Node.js | 入門簡介

前言

三不五時常聽到人家在討論技術或是看文章總是會提到Node.js，對！就是聽到，但心中總是出現疑問，是「3小」～。
所以決定認認真真地去瞭解一下這門語言？技術？

首先看Node.js，是已經了解JavaScript基本「使用」的工程師來做學習會比較好上手，而有Server端經驗的當然就更好啦。
後面在學習過程中，會加入自己的理解方式還有比喻來幫助學習！對於自己的理解、比喻、觀念未必絕對正確！

JavaScript與你

拋開技術，我們先來聊聊你以及你和JavaScript的關系。

如果你和我一樣，那麼你很早就開始利用HTML進行「開發」，正因如此，你接觸到了這個叫JavaScript有趣的東西，而對於JavaScript，你只會基本的操作——為web頁面增加互動。

而你真正想要的是「實用的東西」，你想要知道如何建構複雜的Web站台，於是，你學習了諸如PHP、Ruby、Java這樣的程式語言，並開始書寫「後端」程式。

與此同時，你還始終關注著JavaScript，隨著透過一些對jQuery，Prototype之類技術的介紹，你慢慢了解到了很多JavaScript中的進階技能，同時也感受到了JavaScript絕非僅僅是window.open()那麼簡單。

不過，這些畢竟都是前端技術，盡管當想要增強頁面的時候，使用jQuery總讓你覺得很爽，但到最後，你頂多是個JavaScript用戶，而非JavaScript開發者。

於是，你覺得是時候該重新拾起既熟悉又陌生的JavaScript了。但是別急，寫Node.js應用是一件事情；理解為什麼它們要以它們書寫的這種方式來書寫則意味著——你要懂JavaScript。

問題來了：
由於JavaScript真正意義上以兩種，甚至可以說是三種形態存在(從中世紀90年代的作為對DHTML進行增強的小玩具，到像jQuery那樣嚴格意義上的前端技術，一直到現在的伺服器端技術)，因此，很難找到一個正確的方式來學習JavaScript，使得讓你書寫Node.js應用的時候感覺自己是在真正開發它而不僅僅是使用它。

因為這就是關鍵：
你本身已經是個有經驗的開發者，你不想透過到處尋找各種解決方案(其中可能還有不正確的)來學習新的技術，你要確保自己是透過正確的方式來學習這項技術。

伺服器端JavaScript (Node.js)

Node.js是什麼呢？根據官網的說法：

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Node.js® is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine.

「runtime」 指的是執行環境，就如同網頁上的JavaScript是在瀏覽器的JavaScript引擎上執行，Node.js就是一個能執行 JavaScript的環境，而V8則是主流瀏覽器 - Google Chrome的JavaScript引擎，負責解析、執行JavaScript，也就是負責實踐 ECMAScript規範中定義的部份；另外，V8是開源的專案，有興趣的讀者可以參照Google Git - V8。

Node.js以V8為核心，加上一系列C/C++的套件，成功的讓Server端也可以執行JavaScript。

JavaScript最早是運行在瀏覽器中，然而瀏覽器只是提供了一個上下文，它定義了使用JavaScript可以做什麼，但並沒有說太多關於JavaScript語言本身可以做什麼。事實上，JavaScript是一門完整的語言：它可以使用在不同的上下文中，其能力與其他同類語言相比有過之而無不及。

Node.js事實上就是另外一種上下文，它允許在後端(脫離瀏覽器環境)運行JavaScript程式。

要實現在後台運行JavaScript程式，程式需要先被解釋然後正確的執行。Node.js的原理正是如此，它使用了Google的V8虛擬機，來解釋和執行JavaScript程式。

除此之外，伴隨著Node.js的還有許多有用的模組，它們可以簡化很多重復的勞作，比如向終端輸出字串。

因此，Node.js事實上既是一個運行時環境，同時又是一個函式庫。

優點

但是，後端語言已經這麼多了，為什麼還要大費周章的將JavaScript移植到Server端呢？

這是因為JavaScript是一個事件驅動的語言，透過事件迴圈，能讓執行緒幾乎不會被卡住；而這樣的特性，非常適合用來接收高併發(High Concurrency)的請求。

例如在傳統的伺服器中，每個使用者的連接都會產生一個新的執行緒(看實作，不一定)，並佔據一定的效能，伺服器在高併發的情況下，很容易就會由於應接不暇而無法服務新的流量；但Node.js會將每個request變成事件迴圈中待處理的事件，主執行緒只負責承接、轉拋、回應，並持續的在事件迴圈中循環，一切都以事件為核心在驅動程式運行，自然也就不會出現執行緒卡死的現象。

當然，如果是商業邏輯複雜的後端程式，效能瓶頸不在流量的服務，Node.js就無用武之地；但在設計需要承接高流量，且處理邏輯不太複雜時，Node.js可能就會是個可以考慮的選項。

功能

前面提到，Node.js就是一個可以執行JavaScript的環境，而這個環境除了提供瀏覽器Web API實作的setTimeout、setInterval、console之外，也因為執行環境不同，有另外一系列的API供開發者使用，例如可以讀寫檔案的fs、處理網路請求的http、做加解密雜湊處理的crypto、設定叢集的cluster等等。

詳細的使用說明，可以參考Node.js 的官網文件

比喻：首先我所了解的是JavaScript基本上都是在瀏覽器上面執行，而Node.js就是建立一個可以執行JavaScript的環境；這是什麼意思？如果拿JDK比喻，應該比較容易了解。Java是透過JDK編譯、執行。而JavaScript不透過瀏覽器，也想要這樣編譯、執行，Node.js就是提供這樣的環境(脫離瀏覽器環境)~（有錯勿鞭）。

事件迴圈

由於JavaScript擁有單執行緒的特性，且為了讓執行緒不會被需要等待的同步程式卡住，必須透過事件迴圈的機制來實現這個目標。
瀏覽器中JavaScript的事件迴圈，可以參考此篇文章，其中有很大一部分是由瀏覽器完成的。
Node.js中則透過libuv來實現這部分的機制。不同於瀏覽器的事件迴圈，Node.js中的事件迴圈大致會有以下幾個階段：

相對於瀏覽器的事件迴圈多了好多個階段，但其實只是把所有的callback分成了四種：timers、I/O events、immediates、close handlers，並依照順序輪流執行，其他在概念上還是一樣的：每個階段有自己的Queue，輪到它時清空Queue，到下個階段，周而復始。

為避免主執行緒阻塞，poll階段可以設定執行上限，到達上限時就會將Queue內的東西移交到pending callbacks階段的Queue中，下一個事件迴圈時再接續執行。

比較需要注意的地方是，微任務佇列(microtask queue)在每個階段結束後都會執行、清空，順序是先清空process.nextTick的 callback，再執行其他的如Promise的callback。

常有人誤解process.nextTick，會想問例如「一個Tick是多久？」之類的問題，但其實Tick指的就是事件迴圈中的一個階段，因此時間是不固定的喔！

結語

Node.js在上述中絕對是不只這些的，這邊只有整理一些基本的概念，還有很多東西沒有特別提到，提太多你也不想學了(我就是…哈)；如果看不懂或是不了解，別著急。先看過知道有這東西，後面慢慢學習一步一腳印慢慢理解，最後必然突然開竅。

註：以上參考了
Node.js 是什麼？跟 JavaScript 有什麼關係
Node入門
狼叔：如何正确的学习Node.js