[NodeJS] NodeJS運行原理簡記

来源:https://www.cnblogs.com/feixianxing/p/18289745/nodejs-v8-libuv-eventloop-eventemitter-
-Advertisement-
Play Games

NodeJS是一個基於V8引擎和libuv的JavaScript運行時,適用於輕量級和高效的數據密集型Web應用。其單線程、非阻塞IO模型依賴事件迴圈和線程池管理非同步任務。使用NodeJS開發需避免阻塞主線程,正確處理事件和錯誤。 ...


NodeJS的基本組成

NodeJS是JavaScript運行時,主要由V8引擎和libuv組成,其中V8使用 javascript 和 c++ 編寫,而libuv是純 c++ 編寫的,二者都是開源的。

image-20240707155536398

V8引擎用於將 javascript 代碼轉換為電腦可以執行的機器碼;

而libuv則負責完成非同步IO、與操作系統交互(文件系統和網路模塊)、事件迴圈、線程池等等。

Node還有其它模塊:

  • http-parser:用於解析http;
  • c-ares:用於處理DNS請求;
  • OpenSSL:用於加密和安全編程;
  • zlib:與壓縮有關。

總而言之,NodeJS相當於Javascript和操作系統之間的一個抽象層,為開發人員提供了API,使得開發人員可以編寫純JavaScript代碼來操控操作系統。

NodeJS的特點

  • 單線程,基於事件驅動的非阻塞IO模型,使得NodeJS非常輕量級和高效;
  • 適用於需要快速且可擴展的數據密集型Web應用程式,例如:
    • 帶有資料庫的API(最好是像MongoDB這樣的NoSQL資料庫);
    • 數據流式傳輸
    • 實時聊天應用
    • 服務端Web應用(例如使用Pug這種模板引擎的模式)
  • 不適用於CPU密集型的服務端處理任務,例如圖像處理、視頻轉換、文件壓縮等等。

NodeJS程式的工作流程

NodeJS工作在單線程中,在開發後端服務的時候,應該時刻註意不要阻塞這個線程。

在啟動NodeJS進程之後,主線程的工作流程如下:

  1. 初始化程式 initialize program
  2. 執行頂層代碼 execute top-level code
  3. 獲取依賴模塊 require modules
  4. 註冊回調事件 register event callbacks
  5. 啟動事件迴圈 start event loop

事件迴圈是整個Node應用的核心,只能應付簡單的任務,開銷較大的任務不能在事件迴圈中執行,否則會阻塞主線程(對於後端服務來說是致命的)。

開銷較大的任務實際上會被卸載到libuv提供的線程池中執行,線程池預設的數量是4,可以配置,至多128個。(配置項是process.env.UV_THREADPOLL_SIZE

如何卸載任務和卸載哪些任務到線程池是由Node處理的,與開發人員無關。會被卸載到線程池執行的任務是計算開銷比較大的,比如:

  1. 文件系統API
  2. 與密碼學相關的API
  3. 與壓縮有關的操作
  4. DNS查詢

事件迴圈

Node中的事件迴圈分為多個階段,每個階段都有對應的回調隊列,每次到達一個階段,會執行隊列里的任務。

當隊列被清空或者執行一定數量的任務後,則會進入下一個階段。

具體流程如下:

詳細的總結可以看官方文檔:Node.js — The Node.js Event Loop (nodejs.org)

或者可以看我之前寫的一篇博客:[NodeJS] NodeJS事件迴圈 - feixianxing - 博客園 (cnblogs.com)

graph TD; start-->timers; timers==>pending[pending callbacks]; pending==>idle[idle, prepare]; idle==>poll[poll callbacks]; poll==>check; check==>close[close callbacks]; close==>if[Any pending timers or I/O tasks?]; if-->|YES|timers; if-->|NO|exit[exit program]; incoming[incoming: connections, data, etc.]-.->poll

對於剛開始嘗試使用NodeJS開發後端應用的前端開發人員來說,使用NodeJS編寫服務端代碼有以下註意事項:

  1. 在回調函數中使用fscryptozlib的API都應該使用非同步的,因為這時已經進入事件迴圈階段了,不能阻塞;而在頂層同步代碼的範圍內,則可以根據情況選擇同步或者非同步API。

    案例:有一個介面,它的響應與一個較大的文件有關,而這個文件的內容是不變的。假如每次請求都去非同步地讀取這個文件內容,然後再返回的話,其實很耗費時間,可以考慮在啟動伺服器的時候就同步/非同步的讀取文件內容保存到一個變數里,後續每次請求只需要拿變數的數據就OK了(其實就是做了個緩存,不需要每次請求都去磁碟找內容,在服務啟動的時候就把內容先讀到記憶體了)。

