1、Node.js v20 介绍与初体验

Node.js是什么

1、JavaScript运行时环境

Node.js 是一个开源和跨平台的 JavaScript 运行时环境。它是几乎任何类型项目的流行工具！Node.js 具有独特的优势，因为数百万为浏览器编写 JavaScript 的前端开发者现在除了客户端代码之外，还能够编写服务器端代码，而无需学习完全不同的语言。这里需要说明的是，JavaScript优先，但也支持C/C++/Rust，通过N-Api（之前叫Nan node addon）扩展即可。 Node.js主要场景是服务器端代码，却在前端工程领域无心插柳柳成荫，变成了大前端领域必备的组成部分。下面讲Node.js应用场景的时候会细讲。

2、基于v8，所以快

Node.js 在浏览器之外运行 V8 JavaScript 引擎（Google Chrome 的内核）。这使得 Node.js 执行速度非常高效。

很多c代码写的算法，都不一定比v8写的js代码执行速度快。参考github.com/felixge/fas...

3、单进程单线程，简单

Node.js 应用在单个进程中运行，无需为每个请求创建新线程。 Node.js 在其标准库中提供了一组异步 I/O ，以防止 JavaScript 代码阻塞，并且通常Node.js 中的库是使用非阻塞范例编写的，这使得阻塞行为成为异常而不是常态。

缺点：部署服务端代码的时候，一般你需要根据多少个cpu核数n来决定起n-1个实例，这时候就需要pm2这样的进程管理工具，很多人吐槽pm2，其根本原因是Node.js自身机制问题。

4、基于libuv实现的事件循环

当 Node.js 执行 I/O 操作时，如从网络读取、访问数据库或文件系统，Node.js 不会阻塞线程和浪费 CPU 周期等待，而是会在事件循环完成恢复操作。

当Node.js进程启动时，Node会创建一个类似于while(true){...}的EventLoop，每执行一次循环体的过程 我们称为Tick。每个Tick的过程就是查看是否有事件待处理，如果有，就取事件及其相关的回调函数。如果存在关联的回调函数，就执行它们。然后进入下一个循环，如果不再有事件要处理，就退出进程。以后学的深入的时候，需要setImmediate 和 process.nextTick，就是围绕EventLoop操作的相关API。

这使得 Node.js 可以使用单个服务器处理数千个并发连接，而不会引入管理线程并发的负担（这可能是灾难的来源）。

基于EventLoop，任务是异步的，所以要采用Error-first Callback写法，所以导致后面异步流程极其复杂，且编写代码时，需要时刻注意EventLoop里加入的代码是否为异步，不然就可能出现性能问题。

Node.js的优点是让你不需要关注多线程就能实现高性能，但你需要关注事件循环是否为异步。

5、跟进web标准

在 Node.js 中，可以毫无问题地使用新的 ECMAScript 标准（部分），因为你不必等待所有用户更新他们的浏览器（但要等v8更新） - 你负责通过更改 Node.js 版本来决定使用哪个 ECMAScript 版本（这其实不是特性，而是不完善），你还可以通过运行带有标志的 Node.js 来启用特定的实验性特性（这种一般就是玩玩）。

node.js 应用场景

1、最重要的场景是Server服务端场景

Node.js 可以快速构建 RESTful 或 GraphQL API，支持 JSON 数据格式，与前端 JavaScript 生态无缝衔接。

Node.js 的轻量和高性能特性使其非常适合开发微服务，尤其是结合 Docker 和 Kubernetes 等容器技术。

Node.js 的流（Stream）机制允许分块处理数据，节省内存并提高效率。

Node.js 的异步 I/O 非常适合处理多个设备发送的频繁小数据包，结合 MQTT 等协议尤为高效。

2、最通用的是Cli工具开发场景

Node.js 提供了丰富的 npm 生态，开发者可以轻松创建跨平台的命令行工具。例如npm本身，webpack以及vite。

3、占比较大的前端相关场景

Node.js可以构建高性能的服务器端应用程序，如动态网站、单页应用（SPA）、RESTful API、聊天应用、在线游戏、实时协作工具。因为Node.js 的异步特性使其能够高效处理大量并发请求，特别适合需要实时响应的场景。例如，使用 Express.js 或 Koa 框架可以快速搭建轻量级 Web 服务。

