前言
現(xiàn)在 Node.js 對于前端越來越重要，筆者現(xiàn)在也感受到了學(xué)好 Node.js 可以極大的提升前端競爭力。之前也或多或少的接觸過，但是沒有一個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程，所以筆者接下來打算系統(tǒng)的去學(xué)習(xí) Node.js，同時希望建立一個從零到一學(xué)習(xí) Node 的一個博客。
希望我的學(xué)習(xí)經(jīng)驗可以幫助到大家。
Node.js 是什么
都 2020 年了，大家對 Node 肯定都有了初步的了解，但是我還是想先介紹一下什么是 Node
Node.js是一個基于 Chrome V8 引擎的JavaScript運行環(huán)境(runtime)。
Node不是一門語言是讓js運行在后端的運行時,并且不包括javascript全集,因為在服務(wù)端中不包含DOM和BOM。Node也提供了一些新的模塊例如http,fs模塊等。
Node.js 使用了事件驅(qū)動、非阻塞式 I/O 的模型，使其輕量又高效。并且 Node.js 的包管理器 npm，是全球最大的開源庫生態(tài)系統(tǒng)。
為什么使用要學(xué)習(xí) Node.js
（1）首先 Node 在處理高并發(fā)，IO密集場景有明顯優(yōu)勢。
高并發(fā)是指同一時間并發(fā)訪問服務(wù)器
IO即輸入輸出，是指文件讀寫，網(wǎng)絡(luò)操作，數(shù)據(jù)庫操作等。相對的是 CPU 密集型，意思是邏輯處理運輸頻繁，一般指解密、加密、壓縮、解壓等操作。
（2）其次，現(xiàn)在前端開發(fā)越來越離不開 Node。日常工作中的 webpack、cli 腳手架工具等都是由 Node 編寫。前端學(xué)會 Node 會極大的增加自己的話語權(quán)，提高自己的競爭力。
異步非阻塞 IO
傳統(tǒng)語言例如大部分都是采用同步阻塞的方式，即當(dāng)我讀取某個文件的內(nèi)容時，我必須等待所有文件內(nèi)容讀取完畢才能進(jìn)行下面的內(nèi)容，因此整個線程都將停止執(zhí)行，造成了阻塞，極大程度的降低了執(zhí)行效率。
由于 Node.js 采用異步非阻塞的模型，因此當(dāng)我對讀取某個文件時，將立即執(zhí)行下面的代碼，當(dāng)文件讀取完畢，將處理結(jié)果放入我們的回調(diào)函數(shù)當(dāng)中，增加了執(zhí)行效率。
阻塞模式下，一個線程只能處理一個 IO，如果想并發(fā)處理多個任務(wù)只能開啟多個線程。而非阻塞模式下一個線程就可以處理多個 IO，CPU 的利用率可以達(dá)到最大。
單線程
Node.js 采用單線程模式，這也良好的適用了單線程非阻塞的模式。當(dāng) Node.js 需要處理 IO 時，會將任務(wù)交給內(nèi)部的 libuv，libuv 處理完成后，通過 IO 事件驅(qū)動機(jī)制，將結(jié)果返回給 Node.js 的線程。
事件驅(qū)動
每一次 IO 操作完成都會觸發(fā)相應(yīng)的事件，由于 Node.js 是單線程，所以同一時刻只能處理一個任務(wù)，那多余的任務(wù)只能放到隊列中等待被調(diào)用。而為了處理這一過程 Node.js 采用了事件循環(huán)的策略，類似于瀏覽器的事件循環(huán)，但有很多出入。
事件循環(huán)
當(dāng) Node.js 啟動后，它會初始化事件循環(huán)，處理已提供的輸入腳本，它可能會調(diào)用一些異步的 API、調(diào)度定時器，或者調(diào)用 process.nextTick()，然后開始處理事件循環(huán)。
下面是一張來自官網(wǎng)的事件循環(huán)的描述圖。
