Node.js：创建应用+回调函数（阻塞/非阻塞）

Posted 2020-11-03 古兰精

一、创建应用

　　如果我们使用php来编写后端的代码时，需要Apache 或者 nginx 的HTTP 服务器，并配上 mod_php5 模块和php-cgi。从这个角度看，整个"接收 HTTP 请求并提供 Web 页面"的需求根本不需要 PHP 来处理。

　　不过对 Node.js 来说，概念完全不一样了。使用 Node.js 时，我们不仅仅在实现一个应用，同时还实现了整个 HTTP 服务器。事实上，我们的 Web 应用以及对应的 Web 服务器基本上是一样的。

　　在我们创建 Node.js 第一个 "Hello, World!" 应用前，让我们先了解下 Node.js 应用是由哪几部分组成的：

1. 引入 required 模块：我们可以使用 require 指令来载入 Node.js 模块。

2. 创建服务器：服务器可以监听客户端的请求，类似于 Apache 、Nginx 等 HTTP 服务器。

3. 接收请求与响应请求 服务器很容易创建，客户端可以使用浏览器或终端发送 HTTP 请求，服务器接收请求后返回响应数据

1、引入 required 模块

　　我们使用 require 指令来载入 http 模块，并将实例化的 HTTP 赋值给变量 http，实例如下:

2、创建服务器

　　接下来我们使用 http.createServer() 方法创建服务器，并使用 listen 方法绑定 8888 端口。 函数通过 request, response 参数来接收和响应数据。

　　实例如下，在你项目的根目录下创建一个叫 server.js 的文件，并写入以下代码：

var http = require("http")

http.createServer(function(request,response){
    // 发送 HTTP 头部 
    // HTTP 状态值: 200 : OK
    // 内容类型: text/plain
    response.writeHead(200, {\'Content-Type\': \'text/plain\'});

    // 发送响应数据 "Hello World"
    response.end(\'Hello World\\n\');
}).listen(8888)

// 终端打印如下信息
console.log(\'Server running at http://127.0.0.1:8888/\');

　　以上代码我们完成了一个可以工作的 HTTP 服务器。使用 node 命令执行以上的代码，打开浏览器访问 http://127.0.0.1:8888/，你会看到一个写着 "Hello World"的网页。

　　分析Node.js 的 HTTP 服务器：第一行请求（require）Node.js 自带的 http 模块，并且把它赋值给 http 变量。接下来我们调用 http 模块提供的函数： createServer 。这个函数会返回 一个对象，这个对象有一个叫做 listen 的方法，这个方法有一个数值参数， 指定这个 HTTP 服务器监听的端口号。

二、回调函数

　　Node.js 异步编程的直接体现就是回调。异步编程依托于回调来实现，但不能说使用了回调后程序就异步化了。回调函数在完成任务后就会被调用，Node 使用了大量的回调函数，Node 所有 API 都支持回调函数。例如，我们可以一边读取文件，一边执行其他命令，在文件读取完成后，我们将文件内容作为回调函数的参数返回。这样在执行代码时就没有阻塞或等待文件 I/O 操作。这就大大提高了 Node.js 的性能，可以处理大量的并发请求。

1、阻塞代码实例

var fs = require("fs");
var data = fs.readFileSync(\'input.txt\');

console.log(data.toString());
console.log("程序执行结束!");
//结果：先打印input里面内容，再打印程序结束

2、非阻塞代码实例

var fs = require("fs");
fs.readFile(\'input.txt\', function (err, data) {
    if (err) return console.error(err);
    console.log(data.toString());
});

console.log("程序执行结束!");
//结果：先打印程序结束，再打印input里面内容

　　以上两个实例我们了解了阻塞与非阻塞调用的不同。第一个实例在文件读取完后才执行完程序。 第二个实例我们不需要等待文件读取完，这样就可以在读取文件时同时执行接下来的代码，大大提高了程序的性能。

