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        為什么向后端工程師推薦Node.js

        作者: 時間:2012-12-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

        科普文一則,說說我對.的一些認(rèn)識,以及我作為前端為什么會向后端推薦.
        . 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:

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        //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):
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        //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:
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        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:
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        //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:
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        //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:
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        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:
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        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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