起源

??Ryan Dahl是一名資深的C/C++程序員，在創(chuàng)造出Node之前，他的主要工作都是圍繞高性能 Web服務(wù)器進(jìn)行的。經(jīng)歷過一些嘗試和失敗之后，他找到了設(shè)計(jì)高性能，Web服務(wù)器的幾個要點(diǎn)： 事件驅(qū)動、非阻塞I/O，而這也正是nodejs的兩大特點(diǎn)。
　　所以Ryan Dahl最初的目標(biāo)是寫一個基于事件驅(qū)動、非阻塞I/O的Web服務(wù)器，以達(dá)到更高的性能，提供Apache等服務(wù)器之外的選擇。寫Node的時(shí)候，Ryan Dahl曾經(jīng)評估過C、Lua、Haskell、 Ruby等語言作為備選實(shí)現(xiàn)，結(jié)論為：C的開發(fā)門檻高，可以預(yù)見不會有太多的開發(fā)者能將它用于日常的業(yè)務(wù)開發(fā)，所以舍棄它；Ryan Dahl覺得自己還不足夠玩轉(zhuǎn)Haskell，所以舍棄它；Lua自身已經(jīng)含有很多阻塞I/O庫，為其構(gòu)建非阻塞I/O庫也不能改變?nèi)藗兝^續(xù)使用阻塞I/O庫的習(xí)慣，所以也舍棄它；而Ruby的虛擬機(jī)由于性能不好而落選。
　　相比之下，JavaScript比C的開發(fā)門檻要低，比Lua的歷史包袱要少。盡管服務(wù)器端JavaScript存在已經(jīng)很多年了，但是后端部分一直沒有市場，可以說歷史包袱為零，為其導(dǎo)入非阻塞I/O庫沒有額外阻力。另外，JavaScript在瀏覽器中有廣泛的事件驅(qū)動方面的應(yīng)用，暗合Ryan Dahl喜好基于事件驅(qū)動的需求。當(dāng)時(shí)，第二次瀏覽器大戰(zhàn)也漸漸分出高下，Chrome瀏覽器的JavaScript引擎V8摘得性能第一的桂冠。考慮到高性能、符合事件驅(qū)動、沒有歷史包袱這3個主要原因，JavaScript成為了Node的實(shí)現(xiàn)語言。
　　起初，Ryan Dahl稱他的項(xiàng)目為web.js，就是一個Web服務(wù)器，但是項(xiàng)目的發(fā)展超過了他最初單純開發(fā)一個Web服務(wù)器的想法，變成了構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個基礎(chǔ)框架，這樣可以在它的基礎(chǔ)上構(gòu)建更多的東西，諸如服務(wù)器、客戶端、命令行工具等。Node發(fā)展為一個強(qiáng)制不共享任何資源的單線程、單進(jìn)程系統(tǒng)，包含十分適宜網(wǎng)絡(luò)的庫，為構(gòu)建大型分布式應(yīng)用程序提供基礎(chǔ)設(shè)施，其目標(biāo)也是成為一個構(gòu)建快速、可伸縮的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺。它自身非常簡單，通過通信協(xié)議來組織許多Node，非常容易通過擴(kuò)展來達(dá)成構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的目的。每一個Node進(jìn)程都構(gòu)成這個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的一個節(jié)點(diǎn)，這是它名字所含意義的真諦。

特點(diǎn)

