一、NodeJS簡介 NodeJS是開發伺服器後臺的東西，和PHP、JavaEE、python類似，和傳統的瀏覽器的關註DOM的JS完全不同，將JavaScript觸角伸到了伺服器端。內核是Chrome瀏覽器的V8引擎，解析JavaScript的效率是非常快的。創始人。在不升級伺服器配置的情況下 ...

一、NodeJS簡介

NodeJS是開發伺服器後臺的東西，和PHP、JavaEE、python類似，和傳統的瀏覽器的關註DOM的JS完全不同，將JavaScript觸角伸到了伺服器端。內核是Chrome瀏覽器的V8引擎，解析JavaScript的效率是非常快的。

創始人。

在不升級伺服器配置的情況下，如何用軟體手段來提升伺服器性能：Ryan Dahl大致的感覺到瞭解決問題的關鍵是要通過事件驅動和非同步I/O來達成目的。

傳統的伺服器模型：當我們做I/O操作的時候（I表示讀，O表示寫），CPU被磁碟操作阻塞了，此時我們稱這叫做“同步I/O（synchronous I/O），阻塞I/O（blocking I/O）”。

CPU會經常對磁碟驅動發出I/O命令

此時磁碟特別忙，CPU就歇著了。造成了資源浪費。上圖這種模式叫做“同步I/O”。

同步（synchronous）：當系統遇見了一個需要耗費大量時間的事情的時候，選擇死等。
非同步（Asynchronous）：當系統遇見了一個需要耗費大量時間的事情的時候，不死等，先做後面的事情，耗時事情做完之後，執行回調函數。

用PHP做一個例子：下麵程式中紅色部分是I/O操作，此時CPU被阻塞，此時為什麼不限做藍色計算部分？等紅色部分做完了用“回調函數”來顯示文件內容多好。

<?php
    //讀取文件
    $myfile = fopen("txt.txt", "r");
    //列印文件記憶體
    echo fread($myfile, filesize("txt.txt"));

    for($i = 2; $i < 100; $i++){
        $count = 0;
        for($j = 1; $j <= $i; $j++){
            if($i % $j == 0){
                $count++;
            }
        }
        if($count == 2){
            echo $i."<br/>";
        }
    }

    fclose($myfile);
?>

V8引擎來了。V8滿足他關於高性能Web伺服器的想象：

● 沒有歷史包袱，沒有同步I/O。不會出現一個同步I/O導致事件迴圈性能急劇降低的情況。

● V8性能足夠好，遠遠比Python、Ruby等其他腳本語言的引擎快。

● JavaScript語言的閉包特性非常方便，比C中的回調函數好用。

創始人Ryan Dahl想到了用V8引擎內核，用JS當做語言去開發服務端程式。

下麵是Nodejs的畫風，Nodejs不是語言，語言是JavaScript，Nodejs是一個平臺，讓我們的JS可以運行在服務端的平臺。

var fs = require("fs");
fs.readFile("./txt.txt" ,function(err, data){
    console.log(data.toString());
})

for(var i = 2; i < 100; i++){
    count = 0;
    for(var j = 1; j <= i;j++){
        if(i % j == 0){
            count++;
        }
    }
    if(count == 2){
        console.log(i)
    }
}

紅色的I/O操作沒有將藍色計算操作阻塞，稱為“Non-Blocking I/O”非阻塞I/O。紫色語句是回調函數。

官網：https://nodejs.org/en/

中文：http://nodejs.cn/

NodeJS是一個JS運行環境，它構建在chrome的V8引擎上。使用了事件驅動、非阻塞I/O模型，使它輕量並且方便。NodeJS有一個全球最大的包生態系統npm。

Node.js使JavaScript的觸角伸到了伺服器開發中，在Node的世界中，我們關心的不再是用JS操作網頁上的DOM、製作交互動畫、表單驗證……而是伺服器端的事情：HTTP請求的處理、GET請求和POST請求、資料庫增刪改查、cookie和session等等。

