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NodeJS之優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景討論

更新時(shí)間：2023年10月30日 10:52:52 作者：lmr廖

這篇文章主要介紹了NodeJS之優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)景討論,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助,如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

概述

NodeJS宣稱其目標(biāo)是“旨在提供一種簡(jiǎn)單的構(gòu)建可伸縮網(wǎng)絡(luò)程序的方法”，那么它的出現(xiàn)是為了解決什么問題呢，它有什么優(yōu)缺點(diǎn)以及它適用于什么場(chǎng)景呢？

本文就個(gè)人使用經(jīng)驗(yàn)對(duì)這些問題進(jìn)行探討。

一. NodeJS的特點(diǎn)

我們先來看看NodeJS官網(wǎng)上的介紹：

Node.js is a platform built on Chrome's JavaScript runtime for easily building fast, scalable network applications.

Node.js uses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient, perfect for data-intensive real-time applications that run across distributed devices.

其特點(diǎn)為：

1. 它是一個(gè)Javascript運(yùn)行環(huán)境
2. 依賴于Chrome V8引擎進(jìn)行代碼解釋
3. 事件驅(qū)動(dòng)
4. 非阻塞I/O
5. 輕量、可伸縮，適于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互應(yīng)用
6. 單進(jìn)程，單線程

二. NodeJS帶來的對(duì)系統(tǒng)瓶頸的解決方案

它的出現(xiàn)確實(shí)能為我們解決現(xiàn)實(shí)當(dāng)中系統(tǒng)瓶頸提供了新的思路和方案，下面我們看看它能解決什么問題

1. 并發(fā)連接

舉個(gè)例子，想象一個(gè)場(chǎng)景，我們?cè)阢y行排隊(duì)辦理業(yè)務(wù)，我們看看下面兩個(gè)模型

（1）系統(tǒng)線程模型：

這種模型的問題顯而易見，服務(wù)端只有一個(gè)線程，并發(fā)請(qǐng)求（用戶）到達(dá)只能處理一個(gè)，其余的要先等待，這就是阻塞，正在享受服務(wù)的請(qǐng)求阻塞后面的請(qǐng)求了

（2）多線程、線程池模型：

這個(gè)模型已經(jīng)比上一個(gè)有所進(jìn)步，它調(diào)節(jié)服務(wù)端線程的數(shù)量來提高對(duì)并發(fā)請(qǐng)求的接收和響應(yīng)，但并發(fā)量高的時(shí)候，請(qǐng)求仍然需要等待，它有個(gè)更嚴(yán)重的問題：

回到代碼層面上來講，我們看看客戶端請(qǐng)求與服務(wù)端通訊的過程：

服務(wù)端與客戶端每建立一個(gè)連接，都要為這個(gè)連接分配一套配套的資源，主要體現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)存資源，以PHP為例，維護(hù)一個(gè)連接可能需要20M的內(nèi)存

這就是為什么一般并發(fā)量一大，就需要多開服務(wù)器

那么NodeJS是怎么解決這個(gè)問題的呢？

我們來看另外一個(gè)模型，想象一下我們?cè)诳觳偷挈c(diǎn)餐吃飯的場(chǎng)景

（3）異步、事件驅(qū)動(dòng)模型

我們同樣是要發(fā)起請(qǐng)求，等待服務(wù)器端響應(yīng)；但是與銀行例子不同的是，這次我們點(diǎn)完餐后拿到了一個(gè)號(hào)碼，

拿到號(hào)碼，我們往往會(huì)在位置上等待，而在我們后面的請(qǐng)求會(huì)繼續(xù)得到處理，同樣是拿了一個(gè)號(hào)碼然后到一旁等待，接待員能一直進(jìn)行處理。

