Nodejs學(xué)習(xí)筆記之Global Objects全局對(duì)象
一，開篇分析
在上個(gè)章節(jié)中我們學(xué)習(xí)了NodeJS的基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)于這些理論知識(shí)來說理解是至關(guān)重要的，在后續(xù)的章節(jié)中，我們會(huì)對(duì)照著官方文檔逐步學(xué)習(xí)里面的各部分模塊，好了該是本文主角登臺(tái)亮相的時(shí)候了，Global
讓我們來看一下官方的定義：
Global Objects全局對(duì)象These objects are available in all modules. Some of these objects aren't actually in the global scope but in the module scope - this will be noted.
這些對(duì)象在所有的模塊中都可用。實(shí)際上有些對(duì)象并不在全局作用域范圍中，但是在它的模塊作用域中------這些會(huì)標(biāo)識(shí)出來的。
In browsers, the top-level scope is the global scope. That means that in browsers if you're in the global scopevar somethingwill define a global variable.
In Node this is different. The top-level scope is not the global scope;var somethinginside a Node module will be local to that module.
全局對(duì)象這個(gè)概念我想大家應(yīng)該不會(huì)感到陌生，在瀏覽器中，最高級(jí)別的作用域是Global Scope ，這意味著如果你在Global Scope中使用 "var" 定義一個(gè)變量，這個(gè)變量將會(huì)被定義成Global Scope。
但是在NodeJS里是不一樣的，最高級(jí)別的Scope不是Global Scope，在一個(gè)Module里用 "var" 定義個(gè)變量，這個(gè)變量只是在這個(gè)Module的Scope里。
在NodeJS中，在一個(gè)模塊中定義的變量，函數(shù)或方法只在該模塊中可用，但可以通過exports對(duì)象的使用將其傳遞到模塊外部。
但是，在Node.js中，仍然存在一個(gè)全局作用域，即可以定義一些不需要通過任何模塊的加載即可使用的變量、函數(shù)或類。
同時(shí)，也預(yù)先定義了一些全局方法及全局類Global對(duì)象就是NodeJS中的全局命名空間，任何全局變量，函數(shù)或?qū)ο蠖际窃搶?duì)象的一個(gè)屬性值。
在REPL運(yùn)行環(huán)境中，你可以通過如下語句來觀察Global對(duì)象中的細(xì)節(jié)內(nèi)容，見下圖：
我在下面會(huì)逐一說說掛載在Global對(duì)象上的相關(guān)屬性值對(duì)象。
（1），Process
process {Object} The process object.See the process object section.
process {對(duì)象} 這是一個(gè)進(jìn)程對(duì)象。 在后續(xù)的章節(jié)中我會(huì)細(xì)說，但在這里我要先拿出一個(gè)api來說一下。
process.nextTick(callback)
On the next loop around the event loop call this callback. This is not a simple alias to setTimeout(fn, 0), it's much more efficient. It typically runs before any other I/O events fire, but there are some exceptions. See process.maxTickDepth below.
在事件循環(huán)的下一次循環(huán)中調(diào)用 callback 回調(diào)函數(shù)。這不是 setTimeout(fn, 0) 函數(shù)的一個(gè)簡單別名，因?yàn)樗男矢叨嗔恕?/p>
該函數(shù)能在任何 I/O 事前之前調(diào)用我們的回調(diào)函數(shù)。如果你想要在對(duì)象創(chuàng)建之后而I/O 操作發(fā)生之前執(zhí)行某些操作，那么這個(gè)函數(shù)對(duì)你而言就十分重要了。
有很多人對(duì)Node.js里process.nextTick()的用法感到不理解，下面我們就來看一下process.nextTick()到底是什么，該如何使用。
Node.js是單線程的，除了系統(tǒng)IO之外，在它的事件輪詢過程中，同一時(shí)間只會(huì)處理一個(gè)事件。你可以把事件輪詢想象成一個(gè)大的隊(duì)列，在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，系統(tǒng)只會(huì)處理一個(gè)事件。
即使你的電腦有多個(gè)CPU核心，你也無法同時(shí)并行的處理多個(gè)事件。但也就是這種特性使得node.js適合處理I／O型的應(yīng)用，不適合那種CPU運(yùn)算型的應(yīng)用。
在每個(gè)I／O型的應(yīng)用中，你只需要給每一個(gè)輸入輸出定義一個(gè)回調(diào)函數(shù)即可，他們會(huì)自動(dòng)加入到事件輪詢的處理隊(duì)列里。
當(dāng)I／O操作完成后，這個(gè)回調(diào)函數(shù)會(huì)被觸發(fā)。然后系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)處理其他的請(qǐng)求。
在這種處理模式下，process.nextTick()的意思就是定義出一個(gè)動(dòng)作，并且讓這個(gè)動(dòng)作在下一個(gè)事件輪詢的時(shí)間點(diǎn)上執(zhí)行。我們來看一個(gè)例子。例子中有一個(gè)foo()，你想在下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上調(diào)用他，可以這么做：