同时Node.js 与 WebSocket 配合使用，可以轻松实现双向通信，处理实时数据推送。事件驱动模型非常适合这种低延迟需求。

Node.js v20运行原理和新特性

Node.js v20 引入了许多新功能和改进，以下是主要亮点：

1. 实验性权限模型（Permission Model）

功能: 通过 --experimental-permission 标志启用，允许开发者在运行时限制对特定资源（文件系统、子进程、worker 线程等）的访问。
运行原理: 默认情况下，所有权限被禁用，开发者需要显式授予权限（如 --allow-fs-read 或 --allow-fs-write）。process.permission.has() API 可用于检查权限状态。
意义: 增强安全性，防止恶意代码访问敏感资源，类似 Deno 的权限模型。
示例

js 复制代码

if (process.permission.has('fs.read')) {
  // 可以读取文件
}

2. 稳定的测试运行器（Test Runner）

功能: 原先在 v18 中实验性引入的 node:test 模块在 v20 中标记为稳定，无需第三方测试框架即可运行测试。
运行原理: 使用内置的 node:test 和 node:assert 模块，支持基本的测试用例编写、断言和报告生成。
意义: 简化测试流程，减少对 Jest、Mocha 等外部依赖。
示例:

js 复制代码

import { test } from 'node:test'; 
import assert from 'node:assert'; 
test('加法测试', () => {
  assert.strictEqual(1 + 1, 2); 
});

运行: node --test test_file.js

3. 单执行应用程序（Single Executable Application, SEA）

功能: 实验性特性，允许将 Node.js 应用打包为单个可执行文件，无需单独安装 Node.js 运行时。
运行原理: 通过 --experimental-sea-config 生成包含脚本和运行时的二进制 blob，然后注入到 Node.js 可执行文件中。
限制: 目前仅支持 CommonJS 模块，且只能针对开发时的操作系统。
意义: 简化应用分发，适合桌面应用或独立工具开发。

4. V8 引擎升级到 11.3

新特性: 支持新的 JavaScript 特性，如 String.prototype.isWellFormed() 和 String.prototype.toWellFormed()，用于处理字符串编码问题。
性能: V8 11.3 提升了启动速度和内存管理效率，例如 EventTarget 初始化成本减半。
意义: 更快的代码执行速度和更好的内存利用率。

5. Ada 2.0 URL 解析器

功能: 替换了旧版 Ada 1.0.4，全面集成到 Node.js 中，用于解析 URL。
运行原理: Ada 是一个用 C++ 编写的快速、符合规范的 URL 解析器，优化了 url.parse() 和 url.domainToUnicode 等功能。
改进: 性能显著提升，且不再依赖 ICU（国际化组件）进行主机名解析。
意义: 提升 URL 处理效率，尤其在 Web 应用中。

6. 同步的 import.meta.resolve()

功能: 在 ESM 中，import.meta.resolve() 现在同步返回模块路径，与浏览器行为一致。
运行原理: 解析过程在主线程中完成，加载器钩子仍可异步运行。
意义: 提高 ESM 的可用性和跨平台一致性。

7. 性能优化

EventTarget: 初始化成本减少 50%，加速相关子系统（如 fetch）。
V8 Fast API: 用于优化 URL.canParse() 和定时器等 API 的性能。
流（Streams） : 移除冗余检查，使用位图优化调度，提升读写效率。

8. Web Crypto API 改进

功能: 参数按 WebIDL 定义进行强制转换和验证。
意义: 增强与其他 JavaScript 环境的互操作性，例如浏览器。

9. ARM64 Windows 支持

功能: 官方支持 Windows ARM64 平台的原生执行。
意义: 扩展硬件兼容性，适应更多设备。

10. 其他改进

HTTP/1.1 默认 Keep-Alive: 提高连接复用效率。
文件监视（--watch） : 实验性支持文件变更自动重启。
环境变量加载: 通过 --env-file 支持加载 .env 文件（后续版本稳定）。

Node.js和大前端的关系

Node.js在大前端中发挥了重要作用，主要包括以下方面：

1. 服务器端开发：Node.js可以作为服务器端语言来处理HTTP请求，实现服务器端的逻辑处理和数据存储等功能。

2. 前端构建工具：Node.js提供了npm包管理工具，开发者可以通过npm下载和管理各种前端框架、库和插件等。

3. 前端自动化构建：Node.js可以结合gulp、grunt、webpack、vite等自动化构建工具来进行前端代码的自动化打包、压缩、合并等操作，提高开发效率。

4. 实时通信：Node.js可以通过socket.io等技术实现实时通信，例如聊天室、在线游戏等，比如hmr等。

5. 数据库操作：Node.js可以通过mongoose等库来进行数据库的操作，例如数据的增删改查等。

6. 人工智能：Node.js可以结合TensorFlow等机器学习框架来进行人工智能的开发和应用。

7. 云计算：Node.js可以结合AWS Lambda等云计算平台来进行云计算相关的开发和应用。

总之，Node.js在大前端中的应用非常广泛，可以帮助开发者快速搭建服务器、构建前端、实现自动化构建、进行实时通信、操作数据库、开发人工智能等。下一章写写它的安装和使用。