Node.js的特點：單線程、非阻塞非同步I/O、事件驅動。

Nodejs是JS的運行環境，它構建在Chrome的V8引擎上。

Nodejs是一個小極客，追求極致的伺服器性能，劍走偏鋒的產物。

與其很多服務員閑著，還不如一個服務員100%的工作。

二、NodeJS的安裝

NodeJS和Java虛擬機一樣，是跨平臺的，也就是說只要寫一份代碼，可以運行在任何平臺上。

去NodeJS官網下載：

安裝的歡迎界面

同意協議

安裝路徑全程不能有中文。

事實上很多軟體公司已經去中文化，文檔都是英語的文件名，文件夾都是英語的。

這個界面不需要改變任何的配置，但是要知道：這裡安裝了4個東西。

點擊下一步就開始安裝了

系統的防火牆，選擇是

nodejs已經被成功的安裝。

安裝完畢之後，按windows鍵加R鍵（run），輸入cmd（表示commond命令）按回車：

這是系統的密令提示符，可以輸入類似DOS的命令。但是現在要輸入

node -v

追求以下真理，安裝過程，到底發生了什麼？發現了一個Nodejs程式：

我們發現系統的環境變數中，已經添加了這個路徑：

系統的環境變數可以保證我們的node在任意CMD盤符下可以被運行。

nodejs在windows中是一個exe程式。

三、運行Nodejs程式

在c盤創建一個nodejs_study文件，然後寫01.js文件

將文件拖拽到瀏覽器中不能執行的。

因為js的執行需要宿主環境（runtime），目前我們只知道一個環境：瀏覽器+HTML環境。

想要運行01.js程式：

<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title>Document</title>
</head>
<body>
</body>
<script type="text/javascript" src="01.js"></script>
</html>

瀏覽器會渲染html就能執行js。

NodeJS是一個全新的JS宿主環境runtime。也就是說可以用node運行js程式，而不需要html和瀏覽器。

打開CMD，首先註意游標所在盤符位置：

01.js文件不在C:\Users\admin>中，而是在C:\nodejs_study，所以要用cd命令來切換游標所在盤符位置：

當用cd切換到01.js所在目錄時，此時可以用node命令執行js文件：

也就是說，運行js文件的時候：

① 要保證游標所在位置正確

② 運行誰，就node誰。

為了快速打開正確游標所在位置，此時有奇淫技巧：

要求大家，在運行node程式的時候，必須進入準確的盤符，不能使用絕對路徑：

最快的運行node程式的方法就是使用visual studio code，或者webstrom。直接按F5，IDE（編程工具）內置的控制台會輸出結果。

CMD的命令：
cls
清屏。

cd ..
回退到上一級文件夾

cd 文件夾名字
進入這個文件夾

dir
列出當前目錄中所有的文件

↑上箭頭
重覆上一條指令。

四、NodeJS內置模塊

4.1 fs模塊

NodeJS沒有自己的語法，JS能寫什麼，node就能運行什麼

但是要註意，僅限於JS語言核心部分。DOM、BOM不能用，node沒有瀏覽器的那些東西。

document.getElementById("box");
window
alert()

但是可以用定時器

setInterval(function(){
    console.log(Math.random());
},100)

按ctrl+c可以打斷Nodejs程式的執行。

Nodejs中提供了很多內置模塊，幫助我們開發，可以提供瀏覽器所不具備的功能，模塊是內置的，不需要額外安裝。從fs內置模塊學起，fs是file system文件系統的意思，提供了對文件的所有操作

// require表示得到，引入fs內置模塊，file system文件系統模塊
var fs = require("fs");

//fs模塊有個方法叫readFile，可以非同步讀文件內容
//這個函數是非同步函數，也就是說讀取文件不會阻塞CPU執行，所以讀取到的內容通過回調函數返回
//err參數：錯誤信息，沒有錯誤將返回null
//data參數：返迴文件的內容
fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    if(err){
        console.log("文件讀取錯誤！");
        return;
    }
    //讀取的是信息流，是Buffer是緩衝的二進位，用toString()轉為字元串
    console.log(data.toString());
});

利用fs.readFile()這個API來讀取文件，並且是非同步讀取文件，這裡註意兩個事情：

1）第一個參數是路徑，必須以"./"開頭，表示從相對於當前的cmd盤符位置去讀取文件。

2）第二個參數是回調函數，註意回調函數中提供了兩個參數，分別是err和data。註意，nodejs中的所有回調函數的第一個參數都是err對象，表示錯誤。如果沒有錯誤，這個對象是null。

要會看API：https://nodejs.org/dist/latest-v6.x/docs/api/

var fs = require("fs");

fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

fs.readFile("./test2.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

fs.readFile("./test3.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());
});