function foo() {
console.error('foo');
}
process.nextTick(foo);
console.error('bar');
運(yùn)行上面的代碼，你從下面終端打印的信息會(huì)看到，"bar"的輸出在“foo”的前面。這就驗(yàn)證了上面的說法，foo()是在下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)運(yùn)行的。
bar
foo
你也可以使用setTimeout()函數(shù)來達(dá)到貌似同樣的執(zhí)行效果：
setTimeout(foo, 0);
console.log('bar');
但在內(nèi)部的處理機(jī)制上，process.nextTick()和setTimeout(fn, 0)是不同的，process.nextTick()不是一個(gè)單純的延時(shí)，他有更多的特性。
更精確的說，process.nextTick()定義的調(diào)用會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的子堆棧。在當(dāng)前的棧里，你可以執(zhí)行任意多的操作。但一旦調(diào)用netxTick，函數(shù)就必須返回到父堆棧。然后事件輪詢機(jī)制又重新等待處理新的事件，如果發(fā)現(xiàn)nextTick的調(diào)用，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的棧。
下面我們來看看，什么情況下使用process.nextTick()：
在多個(gè)事件里交叉執(zhí)行CPU運(yùn)算密集型的任務(wù)：
在下面的例子里有一個(gè)compute()，我們希望這個(gè)函數(shù)盡可能持續(xù)的執(zhí)行，來進(jìn)行一些運(yùn)算密集的任務(wù)。
但與此同時(shí)，我們還希望系統(tǒng)不要被這個(gè)函數(shù)堵塞住，還需要能響應(yīng)處理別的事件。這個(gè)應(yīng)用模式就像一個(gè)單線程的web服務(wù)server。在這里我們就可以使用process.nextTick()來交叉執(zhí)行compute()和正常的事件響應(yīng)。
var http = require('http');
function compute() {
// performs complicated calculations continuously
// ...
process.nextTick(compute);
}
http.createServer(function(req, res) {
res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
res.end('Hello World');
}).listen(5000, '127.0.0.1');
compute();
在這種模式下，我們不需要遞歸的調(diào)用compute()，我們只需要在事件循環(huán)中使用process.nextTick()定義compute()在下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行即可。
在這個(gè)過程中，如果有新的http請(qǐng)求進(jìn)來，事件循環(huán)機(jī)制會(huì)先處理新的請(qǐng)求，然后再調(diào)用compute()。
反之，如果你把compute()放在一個(gè)遞歸調(diào)用里，那系統(tǒng)就會(huì)一直阻塞在compute()里，無法處理新的http請(qǐng)求了。你可以自己試試。
當(dāng)然，我們無法通過process.nextTick()來獲得多CPU下并行執(zhí)行的真正好處，這只是模擬同一個(gè)應(yīng)用在CPU上分段執(zhí)行而已。
?。?），Console
console {Object} Used to print to stdout and stderr.See the stdio section.
控制臺(tái) {對(duì)象} 用于打印到標(biāo)準(zhǔn)輸出和錯(cuò)誤輸出。看如下測(cè)試：
console.log("Hello Bigbear !") ;
for(var i in console){
console.log(i+" "+console[i]) ;
}
會(huì)得到以下輸出結(jié)果：
var log = function () {
process.stdout.write(format.apply(this, arguments) + '\n');
}
var info = function () {
process.stdout.write(format.apply(this, arguments) + '\n');
}
var warn = function () {
writeError(format.apply(this, arguments) + '\n');
}
var error = function () {
writeError(format.apply(this, arguments) + '\n');
}
var dir = function (object) {
var util = require('util');
process.stdout.write(util.inspect(object) + '\n');
}
var time = function (label) {
times[label] = Date.now();
}
var timeEnd = function (label) {
var duration = Date.now() - times[label];
exports.log('undefined: NaNms', label, duration);
}
var trace = function (label) {
// TODO probably can to do this better with V8's debug object once that is
// exposed.
