一、什么是 Node.js

Node.js 是一个基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行时环境，可以用来开发服务器端和网络应用。

1. 非阻塞和事件驱动：Node.js 使用事件驱动和异步编程模型，能够处理大量并发请求，提高了应用程序的性能和吞吐量。
2. 单线程：Node.js 使用单线程的事件循环机制，通过非阻塞 I/O 操作实现高并发处理。
3. 轻量和高效：Node.js 运行时环境很轻量，启动快速，并且能够处理大量的并发连接。
4. 跨平台：Node.js 可以在多个操作系统上运行，如 Windows、Mac 和 Linux。
5. 丰富的模块生态系统：Node.js 拥有丰富的模块和包管理器 npm，可以方便地引用和管理各种功能模块。
6. 可扩展性：Node.js 通过模块化的方式支持代码的重用和组件化开发，使得应用程序易于扩展和维护。

通过这些特点，Node.js 成为了开发高性能、高并发的网络应用和服务器端应用的首选。

主要用途和功能：

1. ‌服务器端开发‌：Node.js 主要用于构建高性能、高并发的网络服务器，如 HTTP 服务器。‌2
2. ‌实时应用‌：适合于开发实时交互应用，如聊天室、实时协作工具等。
3. ‌API 服务‌：常用于构建 RESTful API 服务器。
4. ‌工具脚本‌：可以用来编写各种自动化脚本和命令行工具。 :::

性能优化

• 非阻塞 I/O：Node.js 是基于事件驱动和非阻塞 I/O 模型的，这意味着它可以同时处理大量的并发请求。通过使用回调函数和事件监听器，Node.js 可以在等待 I/O 操作完成时继续处理其他请求，从而提高性能和吞吐量。
• 异步编程：利用 JavaScript 的异步编程能力，可以通过使用异步 API、Promise 和 async/await 等技术，避免阻塞操作，提高代码的执行效率和响应能力。
• 多进程和集群：使用 Node.js 的集群模块（例如cluster模块）可以创建多个工作进程，以利用多核处理器和额外的计算资源，提高性能和负载均衡能力。
• 代码优化：优化 Node.js 应用程序的代码结构和算法，避免不必要的计算和复杂度高的操作，以提高代码的执行效率和响应速度。
• 使用高效的库和工具：选择高效的第三方库和工具，如 Express.js、Fastify、Redis 等，它们可以提供更好的性能和更高的吞吐量。

二、介绍几个重要概念

1、NPM 包管理器

npm（Node Package Manager） 是 Node.js 的标准包管理器，用于安装、发布、管理包依赖关系、以及运行某些脚本。类似于 java 中的 maven。

2、阻塞、非阻塞执行

阻塞 是当 Node.js 进程中的其他 JavaScript 的执行必须等到非 JavaScript 操作完成时。 发生这种情况是因为在发生 阻塞 操作时事件循环无法继续运行 JavaScript。一般来说，常见的阻塞场景，定时器（setInterval）、计时器（setTimeout）、异步请求（Ajax、Promise等）、I/O流等。

非阻塞执行 指的是异步编程，Node.js 遇到阻塞性的代码时，将其交给操作系统，并立即执行下一条代码，等待操作系统执行完成后，操作系统会通知 Node.Js，然后执行相应的回调函数

3、异步编程

在 Node.js 中，异步编程是核心的特性之一，是为了解决代码阻塞，提高运行效率的重要手段。Node.js 基于 事件循环 、回调函数 机制或 Promises、async/await等Javascript，来实现非阻塞操作。

异步编程意味着在执行 I/O（输入/输出）操作时，程序不会阻塞当前线程去等待操作完成，而是继续执行其他任务，并在 I/O 操作完成时通过回调、事件监听器或 Promise 的 then 方法来处理结果。

4、回调

回调是一种异步编程的实现。我们通过给阻塞性的函数的传入一个函数作为参数，等该阻塞函数执行完毕时，我们触发该回调函数来实现对结果的处理，这个传入函数叫做回调函数。他可以用来处理异步操作，避免代码阻塞，并且可以进行错误处理，同时也可以一定程度上实现逻辑走向的控制管理

// 回调函数
function callback () {
  ....
}
function doing(param, callback) {
  Vue.ajax(param).then((res)=>{ // 假如 Vue.ajax是个异步接口请求
    callback(res); // 执行回调函数callback，处理结果res
  })
}