在Nodejs中要適應回調套回調函數的寫法：

var fs = require("fs");

fs.readFile("./test1.txt",function(err,data){
    console.log(data.toString());

    fs.readFile("./test2.txt",function(err,data){
        console.log(data.toString());

        fs.readFile("./test3.txt",function(err,data){
            console.log(data.toString());
        });
    });
});

4.2 http模塊

用http模塊，Nodejs可以開發伺服器。創建伺服器的API要自己背誦記憶一下，不過，後面講解Express，極大簡化伺服器的創建：

var http = require('http'); //讀取內置http模塊，這個模塊提供了http服務

//創建一個伺服器，是非同步函數，事實上node中基本所有函數都是非同步的
var server = http.createServer(function(req,res){
    //req表示request用戶的請求
    //res表示response伺服器的響應

    //設置響應報文頭，讓類型變為html並且是utf8編碼
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
    //頁面上輸出內容，輸出內容用write，end表示結束！
    res.end("<h1>你好，我是nodejs開發的伺服器！</h1>");
});

//監聽3000埠，預設是80埠，但80被Apache占用了，所以改用3000
server.listen(3000,function(err){
    if(err){
        console.log("伺服器開啟失敗！");
        return;
    }
    console.log("伺服器開啟成功，在3000埠，快打開瀏覽器看看吧！");
});

此時CMD會被掛起，按ctrl+c打斷（打斷之後，伺服器也打不開了）

我們來驗證程式確實在伺服器上運行的：　

var http = require('http');

var server = http.createServer(function(req,res){
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
    res.end("<h1>你好，我是nodejs開發的伺服器！已經誕生了"+ (3 + 3) +"年了</h1>");
});

server.listen(3000);

在瀏覽器中，看不到後端node的源代碼：

原因是Nodejs執行在伺服器端，語句在伺服器被執行、編譯，此時發給瀏覽器的就是執行之後、編譯後的純文本了，不含有計算的。

兩個問題：

1、我用Nodejs搭建的伺服器，訪問者也必須安裝nodejs嗎。

不需要的，因為nodejs是伺服器程式，生成的內容僅需要瀏覽器就能訪問

2、我們用高級ES6語法書寫Nodejs程式，必須用高級瀏覽器訪問嗎。

不需要的，因為Nodejs程式不在瀏覽器執行。

req表示request用戶的請求，訪問者的所有必要信息在req中存儲，比如

req.url
表示訪問路徑

req.connection.remoteAddress
表示訪問者的ip地址

res表示response伺服器的響應，伺服器應該給與的反饋。
res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");
設置HTTP下行報文體

l res.end() 、res.write()負責寫下行報文體（就是網頁）。

res.end()結束響應，告訴客戶端所有消息已經發送完畢，當所有要返回的內容發送完畢時，該函數必須被調用一次，如果不調用該函數，客戶端將永遠處於等待狀態。

var http = require('http');

var server = http.createServer((req,res)=>{
    res.setHeader("Content-type", "text/html;charset=UTF8");

    //頁面顯示的內容
res.write("<h1>hello world！</h1>");
    res.write("<ul>");
    res.write("<li>Nodejs</li>");
    res.write("<li>npm</li>");
    res.write("<li>Express</li>");
    res.write("<li>Mongodb</li>");
    res.write("</ul>");
    res.end(); //必須結束，否則本次操作不結束，瀏覽器顯示為載入中
});

server.listen(3000);

五、NodeJS特點

5.1單線程

寫一段程式，證明NodeJS是單線程的：

var http = require("http");

//在伺服器外面定義一個變數a
var a = 0;

var server = http.createServer(function(req,res){
a++;
    res.end(a.toString());
});

server.listen(3000)

我們發現不是每個訪問者來了都有新的a值，而是全班共用一個a，每個人訪問的時候看到的都是已經被刷過的a值。

var http = require("http");

var server = http.createServer(function(req,res){
    var a = ~~(Math.random() * 1000);

    if(a == 38){
        throw new Error("有人踩地雷了，此人IP：" + req.connection.remoteAddress);
    }

    res.end("<h1>"+ a +"</h1>");
});

server.listen(3000)