  2. 不要執行複雜的計算(即時間複雜度高的演算法);

  3. 謹慎處理複雜對象的JSON序列化;

  4. 不要使用複雜的正則表達式;

  5. 將耗時任務卸載給線程池或者使用child.processes

總結:核心思想就是不要阻塞主線程,因為來自所有用戶的所有請求都通過主線程處理,一旦阻塞基本上服務就廢了。

事件驅動架構

NodeJS提供了一個events模塊,其中有一個類是EventEmitter,這個類是NodeJS事件驅動架構的核心,很多其它NodeJS的核心類都繼承了這個類。

http模塊中的 server 就是繼承了EventEmitter,因此有相關的 on 方法:

const server = http.createServer();
server.on('request', (req, res)=>{
 console.log('Request received');
 res.end('Request received');
});

EventEmitter是基於發佈/訂閱模式設計的:

  • 發佈者Emitters通過emit方法發佈指定名稱的事件;
  • 訂閱者Listeners通過on方法訂閱指定名稱的事件並註冊回調函數。

簡單地介紹發佈/訂閱模式:發佈者和訂閱者之間是鬆散耦合的,它們互相不知道對方的存在,僅通過中間的消息代理進行通信。

EventEmitter使用指南

  1. 限制監聽器數量:一個事件如果有太多監聽器會占用大量記憶體。可以使用 setMaxListeners 方法來控制最大監聽器數量。

    const EventEmitter = require('events');
    const emitter = new EventEmitter();
    emitter.setMaxListeners(10); // 設置最大監聽器數量為10
    
  2. 正確處理錯誤:始終提供錯誤監聽器以捕獲和優雅地處理錯誤;如果沒有監聽錯誤事件,emit('error')會拋出異常,並列印調用堆棧,結束進程。

  3. 移除不再使用的監聽器:在不再需要時清理監聽器,以釋放資源。

  4. 使用描述性的事件名稱:使用有意義且描述性的事件名稱,使代碼更加可讀和易於維護。

參考

[1] B站 NodeJS 教學視頻
[2] Events | Node.js v22.4.0 Documentation
[3] Node.js——The Node.js Event Loop
[4] [NodeJS] NodeJS事件迴圈 - feixianxing - 博客園
[5] geeks for geeks: What is EventEmitter in Node.js ?


您的分享是我們最大的動力!

