Node.js 简介

概述

Node.js 是一个强大的、开源的、跨平台的 JavaScript 运行时环境，允许您在 Web 浏览器之外运行 JavaScript 代码。基于 Chrome 的 V8 JavaScript 引擎构建，Node.js 使开发人员能够使用 JavaScript 进行服务器端脚本编写和构建可扩展的网络应用程序。

什么是 Node.js？

Node.js 由 Ryan Dahl 于 2009 年创建，旨在解决传统 Web 服务器在处理并发连接方面的局限性。它使用事件驱动的、非阻塞的 I/O 模型，使其轻量且高效，非常适合数据密集型的实时应用程序。

主要特性

• JavaScript 无处不在：在客户端和服务器端开发中使用同一种语言
• 事件驱动架构：围绕事件和回调构建，用于处理异步操作
• 非阻塞 I/O：并发处理多个操作，而不阻塞主线程
• NPM 生态系统：访问世界上最大的软件注册表，拥有超过 100 万个包
• 跨平台：可在 Windows、macOS 和 Linux 上运行
• 快速执行：基于 Google 的 V8 引擎构建，性能卓越

Node.js vs 传统服务器技术

传统服务器模型

请求 → 服务器线程 → 数据库 → 响应
(每个请求需要一个单独的线程)

Node.js 模型

请求 → 事件循环 → 非阻塞操作 → 响应
(单线程处理多个请求)

Node.js 的用例

理想应用

• 实时应用程序：聊天应用、游戏服务器、协作工具
• API 开发：RESTful API、GraphQL 服务器、微服务
• 单页应用程序：使用 React、Angular、Vue 构建的 SPA 后端
• 流式应用程序：视频/音频流、文件上传
• 物联网应用程序：处理传感器数据和设备通信
• 命令行工具：构建强大的 CLI 应用程序

不适用于

• CPU 密集型应用程序（图像处理、复杂计算）
• 需要大量服务器端渲染的应用程序
• 传统的多线程应用程序

Node.js 生态系统

核心组件

• V8 引擎：JavaScript 执行引擎
• libuv：用于异步 I/O 操作的 C 库
• 核心模块：内置模块，如 fs、http、path
• NPM：包管理器和注册表

流行的框架和库

• Express.js：极简的 Web 应用程序框架
• Koa.js：下一代 Web 框架
• Fastify：快速且低开销的 Web 框架
• Socket.io：实时双向基于事件的通信
• Mongoose：MongoDB 对象建模工具
• Sequelize：基于 Promise 的 SQL 数据库 ORM

事件循环和异步编程

Node.js 使用单线程事件循环来处理多个并发操作：

console.log('Start');

setTimeout(() => {
    console.log('Timeout callback');
}, 0);

setImmediate(() => {
    console.log('Immediate callback');
});

console.log('End');

// 输出：
// Start
// End
// Immediate callback
// Timeout callback

最佳实践

1. 拥抱异步编程：使用回调、Promise 和 async/await
2. 正确处理错误：始终处理异步操作中的错误
3. 使用环境变量：将配置存储在环境变量中
4. 遵循安全最佳实践：验证输入、使用 HTTPS、保持依赖项更新
5. 监控性能：使用性能分析工具和监控服务

常见误解

• "Node.js 不适合大型应用程序"：许多大公司成功使用 Node.js
• "Node.js 仅适用于实时应用程序"：它适用于多种类型的应用程序
• "单线程意味着没有并发"：Node.js 通过事件循环处理并发

下一步

在下一章中，我们将设置您的 Node.js 开发环境并安装必要的工具以开始构建应用程序。

实践练习

研究并列出三家在生产环境中使用 Node.js 的公司，并确定他们用它构建了哪些类型的应用程序。

关键要点

• Node.js 使 JavaScript 能够用于服务器端开发
• 事件驱动的、非阻塞的 I/O 模型提供了卓越的性能
• 拥有 NPM 包管理器的庞大生态系统
• 非常适合实时应用程序、API 和 I/O 密集型应用程序
• 理解异步编程对于 Node.js 开发至关重要