var err = new Error;
err.name = 'Trace';
err.message = label || '';
Error.captureStackTrace(err, arguments.callee);
console.error(err.stack);
}
var assert = function (expression) {
if (!expression) {
var arr = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);
require('assert').ok(false, format.apply(this, arr));
}
}
通過這些函數(shù)，我們基本上知道NodeJS在全局作用域添加了些什么內(nèi)容，其實(shí)Console對(duì)象上的相關(guān)api只是對(duì)Process對(duì)象上的"stdout.write“進(jìn)行了更高級(jí)的封裝掛在到了全局對(duì)象上。
?。?），exports與module.exports
在NodeJS中，有兩種作用域，分為全局作用域和模塊作用域
var name = 'var-name';
name = 'name';
global.name='global-name';
this.name = 'module-name';
console.log(global.name);
console.log(this.name);
console.log(name);
我們看到var name = 'var-name';name = 'name'; 是定義的局部變量；
而global.name='global-name';是為 全局對(duì)象定義一個(gè)name 屬性，
而 this.name = 'module-name';是為模塊對(duì)象定義了一個(gè)name 屬性
那么我們來驗(yàn)證一下，將下面保存成test2.js,運(yùn)行
var t1 = require('./test1');
console.log(t1.name);
console.log(global.name);
從結(jié)果可以看出，我們成功導(dǎo)入 了test1 模塊，并運(yùn)行了 test1的代碼，因?yàn)樵趖est2 中 輸出 了global.name，
而 t1.name 則是 test1 模塊中通過this.name 定義的，說明this 指向 的是 模塊作用域?qū)ο蟆?/p>
exports與module.exports的一點(diǎn)區(qū)別
Module.exports才是真正的接口，exports只不過是它的一個(gè)輔助工具。最終返回給調(diào)用的是Module.exports而不是exports。
所有的exports收集到的屬性和方法，都賦值給了Module.exports。當(dāng)然，這有個(gè)前提，就是Module.exports本身不具備任何屬性和方法。
如果，Module.exports已經(jīng)具備一些屬性和方法，那么exports收集來的信息將被忽略。
舉個(gè)栗子：
新建一個(gè)文件 bb.js
exports.name = function() {
console.log('My name is 大熊 ！') ;
} ;
創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試文件 test.js
var bb= require('./bb.js');
bb.name(); // 'My name is 大熊 ！'
修改bb.js如下：
module.exports = 'BigBear!' ;
exports.name = function() {
console.log('My name is 大熊 ！') ;
} ;
再次引用執(zhí)行bb.js
var bb= require('./bb.js');
bb.name(); // has no method 'name'
由此可知，你的模塊并不一定非得返回“實(shí)例化對(duì)象”。你的模塊可以是任何合法的javascript對(duì)象--boolean, number, date, JSON, string, function, array等等。
（4），setTimeout，setInterval，process.nextTick，setImmediate
以下以總結(jié)的形式出現(xiàn)
Nodejs的特點(diǎn)是事件驅(qū)動(dòng)，異步I/O產(chǎn)生的高并發(fā)，產(chǎn)生此特點(diǎn)的引擎是事件循環(huán)，事件被分門別類地歸到對(duì)應(yīng)的事件觀察者上，比如idle觀察者，定時(shí)器觀察者，I/O觀察者等等，事件循環(huán)每次循環(huán)稱為Tick，每次Tick按照先后順序從事件觀察者中取出事件進(jìn)行處理。
調(diào)用setTimeout()或setInterval()時(shí)創(chuàng)建的計(jì)時(shí)器會(huì)被放入定時(shí)器觀察者內(nèi)部的紅黑樹中，每次Tick時(shí)，會(huì)從該紅黑樹中檢查定時(shí)器是否超過定時(shí)時(shí)間，超過的話，就立即執(zhí)行對(duì)應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。setTimeout()和setInterval()都是當(dāng)定時(shí)器使用，他們的區(qū)別在于后者是重復(fù)觸發(fā)，而且由于時(shí)間設(shè)的過短會(huì)造成前一次觸發(fā)后的處理剛完成后一次就緊接著觸發(fā)。
由于定時(shí)器是超時(shí)觸發(fā)，這會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)精確度降低，比如用setTimeout設(shè)定的超時(shí)時(shí)間是5秒，當(dāng)事件循環(huán)在第4秒循到了一個(gè)任務(wù)，它的執(zhí)行時(shí)間3秒的話，那么setTimeout的回調(diào)函數(shù)就會(huì)過期2秒執(zhí)行，這就是造成精度降低的原因。并且由于采用紅黑樹和迭代的方式保存定時(shí)器和判斷觸發(fā)，較為浪費(fèi)性能。
使用process.nextTick()所設(shè)置的所有回調(diào)函數(shù)都會(huì)放置在數(shù)組中，會(huì)在下一次Tick時(shí)所有的都立即被執(zhí)行，該操作較為輕量，時(shí)間精度高。
setImmediate()設(shè)置的回調(diào)函數(shù)也是在下一次Tick時(shí)被調(diào)用，其和process.nextTick()的區(qū)別在于兩點(diǎn)：
1，他們所屬的觀察者被執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)不一樣，process.nextTick()屬于idle觀察者,setImmediate()屬于check觀察者，idle的優(yōu)先級(jí)>check。
2，setImmediate()設(shè)置的回調(diào)函數(shù)是放置在一個(gè)鏈表中，每次Tick只執(zhí)行鏈表中的一個(gè)回調(diào)。這是為了保證每次Tick都能快速地被執(zhí)行。
二，總結(jié)一下
1，理解Global對(duì)象存在的意義
2，exports與module.exports的一點(diǎn)區(qū)別
3，Console的底層是什么構(gòu)建的（Process對(duì)象的高層封裝）
4，setTimeout，setInterval，process.nextTick，setImmediate的區(qū)別
5，NodeJS中的兩種作用域
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