-Advertisement-
Play Games
更多相關文章
  • 在iOS開發中,UITableView和UICollectionView是兩個非常核心的用於展示集合數據的UI組件。它們都能以列表的形式展示數據,但各自的特點和使用場景有所不同。 UITableView UITableView用於展示和管理垂直滾動的單列數據列表。它是以行的形式展示數據,每行(cel ...
  • 咱們國內現在手機分為兩類,Android手機與蘋果手機,現在用的各類APP,為了手機的使用安全,避免下載到病毒軟體,官方都極力推薦使用手機自帶的應用商城進行下載,但是國內Android手機品類眾多,手機商城各式各樣,做不到統一,所以Android的APP上架得一個一個平臺去申請上架,一直讓開發人員頭... ...
  • UINavigationController 是 iOS 中用於管理視圖控制器層次結構的一個重要組件,通常用於實現基於堆棧的導航。它提供了一種用戶界面,允許用戶在視圖控制器之間進行層次化的導航,例如從列表視圖到詳細視圖。 UINavigationController 的主要功能 管理視圖控制器堆棧: ...
  • UITabBarController 是 iOS 中用於管理和顯示選項卡界面的一個視圖控制器。它允許用戶在多個視圖控制器之間進行切換,每個視圖控制器對應一個選項卡。 主要功能 管理多個視圖控制器: UITabBarController 管理一個視圖控制器數組,每個視圖控制器對應一個選項卡。 顯示選項 ...
  • 在MVC模型中,V指view,負責用戶界面的顯示、處理用戶輸入,並將輸入傳遞給控制器。C是指ViewController,充當模型和視圖之間的中介。控制器接收用戶輸入,處理用戶請求,並將結果傳遞給視圖以更新顯示。本文詳細介紹在iOS開發中UIView與UIViewController的生命周期。 U ...
  • ‍ 寫在開頭 點贊 + 收藏 學會 理解 forEach JavaScript 的forEach方法是一種流行的數組迭代工具。它為每個數組元素執行一次提供的函數。但是,與傳統的for 和 while迴圈不同,forEach它被設計為對每個元素執行該函數,沒有內置機制來提前停止或中 ...
  • 本文介紹了NodeJS中流(Stream)的概念、類型和應用。流通過將數據分成小塊進行處理,優化了記憶體使用和數據處理效率。文章涵蓋了四種基本流類型:可讀流、可寫流、雙工流和轉換流,並通過實例代碼演示瞭如何使用流進行高效的數據傳輸和處理。 ...
  • title: Nuxt框架中內置組件詳解及使用指南(三) date: 2024/7/8 updated: 2024/7/8 author: cmdragon excerpt: 摘要:“Nuxt 3框架中與組件的深度使用教程,包括如何使用這兩個組件進行頁面導航和載入指示的自定義配置與實戰示例。” ca ...
一周排行
    -Advertisement-
    Play Games
  • 通過WPF的按鈕、文本輸入框實現了一個簡單的SpinBox數字輸入用戶組件並可以通過數據綁定數值和步長。本文中介紹了通過Xaml代碼實現自定義組件的佈局,依賴屬性的定義和使用等知識點。 ...
  • 以前,我看到一個朋友在對一個系統做初始化的時候,通過一組魔幻般的按鍵,調出來一個隱藏的系統設置界面,這個界面在常規的菜單或者工具欄是看不到的,因為它是一個後臺設置的關鍵界面,不公開,同時避免常規用戶的誤操作,它是作為一個超級管理員的入口功能,這個是很不錯的思路。其實Winform做這樣的處理也是很容... ...
  • 一:背景 1. 講故事 前些天有位朋友找到我,說他的程式每次關閉時就會自動崩潰,一直找不到原因讓我幫忙看一下怎麼回事,這位朋友應該是第二次找我了,分析了下 dump 還是挺經典的,拿出來給大家分享一下吧。 二:WinDbg 分析 1. 為什麼會崩潰 找崩潰原因比較簡單,用 !analyze -v 命 ...
  • 在一些報表模塊中,需要我們根據用戶操作的名稱,來動態根據人員姓名,更新報表的簽名圖片,也就是電子手寫簽名效果,本篇隨筆介紹一下使用FastReport報表動態更新人員簽名圖片。 ...
  • 最新內容優先發佈於個人博客:小虎技術分享站,隨後逐步搬運到博客園。 創作不易,如果覺得有用請在Github上為博主點亮一顆小星星吧! 博主開始學習編程於11年前,年少時還只會使用cin 和cout ,給單片機點點燈。那時候,類似async/await 和future/promise 模型的認知還不是 ...
  • 之前在阿裡雲ECS 99元/年的活動實例上搭建了一個測試用的MINIO服務,以前都是直接當基礎設施來使用的,這次準備自己學一下S3相容API相關的對象存儲開發,因此有了這個小工具。目前僅包含上傳功能,後續計劃開發一個類似圖床的對象存儲應用。 ...
  • 目錄簡介快速入門安裝 NuGet 包實體類User資料庫類DbFactory增刪改查InsertSelectUpdateDelete總結 簡介 NPoco 是 PetaPoco 的一個分支,具有一些額外的功能,截至現在 github 星數 839。NPoco 中文資料沒多少,我是被博客園群友推薦的, ...
  • 前言 前面使用 Admin.Core 的代碼生成器生成了通用代碼生成器的基礎模塊 分組,模板,項目,項目模型,項目欄位的基礎功能,本篇繼續完善,實現最核心的模板生成功能,並提供生成預覽及代碼文件壓縮下載 準備 首先清楚幾個模塊的關係,如何使用,簡單畫一個流程圖 前面完成了基礎的模板組,模板管理,項目 ...
  • 假設需要實現一個圖標和文本結合的按鈕 ,普通做法是 直接重寫該按鈕的模板; 如果想作為通用的呢? 兩種做法: 附加屬性 自定義控制項 推薦使用附加屬性的形式 第一種:附加屬性 創建Button的附加屬性 ButtonExtensions 1 public static class ButtonExte ...
  • 在C#中,委托是一種引用類型的數據類型,允許我們封裝方法的引用。通過使用委托,我們可以將方法作為參數傳遞給其他方法,或者將多個方法組合在一起,從而實現更靈活的編程模式。委托類似於函數指針,但提供了類型安全和垃圾回收等現代語言特性。 基本概念 定義委托 定義委托需要指定它所代表的方法的原型,包括返回類 ...