等到飯菜做號(hào)了，會(huì)喊號(hào)碼，我們拿到了自己的飯菜，進(jìn)行后續(xù)的處理（吃飯）

這個(gè)喊號(hào)碼的動(dòng)作在NodeJS中叫做回調(diào)（Callback），能在事件（燒菜，I/O）處理完成后繼續(xù)執(zhí)行后面的邏輯（吃飯），

這體現(xiàn)了NodeJS的顯著特點(diǎn)，異步機(jī)制、事件驅(qū)動(dòng)

整個(gè)過程沒有阻塞新用戶的連接（點(diǎn)餐），也不需要維護(hù)已經(jīng)點(diǎn)餐的用戶與廚師的連接

基于這樣的機(jī)制，理論上陸續(xù)有用戶請(qǐng)求連接，NodeJS都可以進(jìn)行響應(yīng)，因此NodeJS能支持比Java、PHP程序更高的并發(fā)量

雖然維護(hù)事件隊(duì)列也需要成本，再由于NodeJS是單線程，事件隊(duì)列越長(zhǎng)，得到響應(yīng)的時(shí)間就越長(zhǎng)，并發(fā)量上去還是會(huì)力不從心

總結(jié)一下NodeJS是怎么解決并發(fā)連接這個(gè)問題的：

更改連接到服務(wù)器的方式，每個(gè)連接發(fā)射（emit）一個(gè)在NodeJS引擎進(jìn)程中運(yùn)行的事件（Event），放進(jìn)事件隊(duì)列當(dāng)中，

而不是為每個(gè)連接生成一個(gè)新的OS線程（并為其分配一些配套內(nèi)存）

2. I/O阻塞

NodeJS解決的另外一個(gè)問題是I/O阻塞，看看這樣的業(yè)務(wù)場(chǎng)景：需要從多個(gè)數(shù)據(jù)源拉取數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理

（1）串行獲取數(shù)據(jù)，這是我們一般的解決方案，以PHP為例

假如獲取profile和timeline操作各需要1S，那么串行獲取就需要2S

（2）NodeJS非阻塞I/O，發(fā)射/監(jiān)聽事件來控制執(zhí)行過程

NodeJS遇到I/O事件會(huì)創(chuàng)建一個(gè)線程去執(zhí)行，然后主線程會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行的，

因此，拿profile的動(dòng)作觸發(fā)一個(gè)I/O事件，馬上就會(huì)執(zhí)行拿timeline的動(dòng)作，

兩個(gè)動(dòng)作并行執(zhí)行，假如各需要1S，那么總的時(shí)間也就是1S

它們的I/O操作執(zhí)行完成后，發(fā)射一個(gè)事件，profile和timeline，

事件代理接收后繼續(xù)往下執(zhí)行后面的邏輯，這就是NodeJS非阻塞I/O的特點(diǎn)

總結(jié)一下：

Java、PHP也有辦法實(shí)現(xiàn)并行請(qǐng)求（子線程），但NodeJS通過回調(diào)函數(shù)（Callback）和異步機(jī)制會(huì)做得很自然

三. NodeJS的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 高并發(fā)（最重要的優(yōu)點(diǎn)）

2. 適合I/O密集型應(yīng)用

缺點(diǎn)：

1. 不適合CPU密集型應(yīng)用；CPU密集型應(yīng)用給Node帶來的挑戰(zhàn)主要是：由于JavaScript單線程的原因，如果有長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的計(jì)算（比如大循環(huán)），將會(huì)導(dǎo)致CPU時(shí)間片不能釋放，使得后續(xù)I/O無法發(fā)起；

解決方案：分解大型運(yùn)算任務(wù)為多個(gè)小任務(wù)，使得運(yùn)算能夠適時(shí)釋放，不阻塞I/O調(diào)用的發(fā)起；

2. 只支持單核CPU，不能充分利用CPU

3. 可靠性低，一旦代碼某個(gè)環(huán)節(jié)崩潰，整個(gè)系統(tǒng)都崩潰

原因：?jiǎn)芜M(jìn)程，單線程

解決方案：