Node.js介绍

一、Node.js 核心定义

• 本质 ：基于 Chrome V8 引擎构建的 JavaScript 运行时环境，用于在服务器端执行 JavaScript 代码。

• 定位：非阻塞、事件驱动的 I/O 模型，专为高并发、实时应用设计。

• 诞生：2009 年由 Ryan Dahl 发布，彻底改变了 JavaScript 仅限于浏览器运行的局限。

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二、核心特点

1. 异步非阻塞 I/O

特性	说明	示例
非阻塞	I/O 操作（如文件读写、网络请求）不阻塞主线程	发起数据库查询后，继续处理其他请求，待数据返回后通过回调处理结果
事件驱动	通过事件循环（Event Loop）机制监听并触发回调函数	网络请求到达时触发 request 事件，执行对应处理函数

2. 单线程架构

• 主线程单线程：JavaScript 执行线程单一，通过事件循环处理并发。

• 底层多线程：Libuv 库通过线程池处理文件 I/O、DNS 等阻塞操作。

• 优势：避免多线程上下文切换开销，简化并发编程复杂度。

• 局限：CPU 密集型任务（如视频编码）易阻塞主线程，需通过子进程处理。

3. 高性能

• V8 引擎优化：即时编译（JIT）技术将 JS 代码编译为机器码执行。

• 对比测试：在同等硬件条件下，Node.js 的 QPS（每秒查询率）通常高于 PHP、Ruby 等传统语言。

4. 统一语言栈

• 全栈开发：前端（浏览器 JS）与后端（Node.js）共用 JavaScript，降低学习成本。

• JSON 友好：天然支持 JSON 数据格式，适合构建 RESTful API。

5. 丰富的生态系统

• npm 包管理：全球最大开源库仓库（超过 200 万个包），涵盖 Web 框架、数据库驱动、工具链等。

• 流行框架：Express、Koa（Web 服务），Socket.IO（实时通信），NestJS（企业级框架）。

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三、技术架构解析

1. **JavaScript 代码层**
   └── 开发者编写的业务逻辑（如 Express 路由处理）

2. **Node.js 核心模块**
   ├── `http`       : 创建 HTTP 服务器
   ├── `fs`         : 文件系统操作
   └── `path`       : 路径处理

3. **C/C++ 绑定层**
   ├── **V8 引擎**  : JS 代码解析与执行
   └── **Libuv**    : 事件循环、线程池管理

4. **操作系统层**
   └── 底层 I/O、网络、进程等系统调用

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四、适用场景与不适用场景

1. 推荐使用场景

场景	说明	案例
实时应用	高频数据推送、即时通信	在线聊天、股票行情系统
API 网关	处理大量并发的轻量级请求	微服务架构中的聚合层
流式数据处理	逐块处理大文件或网络流	视频转码、日志分析
Serverless 函数	事件驱动的短期任务执行	AWS Lambda、阿里云函数计算

2. 不适用场景

• CPU 密集型计算：如图像处理、复杂算法（需使用 Worker Threads 或子进程）。

• 传统 MVC 渲染：相比 PHP/JSP 直接渲染 HTML，需配合前端框架（React/Vue）实现 SSR。

• 强事务系统：高一致性要求的金融系统（需结合其他语言如 Java）。

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五、与传统服务端语言对比

特性	Node.js	Java (Spring Boot)	PHP
并发模型	事件驱动、非阻塞	多线程/线程池	多进程（Apache）
性能	高并发 I/O 场景优	CPU 密集型任务优	一般
开发效率	快速原型开发	严谨但代码量大	简单页面快速开发
生态扩展	npm 海量模块	Maven 中央仓库	Composer/PECL
典型应用	实时应用、API 服务	企业级系统、安卓开发	CMS、WordPress

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六、基础代码示例

1. HTTP 服务器

const http = require('http');

http.createServer((req, res) => {
  res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
  res.end('Hello Node.js!');
}).listen(3000, () => {
  console.log('Server running at http://localhost:3000/');
});

2. 文件异步读取

const fs = require('fs');

fs.readFile('example.txt', 'utf8', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log(data);
});

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七、总结：Node.js 的优缺点

优点	缺点
高并发处理能力	单线程不适合 CPU 密集型任务
前后端语言统一	回调地狱（可用 Promise/Async 解决）
轻量快速、适合微服务	新手易写出阻塞代码
活跃的社区与丰富生态	深度调试复杂异步流程较困难

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