在Java、PHP或者.net等伺服器端語言中，會為每一個客戶端連接創建一個新的進程。而每個進程需要耗費大約2MB記憶體。也就是說，理論上一個8GB記憶體的伺服器可以同時連接的最大用戶數為4000個左右。要讓Web應用程式支持更多的用戶，就需要增加伺服器的數量，而Web應用程式的硬體成本當然就上升了。

打個比喻，PHP假如是一個餐館，那麼就是一個這樣的餐館：來一個用戶，它就給你新招聘一個服務員，專門伺候你。你點菜的時候，這個服務員幫你點菜，你開始吃了，你這個服務員就閑置。這就造成了大量的浪費，憑什麼閑置服務員，為什麼不去服務別人？

Node.js不為每個客戶連接創建一個新的線程，而僅僅使用一個線程。當有用戶連接了，就觸發一個內部事件，通過非阻塞I/O、事件驅動機制，讓Node.js程式巨集觀上也是並行的。使用Node.js，一個8GB記憶體的伺服器，可以同時處理超過4萬用戶的連接。

打個比喻，Node.js假如是一個餐館，那麼就是一個這樣的餐館：總共就一個服務員，A用戶來了，幫A用戶點菜，B用戶來了，B用戶稍微被阻塞一下，A點完菜之後，廚師開始做，服務B，B開始點菜，點菜的時候A的菜做好了，給B點完菜之後再去給A端菜，A開始吃，此時C來了，說了句歡迎光臨之後，“您看看菜單先”，就去給B端菜去了，B開始吃上了，此時C開始點菜……。

微觀上，A、B、C不是並行的，但是巨集觀上他們是並行的！

另外，單線程的帶來的好處，還有操作系統完全不再有線程創建、銷毀的時間開銷。

5.2非同步I/O特性

再來一個案例，用戶訪問頁面的時候，伺服器要讀取兩個文件，此時用console查看唯一的服務員如何工作：

var server = http.createServer((req,res) => {
     //用戶訪問的時候執行的語句。
    console.log(req.connection.remoteAddress + "進門了！我招呼他去！");
    res.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF8");

    console.log(req.connection.remoteAddress + "用戶開始讀1號文件");
     fs.readFile("./test1.txt",(err,data1) => {
         console.log(req.connection.remoteAddress + "用戶讀完畢1號文件，開始讀2號文件");
         fs.readFile("./test2.txt",(err,data2) => {
             console.log(req.connection.remoteAddress+"用戶讀完2號文件，開始發送response");
             
             res.write("<h1>" + data1.toString() +"</h1>");
             res.write("<h1>" + data2.toString() +"</h1>");
             res.end("");
         });
     });
});

你I/O的時候CPU並沒有被阻塞，去伺候別人，當別人也I/O了此時執行你的回調函數。

綜上所述，nodejs是一個服務員在伺候所有人，所以擅長I/O越多的業務。I/O越多，效率越高，nodejs不會錯亂，採用就是事件環機制，也叫事件驅動機制，nodejs不擅長計算多的業務，因為給一個用戶計算去了，此時唯一的線程就被阻塞了，其他用戶進來就等待。

比如下麵的程式，紅色的部分是計算水仙花數，計算很複雜，但是是同步的，所以小服務員就被阻塞了：

var server = http.createServer((req,res) => {
     //用戶訪問的時候執行的語句。
    console.log(req.connection.remoteAddress + "進門了！我招呼他去！");
    console.log(req.connection.remoteAddress + "開始計算水仙花數了！");

    for(var i = 100 ; i <= 999 ; i++){
        // 給三位數拆分成三個單獨的數
        var ge = i % 10;
        var shi = parseInt(i / 10) % 10;
        var bai = parseInt(i / 100);
        // 計算三次方的和
        var sum = Math.pow(ge,3) + Math.pow(shi,3) + Math.pow(bai,3);
        // 判斷輸出
        if(sum == i){
            console.log(req.connection.remoteAddress + "計算出了水仙花數" + i);
        }
    }
    res.setHeader("Content-Type","text/html;charset=UTF8");

    console.log(req.connection.remoteAddress + "開始讀取文件");
     fs.readFile("./test1.txt",(err,data1) => {
         console.log(req.connection.remoteAddress + "讀取文件完畢，開始輸出響應流");
        res.write("<h1>" + data1.toString() +"</h1>");
        res.end("");
     });
});