5、事件模块

事件模块和 Node.js 的事件循环是两回事。

事件模块是作为 Node.js 代码执行层面的一种用来监听事件、触发操作、模块间传递消息的机制。

而事件循环是 Node.js 框架用来实现并发和异步编程的的一种机制。

6、路由和中间件

路由 指的是将一个 URL 路径和一个资源的映射关系。路由可以指向服务器中一个确定的静态资源（如网页、css、js、图片等），也可以指向服务器开放的服务接口。

中间件 指的是在路由的请求和处理过程中，插入的一段处理逻辑，一般是一个函数或者一组函数，用来执行一些预处理或者后处理操作，比如修改请求报文，处理响应报文，错误处理，身份验证，日志记录。

7、缓存

• 模块缓存： 我们在引入模块时，Node.js 会先去缓存中寻找该模块，如果找不到就去工程下寻找该模块，找到并引入以后，将依赖放入缓存中。

• 内存缓存： 内存缓存指的是缓存业务数据，我们可以使用Object和map来实现一个数据对象来临时存放着这些业务数据。

• 数据缓存： 如果需要实现对数据库、外部 API、或者一些 耗时的网络、IO 操作 ，我们可以引入一些第三方库（redis、lru-cache）来解决。

模块缓存是 Node.js 提供的一种包加载的机制，以提高开发过程中寻包的效率，而内存缓存和数据缓存则是业务层面的一种设计。

8、线程池

线程池由 libuv 库处理。libuv 是一个多平台 C 库，它支持基于异步 I/O 的操作，例如文件系统、网络和并发。通过线程池可以实现并发处理，提高系统的吞吐量和响应能力。

线程池利用计算机逻辑核的并行处理能力来执行多个任务，合理配置线程池的大小可以充分利用计算机的多核处理能力，提高系统的并发性和性能‌。

Node.js是基于单线程事件循环的，但是它使用线程池来处理某些任务，例如CPU密集型操作或需要进行阻塞式I/O的任务。线程池允许Node.js同时执行多个阻塞式操作，而不会阻塞事件循环本身。

当Node.js需要执行阻塞式I/O或CPU密集型操作时，它会将这些任务委派给线程池中的线程进行处理。这些线程对于Node.js来说是透明的，它们会在后台进行处理，并在完成后将结果返回给事件循环。这样，事件循环就不会被阻塞，其他请求仍然可以得到及时处理和响应。

总结起来，Node.js通过事件循环和线程池的机制实现了高效的并发处理。事件循环通过非阻塞I/O的方式处理大量并发请求，而线程池可以处理一些需要阻塞式I/O或CPU密集型操作的任务，以保持事件循环的高效运行。

三、内置变量

1、global

Node.js 中的 Global 全局对象，它是所有全局变量的容器

2、__dirname

__dirname 与 require 类似，都是 Node.js 环境中的'全局'变量

__dirname 保存着 当前文件所在目录的绝对路径 ，可以使用 __dirname 与文件名拼接成绝对路径

代码示例：

let data = fs.readFileSync(__dirname + "/data.txt");
console.log(data);

使用 fs 模块的时候，尽量使用 __dirname 将路径转化为绝对路径，这样可以避免相对路径产生的 bug

3、__filename

__dirname 保存着 当前文件的绝对路径。例如：在 目录下执行该文件 node example.js

console.log(__filename);
// Prints: /Users/mjr/example.js
console.log(__dirname);
// Prints: /Users/mjr

四、主要的内置模块

以下是几个常用的模块：

• fs：文件系统模块，用于文件的读取、写入、创建、删除等操作，以及文件夹的创建和删除。
• path： 路径处理模块，用于处理和转换指定的文件路径。
• http：HTTP 模块，用于创建 HTTP 服务器，处理 HTTP 请求。
• https：HTTPS 模块，用于创建 HTTPS 服务器。
• events：事件模块，用于 Node.js 事件模型的核心，用于触发和处理事件。
• stream：流模块，用于流式数据处理。
• url：URL 处理模块，用于解析 URL 字符串。
• util：实用工具模块，包含一些常用的工具函数，如util.promisify()等。
• zilb ：压缩模块，用于实现 Gzip 和 Deflate/Inflate 算法。
• os：操作系统 用于获取系统信息，如 CPU 、线程和内存使用情况。
• crypto ：加密模块，用于常见的加密、解密、签名、验证等算法的相关操作。

更新日志

2025/8/24 08:17

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• e7112-1于 2025/8/24