??作為后端JavaScript的運(yùn)行平臺，Node保留了前端瀏覽器JavaScript中那些熟悉的接口，沒有改寫語言本身的任何特性，依舊基于作用域和原型鏈，區(qū)別在于它將前端中廣泛運(yùn)用的思想遷移到了服務(wù)器端。Node相較于其他語言的特點(diǎn)如下所示：
　　1、異步I/O
　　在Node中，絕大多數(shù)的操作都以異步的方式進(jìn)行調(diào)用。Ryan Dahl排除萬難，在底層構(gòu)建了很多異步I/O的API，從文件讀取到網(wǎng)絡(luò)請求等，均是如此。這樣的意義在于，在Node中，我們可 以從語言層面很自然地進(jìn)行并行I/O操作。每個調(diào)用之間無須等待之前的I/O調(diào)用結(jié)束。在編程模型上可以極大提升效率。
　　以同時(shí)執(zhí)行兩個文件讀取任務(wù)為例，異步I/O取決于最慢的那個文件讀取的耗時(shí)，而同步I/O的耗時(shí)是兩個任務(wù)的耗時(shí)之和。這里異步帶來的優(yōu)勢是顯而易見的。
　　2、事件
　　隨著Web 2.0時(shí)代的到來，JavaScript在前端擔(dān)任了更多的職責(zé)，事件也得到了廣泛的應(yīng)用。 Node不像Rhino那樣受Java的影響很大，而是將前端瀏覽器中應(yīng)用廣泛且成熟的事件引入后端， 配合異步I/O，將事件點(diǎn)暴露給業(yè)務(wù)邏輯。
　　事件的編程方式具有輕量級、松耦合、只關(guān)注事務(wù)點(diǎn)等優(yōu)勢，但是在多個異步任務(wù)的場景下，事件與事件之間各自獨(dú)立，如何協(xié)作是一個問題。
　　3、回調(diào)函數(shù)
　　與其他的Web后端編程語言相比，Node除了異步和事件外，回調(diào)函數(shù)是一大特色?？v觀下來，回調(diào)函數(shù)也是最好的接受異步調(diào)用返回?cái)?shù)據(jù)的方式。但是這種編程方式對于很多習(xí)慣同步思路編程的人來說，也許是十分不習(xí)慣的。代碼的編寫順序與執(zhí)行順序并無關(guān)系，這對他們可能造成閱讀上的障礙。在流程控制方面，因?yàn)榇┎辶水惒椒椒ê突卣{(diào)函數(shù)，與常規(guī)的同步方式相比，變得不那么一目了然了。
　　4、單線程
　　JavaScript語言的一大特點(diǎn)就是單線程，也就是說，同一個時(shí)間只能做一件事。JavaScript的單線程，與它的用途有關(guān)。作為瀏覽器腳本語言，JavaScript的主要用途是與用戶互動，以及操作DOM。這決定了它只能是單線程，否則會帶來很復(fù)雜的同步問題。比如，假定JavaScript同時(shí)有兩個線程，一個線程在某個DOM節(jié)點(diǎn)上添加內(nèi)容，另一個線程刪除了這個節(jié)點(diǎn)，這時(shí)瀏覽器應(yīng)該以哪個線程為準(zhǔn)？所以，為了避免復(fù)雜性，從一誕生，JavaScript就是單線程，這已經(jīng)成了這門語言的核心特征。
　　Node保持了JavaScript在瀏覽器中單線程的特點(diǎn)。而且在Node中，JavaScript與其余線程是無法共享任何狀態(tài)的。單線程的最大好處是不用像多線程編程那樣處處在意狀態(tài)的同步問題，這里沒有死鎖的存在，也沒有線程上下文交換所帶來的性能上的開銷。
　　同樣，單線程也有它自身的弱點(diǎn)，具體有以下3方面：無法利用多核CPU；錯誤會引起整個應(yīng)用退出，應(yīng)用的健壯性值得考驗(yàn)；大量計(jì)算占用CPU導(dǎo)致無法繼續(xù)調(diào)用異步I/O。
　　像瀏覽器中JavaScript與UI共用一個線程一樣，JavaScript長時(shí)間執(zhí)行會導(dǎo)致UI的渲染和響應(yīng)被中斷。在Node中，長時(shí)間的CPU占用也會導(dǎo)致后續(xù)的異步I/O發(fā)不出調(diào)用，已完成的異步I/O的回調(diào)函數(shù)也會得不到及時(shí)執(zhí)行。
　　HTML5定制了Web Workers的標(biāo)準(zhǔn)，Web Workers能夠創(chuàng)建工作線程來進(jìn)行計(jì)算，以解決JavaScript大計(jì)算阻塞UI渲染的問題。工作線程為了不阻塞主線程，通過消息傳遞的方式來傳遞運(yùn)行結(jié)果，這也使得工作線程不能訪問到主線程中的UI。
　　Node采用了與Web Workers相同的思路來解決單線程中大計(jì)算量的問題：child_process。 子進(jìn)程的出現(xiàn)，意味著Node可以從容地應(yīng)對單線程在健壯性和無法利用多核CPU方面的問題。通過將計(jì)算分發(fā)到各個子進(jìn)程，可以將大量計(jì)算分解掉，然后再通過進(jìn)程之間的事件消息來傳遞結(jié)果，這可以很好地保持應(yīng)用模型的簡單和低依賴。通過Master-Worker的管理方式，也可以很好地管理各個工作進(jìn)程，以達(dá)到更高的健壯性。

應(yīng)用場景

??在進(jìn)行技術(shù)選型之前，需要了解一項(xiàng)新技術(shù)具體適合什么樣的場景，畢竟合適的技術(shù)用在合適的場景可以起到意想不到的效果。關(guān)于Node，探討得較多的主要有I/O密集型和CPU密集型。
　　1、I/O密集型
　　如果將所有的腳本語言拿到一處來評判，那么從單線程的角度來說，Node處理I/O的能力是值得豎起拇指稱贊的。通常， 說Node擅長I/O密集型的應(yīng)用場景基本上是沒人反對的。Node面向網(wǎng)絡(luò)且擅長并行I/O，能夠有效地組織起更多的硬件資源，從而提供更多好的服務(wù)。
　　I/O密集的優(yōu)勢主要在于Node利用事件循環(huán)的處理能力，而不是啟動每一個線程為每一個請求服務(wù)，資源占用極少

2、CPU密集型
　　換一個角度，在CPU密集的應(yīng)用場景中，Node是否能勝任呢？實(shí)際上，V8的執(zhí)行效率是十分高的。單以執(zhí)行效率來做評判，V8的執(zhí)行效率是毋庸置疑的。
　　CPU密集型應(yīng)用給Node帶來的挑戰(zhàn)主要是：由于JavaScript單線程的原因，如果有長時(shí)間運(yùn)行的計(jì)算（比如大循環(huán)），將會導(dǎo)致CPU時(shí)間片不能釋放，使得后續(xù)I/O無法發(fā)起。但是適當(dāng)調(diào)整和分解大型運(yùn)算任務(wù)為多個小任務(wù)，使得運(yùn)算能夠適時(shí)釋放，不阻塞I/O調(diào)用的發(fā)起，這樣既可同時(shí)享受到并行異步I/O的好處，又能充分利用CPU。