如何理解NodeJS

(一)基本原理、优势、劣势等

用NodeJS相关技术作为项目的主平台开发已一年有余，写个小文章谈一下如何更好的理解NodeJS。

要理解NodeJS，就必须看看它和其他的Java，C#写的服务器有何不同。

如果你Google一下的话，就会发现很多类似这样的文章：w/1M concurrent connections! 或者这样的：600k concurrent websocket.

而Java服务器，在没有用任何工具的情况下大概一个服务器能撑500-1000个并发。（除非上和NodeJS原理相似的netty）

为什么NodeJS能在默认单线程的情况下实现如此高的并发呢？这和NodeJS的三大特点：

  • Single threaded
  • Event Loop
  • Non-blocking I/O

是分不开的。

举个具体的比喻：我们传统的程序处理方式就和去银行办事情一样，我们手里拿着几件要办的事情来到银行。从门口的机器里面拿到一个号，一般有多个窗口在办业务（多线程），当叫到我们的号时，我们去特定的窗口把我们要办的事情都办完（阻塞性），然后下一个人。如下图： (一家拥有3个柜台/服务员的银行)

现在，更高效的NodeJS银行开张了，去里面办事是一种什么体验呢？你发现这个银行竟然只有一个业务窗口（单线程，第一印象，骗子！这怎么可能高效！！！）。你也会拿到一个号，但是当你被叫到号时，你发现业务员竟然不亲自帮你办任务，而是让你把你要办的事情直接写个列表给他之后就让你滚蛋了（非阻塞）。但是，喂，我的事情还没办完啊！银行告诉你，你的事情不是窗口的业务员办的，而是业务员后面的内部人员办的（Event Loop）。你可以继续等听广播，如果你的号码代表的事情做完了，广播再次叫你的号。如果你不关心结果，你可以直接走人（事情办完），或者你可以等事情真的办完，再次叫你的号继续办其他事情(CallBack)。如下图： (注意工作区里面的办事方式也不是一个人拿一个事情傻干，数据库操作，文件操作、网络操作等一些阻塞的事情会有单独的人去做)

所以，NodeJS对高并发操作的效率相当的高，直接裸写的代码几乎达到了Nginx的负载级别。

说完了好话，来看看NodeJS的局限性吧。

1.单线程意味着单点失败（Single Points of Failure）

在NodeJS里面你要非常小心的处理所有的错误，由于默认单线程（虽然现在可以用forever等工具去重启或者上cluster），所有未处理/捕获的错误都会造成整个服务器结束。写的时候多考虑边缘条件，失败处理，如何抛错吧，不然服务器老是down维护会相当苦（不要问我为什么知道。。。）。

2.你的程序逻辑实现方式和传统的不同了（异步、异步、异步）

就拿上面银行的例子来说，效率是提高了，但是如果你不是只办一件事情的话，办的流程复杂了。传统银行里，比如你要：从A转1000到B，再把B里面所有钱都转到C账户。你排到号之后，坐下来，和服务员说你要顺序做下面两件事:

  • （一）A账户转账B,1000
  • （二）把B账户所有的钱转到C账户上

是绝对不会有问题的。最后B账户的余额是0.

如果在NodeJS银行，你排到号，告诉柜员你要做（一）和（二）两件事情，基本上，出来的结果和你想要的很有可能是不一样的。为什么？因为在异步机制下，（一）和（二）只是顺序触发的两个任务而已，（二）的开始和（一）的完成在时间上没有先后的顺序关系，很大几率下，最后的结果是B账户里还剩下1000，而不是你期望的0。

来个实际代码的例子，比如可能人人都会写的登录代码：

String username = getUsername();
String password = getPassword();
User user = getUser(username);
If(user.password.equals(user)){
    …
}

然而，在NodeJS里，你可能必须写成这样：

function authenticate() {
    return getUsername()
      .then(function (username) {
          return getUser(username);
      })
      // chained because we will not need the user name in the next event
      .then(function (user) {
          return getPassword()
         // nested because we need both user and password next
                .then(function (password) {
                    if (user.passwordHash !== hash(password)) {
                        throw new Error("Can't authenticate");
                    }
                });
      });
}

是的，这已经是使用了promise优化过的代码，如果使用默认的callback模式会更加惨不忍睹。

总结，如果你希望快速开发出能支持高并发大数据量的服务器的话，请选择NodeJS，虽然在实现复杂业务逻辑的时候可能会让你痛不欲生。

预告：（二）如何写好异步代码

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