　　因此，阻塞是按顺序执行的，而非阻塞是不需要按顺序的，所以如果需要处理回调函数的参数，我们就需要写在回调函数内。

3、阻塞和非阻塞，同步异步的理解

　　阻塞和非阻塞，同步和异步是node.js里经常遇到的词汇，我举个简单的例子来说明：

　　我要看足球比赛，但是妈妈叫我烧水，电视机在客厅，烧水要在厨房。家里有2个水壶，一个是普通的水壶，另一个是水开了会叫的那种水壶。我可以：

　　（1）用普通的水壶烧，人在边上看着，水开了再去看球。（同步，阻塞）这个是常规做法，但是我看球不爽了。

　　（2）用普通水壶烧，人去看球，隔几分钟去厨房看看。（同步，非阻塞）这个又大问题，万一在我离开的几分钟水开了，我就麻烦了。

　　（3）用会叫的水壶，人在边上看着。（异步，阻塞）这个没有问题，但是我太傻了。

　　（4）用会叫的水壶，人去看球，听见水壶叫了再去看。（异步，非阻塞）这个应该是最好的。

　　等着看球的我：阻塞，看着电视的我：非阻塞

　　普通水壶：同步，会叫的水壶：异步

　　所以，异步往往配合非阻塞，才能发挥出威力。

三、事件循环

　　Node.js 是单进程单线程应用程序，但是通过事件和回调支持并发，所以性能非常高。

　　Node.js 的每一个 API 都是异步的，并作为一个独立线程运行，使用异步函数调用，并处理并发。

　　Node.js 基本上所有的事件机制都是用设计模式中观察者模式实现。

　　Node.js 单线程类似进入一个while(true)的事件循环，直到没有事件观察者退出，每个异步事件都生成一个事件观察者，如果有事件发生就调用该回调函数。

1、事件驱动程序

　　Node.js 使用事件驱动模型，当web server接收到请求，就把它关闭然后进行处理，然后去服务下一个web请求。当这个请求完成，它被放回处理队列，当到达队列开头，这个结果被返回给用户。

　　这个模型非常高效可扩展性非常强，因为webserver一直接受请求而不等待任何读写操作。（这也被称之为非阻塞式IO或者事件驱动IO）

　　在事件驱动模型中，会生成一个主循环来监听事件，当检测到事件时触发回调函数。

　　整个事件驱动的流程就是这么实现的，非常简洁。有点类似于观察者模式，事件相当于一个主题(Subject)，而所有注册到这个事件上的处理函数相当于观察者(Observer)。

　　Node.js 有多个内置的事件，我们可以通过引入 events 模块，并通过实例化 EventEmitter 类来绑定和监听事件，如下实例

// 引入 events 模块
var events = require(\'events\');
// 创建 eventEmitter 对象
var eventEmitter = new events.EventEmitter();

// 绑定事件及事件的处理程序
eventEmitter.on(\'eventName\', eventHandler);

//通过程序触发事件
eventEmitter.emit(\'eventName\');

　　代码实例

// 引入 events 模块
var events = require(\'events\');
// 创建 eventEmitter 对象
var eventEmitter = new events.EventEmitter();

// 创建事件处理程序
var connectHandler = function connected() {
   console.log(\'连接成功。\');
   // 触发 data_received 事件 
   eventEmitter.emit(\'data_received\');
}

// 绑定 connection 事件处理程序
eventEmitter.on(\'connection\', connectHandler);
 
// 使用匿名函数绑定 data_received 事件
eventEmitter.on(\'data_received\', function(){
   console.log(\'数据接收成功。\');
});

// 触发 connection 事件 
eventEmitter.emit(\'connection\');

console.log("程序执行完毕。");

　　接下来让我们执行以上代码：

node main.js
连接成功。
数据接收成功。
程序执行完毕。

2、概念理解

　　首先，Node.js 是单进程单线程应用程序，但是通过事件和回调支持并发，所以性能非常高。

　　什么是单进程单线程？直接读到再去敲实例，根本不理解到底是什么意思。这个问题就必须讲下什么是进程，什么是线程：进程：CPU执行任务的模块；线程：模块中的最小单元。例举：cpu比作我们每个人，到饭点吃饭了。可以点很多菜(cpu中的进程)：宫保鸡丁，鱼香肉丝，酸辣土豆丝。每样菜具体包含了哪些内容(cpu每个进程中的线程)：宫保鸡丁(详情：黄瓜、胡萝卜、鸡肉、花生米)。而详情构成了宫保鸡丁这道菜，吃了以后不饿。就可以干活了，cpu中的进程里的线程也是同理。当线程完成自己的内容将结果返回给进程，进程返回给cpu的时候。cpu就能处理日常需求。

　　单进程单线程：一盘炒苦瓜，里面只有苦瓜。

　　单进程多线程：一盘宫保鸡丁，里面有黄瓜、胡萝卜、鸡肉、花生米

　　其次说事件，事件就是需要 eventEmitter.on 去绑定一个事件，再通过 eventEmitter.emit 去触发这个事件，其实说的是 事件的 接收 和 发生 是分开的，eventEmitter.emit 是触发事件（事件请求），eventEmitter.on是绑定处理事件的处理器（事件处理），事件的请求和处理是分开的，所以是异步。就像 一个外卖店你可以不停的接受很多订单, 接受以后开始告诉厨师去做外卖, 做好的外卖对应的外送给每个用户，如果单线程的话那只能是接收一个订单, 做好以后在接收下一个外卖订单，明显效率非常低。事件可以不停的接受不停的发生也是为了提高效率。