到，當(dāng)?shù)却薾秒數(shù)據(jù)查詢結(jié)果返回后執(zhí)行回調(diào)時?；卣{(diào)函數(shù)中卻仍然使用了main函數(shù)的局部變量”id”，而”id”似乎應(yīng) 該在n秒前走出其作用域。為什么此時”id”仍然可以訪問呢，這是因為JavaScript的另外一個重要語言特性：閉包(Closures)。接下來我 來詳解閉包的原委。
在復(fù)雜的應(yīng)用中，我們一定會遇到這類場景。即在函數(shù)運行時需要訪問函數(shù)定義時的上下文數(shù)據(jù)(注意：一定要區(qū)分函數(shù)定義時和函數(shù)運行時兩個不同的時 刻)。特別是在異步編程模型中，函數(shù)的定義和運行又分處不同的時間段，那么保持上下文的問題變得更加突出了。因為我們在任務(wù)執(zhí)行一半時把資源交出去沒有問 題，但當(dāng)任務(wù)需要再次繼續(xù)時我們必須還原現(xiàn)場。
在這個例子中，db.query作為一個公共的數(shù)據(jù)庫查詢方法，把”id”這個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳入給db.query，交由其保存是不太合適的。但我們可 以稍作抽象，讓db.query再支持一個需要保持狀態(tài)的數(shù)據(jù)對象傳入，當(dāng)數(shù)據(jù)查詢完畢后可以把這些狀態(tài)數(shù)據(jù)原封不動的回傳。如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | function main(){ var id = 1; var currentState = new Object(); currentState.person_id = id; db.query(select name from persons where id= + id, function(name,state){ output(person id: + state.person_id + , name: + name); },currentState);//注意currentState是db.query的第三個參數(shù) } main(); |
記住這種重要的思路，我們再看看是否還能進(jìn)一步的抽象？可以的，不過接下的動作之前，我們還要了解在JavaScript中一個函數(shù)也是一個對象。 一個函數(shù)實例fn除了函數(shù)體的定義之外，我們?nèi)匀豢梢栽谶@個函數(shù)對象實例之本身擴(kuò)展其他屬性，如fn.a=1;受到這個啟發(fā)我們嘗試把需要保持的狀態(tài)直接 綁定到函數(shù)實例上：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | function main(){ var id = 1; var currentState = new Object(); currentState.person_id = id; function onDataLoad(name){ output(person id: + onDataLoad.state.person_id + , name: + name); } onDataLoad.state = currentState ;//為函數(shù)指定state屬性，用于保持狀態(tài) db.query(select name from persons where id= + id, onDataLoad); } |
我們做了什么？生成了currentState對象，然后在函數(shù)onDataLoad定義時，將currentState綁定給 onDataLoad這個函數(shù)實例。那么在onDataLoad運行時，就可以拿到定義時的state對象了。JavaScript的閉包特性就是內(nèi)置了 這個過程而已。
在每個JavaScript函數(shù)運行時，都有一個運行時內(nèi)部對象稱為Execution Context，它包含如下Variable Object(VO,變量對象)， Scope Chain(作用域鏈)和”this” Value三部分。如圖:
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