事件循環(huán)官網(wǎng)介紹的非常清楚，我這里把官網(wǎng)的內(nèi)容搬運過來。
注意：每個框被稱為事件循環(huán)機(jī)制的一個階段。
每個階段都有一個 FIFO 隊列來執(zhí)行回調(diào)。雖然每個階段都是特殊的，但通常情況下，當(dāng)事件循環(huán)進(jìn)入給定的階段時，它將執(zhí)行特定于該階段的任何操作，然后執(zhí)行該階段隊列中的回調(diào)，直到隊列用盡或最大回調(diào)數(shù)已執(zhí)行。當(dāng)該隊列已用盡或達(dá)到回調(diào)限制，事件循環(huán)將移動到下一階段，等等。
由于這些操作中的任何一個都可能調(diào)度 更多的 操作和由內(nèi)核排列在輪詢階段被處理的新事件， 且在處理輪詢中的事件時，輪詢事件可以排隊。因此，長時間運行的回調(diào)可以允許輪詢階段運行長于計時器的閾值時間。
階段概述
- 定時器：本階段執(zhí)行已經(jīng)被 setTimeout() 和 setInterval() 的調(diào)度回調(diào)函數(shù)。
- 待定回調(diào)（pending callbacks）：執(zhí)行延遲到下一個循環(huán)迭代的 I/O 回調(diào)。
- idle, prepare：僅系統(tǒng)內(nèi)部使用。
- 輪詢（poll）：檢索新的 I/O 事件;執(zhí)行與 I/O 相關(guān)的回調(diào)（幾乎所有情況下，除了關(guān)閉的回調(diào)函數(shù)，那些由計時器和 setImmediate() 調(diào)度的之外），其余情況 node 將在適當(dāng)?shù)臅r候在此阻塞。
- 檢測（check）：setImmediate() 回調(diào)函數(shù)在這里執(zhí)行。
- 關(guān)閉的回調(diào)函數(shù)（close callbacks）：一些關(guān)閉的回調(diào)函數(shù)，如：socket.on('close', ...)。
在每次運行的事件循環(huán)之間，Node.js 檢查它是否在等待任何異步 I/O 或計時器，如果沒有的話，則完全關(guān)閉。
階段的詳細(xì)概述
定時器
計時器指定 可以執(zhí)行所提供回調(diào) 的 閾值，而不是用戶希望其執(zhí)行的確切時間。在指定的一段時間間隔后， 計時器回調(diào)將被盡可能早地運行。但是，操作系統(tǒng)調(diào)度或其它正在運行的回調(diào)可能會延遲它們。
注意：輪詢 階段 控制何時定時器執(zhí)行。
例如，假設(shè)您調(diào)度了一個在 100 毫秒后超時的定時器，然后您的腳本開始異步讀取會耗費 95 毫秒的文件:
const fs = require('fs');
function someAsyncOperation(callback) {
// Assume this takes 95ms to complete
fs.readFile('/path/to/file', callback);
}
const timeoutScheduled = Date.now();
setTimeout(() => {
const delay = Date.now() - timeoutScheduled;
console.log(`${delay}ms have passed since I was scheduled`);
}, 100);
// do someAsyncOperation which takes 95 ms to complete
someAsyncOperation(() => {
const startCallback = Date.now();
// do something that will take 10ms...
while (Date.now() - startCallback < 10) {
// do nothing
}
});
當(dāng)事件循環(huán)進(jìn)入 輪詢 階段時，它有一個空隊列（此時 fs.readFile() 尚未完成），因此它將等待剩下的毫秒數(shù)，直到達(dá)到最快的一個計時器閾值為止。當(dāng)它等待 95 毫秒過后時，fs.readFile() 完成讀取文件，它的那個需要 10 毫秒才能完成的回調(diào)，將被添加到 輪詢 隊列中并執(zhí)行。當(dāng)回調(diào)完成時，隊列中不再有回調(diào)，因此事件循環(huán)機(jī)制將查看最快到達(dá)閾值的計時器，然后將回到 計時器 階段，以執(zhí)行定時器的回調(diào)。在本示例中，您將看到調(diào)度計時器到它的回調(diào)被執(zhí)行之間的總延遲將為 105 毫秒。
注意：為了防止 輪詢 階段餓死事件循環(huán)，libuv（實現(xiàn) Node.js 事件循環(huán)和平臺的所有異步行為的 C 函數(shù)庫），在停止輪詢以獲得更多事件之前，還有一個硬性最大值（依賴于系統(tǒng)）。
掛起的回調(diào)函數(shù)（pending callbacks）
此階段對某些系統(tǒng)操作（如 TCP 錯誤類型）執(zhí)行回調(diào)。例如，如果 TCP 套接字在嘗試連接時接收到 ECONNREFUSED，則某些 *nix 的系統(tǒng)希望等待報告錯誤。這將被排隊以在 掛起的回調(diào) 階段執(zhí)行。
輪詢
輪詢 階段有兩個重要的功能：
- 計算應(yīng)該阻塞和輪詢 I/O 的時間。
- 然后，處理 輪詢 隊列里的事件。
當(dāng)事件循環(huán)進(jìn)入 輪詢 階段且 沒有被調(diào)度的計時器時 ，將發(fā)生以下兩種情況之一：
如果 輪詢 隊列 不是空的 ，事件循環(huán)將循環(huán)訪問回調(diào)隊列并同步執(zhí)行它們，直到隊列已用盡，或者達(dá)到了與系統(tǒng)相關(guān)的硬性限制。
如果 輪詢 隊列 是空的 ，還有兩件事發(fā)生：
- 如果腳本被 setImmediate() 調(diào)度，則事件循環(huán)將結(jié)束 輪詢 階段，并繼續(xù) 檢查 階段以執(zhí)行那些被調(diào)度的腳本。
- 如果腳本 未被 setImmediate()調(diào)度，則事件循環(huán)將等待回調(diào)被添加到隊列中，然后立即執(zhí)行。
一旦 輪詢 隊列為空，事件循環(huán)將檢查 已達(dá)到時間閾值的計時器。如果一個或多個計時器已準(zhǔn)備就緒，則事件循環(huán)將繞回計時器階段以執(zhí)行這些計時器的回調(diào)
檢查階段
此階段允許人員在輪詢階段完成后立即執(zhí)行回調(diào)。如果輪詢階段變?yōu)榭臻e狀態(tài)，并且腳本使用 setImmediate() 后被排列在隊列中，則事件循環(huán)可能繼續(xù)到 檢查 階段而不是等待。
setImmediate() 實際上是一個在事件循環(huán)的單獨階段運行的特殊計時器。它使用一個 libuv API 來安排回調(diào)在 輪詢 階段完成后執(zhí)行。
通常，在執(zhí)行代碼時，事件循環(huán)最終會命中輪詢階段，在那等待傳入連接、請求等。但是，如果回調(diào)已使用 setImmediate()調(diào)度過，并且輪詢階段變?yōu)榭臻e狀態(tài)，則它將結(jié)束此階段，并繼續(xù)到檢查階段而不是繼續(xù)等待輪詢事件
以上事件循環(huán)過程的內(nèi)容來自 Node.js 官網(wǎng)
微任務(wù)
熟悉瀏覽器事件循環(huán)的都知道，每次宏任務(wù)執(zhí)行完畢都會執(zhí)行微任務(wù)隊列里的任務(wù)。同樣 Node.js 也有微任務(wù)，只不過它有兩個微任務(wù)隊列，分別是 process.nextTick 與 Promise。
每個階段執(zhí)行完畢都會去執(zhí)行 process.nextTick 隊列內(nèi)的任務(wù)與 promise 隊列內(nèi)的任務(wù)。process.nextTick 的優(yōu)先級高于 promise。
距離說明
Promise.resolve().then(() => console.log('promise'))
process.nextTick(() => console.log('nextTick'))
// 輸出結(jié)果
// nextTick
// promise
以上就是 Node.js 的一些基礎(chǔ)概念。
