node.js

什么是node.js

我们先看一下官方对Node.js的定义:
Node.js是一个基于V8 JavaScript引擎的JavaScript运行时环境。
what?是不是看的一脸懵逼,什么是JavaScript运行环境?为什么JavaScript需要特别的运行环境呢?什么又是JavaScript引擎?什么是V8?
刚开始就来一发五连问。

 

01C183DD.jpg

 

不要惊慌,先来把这些概念搞清楚,再去看Node到底是什么。

JavaScript无处不在

Stack Overflow的创立者之一的 Jeff Atwood 在2007年提出了著名的 Atwood定律:
Any application that can be written in JavaScript, will eventually be written in JavaScript.
任何可以使用JavaScript来实现的应用都最终都会使用JavaScript实现。

但是在发明之初,JavaScript的目的是用于在浏览器执行简单的脚本任务,对浏览器以及其中的DOM进行各种操作,所以JavaScript的应用场景非常受限。
但是随着Node的出现,Atwood定律已经越来越多的被证实是正确的。
为了可以理解Node.js到底是如何帮助我们做到这一点的,我们必须了解JavaScript是如何被运行的。

浏览器内核

JavaScript代码,在浏览器中是如何被执行的?
不同的浏览器有不同的内核组成:

  • Gecko:早期被Netscape和Mozilla Firefox浏览器使用;
  • Trident:微软开发,被IE4~IE11浏览器使用,但是Edge浏览器已经转向Blink;
  • Webkit:苹果基于KHTML开发、开源的,用于Safari,Google Chrome之前也在使用;
  • Blink:是Webkit的一个分支,Google开发,目前应用于Google Chrome、Edge、Opera等;

事实上,我们经常说的浏览器内核指的是浏览器的排版引擎
排版引擎(layout engine),也称为浏览器引擎(browser engine)、页面渲染引擎(rendering engine)
或样版引擎

渲染引擎工作的过程

 

在这个执行过程中,HTML解析的时候遇到了JavaScript标签,应该怎么办呢?
会停止解析HTML,而去加载和执行JavaScript代码。

为什么不直接异步去加载执行JavaScript代码,而要在这里停止掉呢?
是因为JavaScript代码可以操作我们的DOM,所以浏览器希望将HTML解析的DOM和JavaScript操作之后的DOM放到一起来生成最终的DOM树,而不是频繁的去生成新的DOM树。

那么,JavaScript代码由谁来执行呢?
JavaScript引擎。

JavaScript引擎

为什么需要JavaScript引擎呢?

  • 事实上我们编写的JavaScript无论你交给浏览器或者Node执行,最后都是需要被CPU执行的;
  • 但是CPU只认识自己的指令集,实际上是机器语言,才能被CPU所执行;
  • 所以我们需要JavaScript引擎帮助我们将JavaScript代码翻译成CPU指令来执行。

比较常见的JavaScript引擎有哪些呢?

  • SpiderMonkey:第一款JavaScript引擎,由Brendan Eich开发(也就是JavaScript作者);
  • Chakra:微软开发,用于IT浏览器;
  • JavaScriptCore:WebKit中的JavaScript引擎,Apple公司开发;
  • V8:Google开发的强大JavaScript引擎,也帮助Chrome从众多浏览器中脱颖而出;

WebKit内核

这里我们先以WebKit为例,WebKit事实上由两部分组成的:

  • WebCore:负责HTML解析、布局、渲染等等相关的工作
  • JavaScriptCore:解析、执行JavaScript代码

来看一下下面这张图:

 

QQ截图20201014225046.png

在小程序中编写的JavaScript代码就是被JSCore执行的。

V8引擎

来看一下官方对V8引擎的定义:

  • V8是用C ++编写的Google开源高性能JavaScript和WebAssembly引擎,它用于Chrome和Node.js等。
  • 它实现ECMAScript和WebAssembly,并在Windows 7或更高版本,macOS 10.12+和使用x64,IA-32,
    ARM或MIPS处理器的Linux系统上运行。
  • V8可以独立运行,也可以嵌入到任何C ++应用程序中。

V8引擎的原理

QQ截图20201014225247.png
  • Parse模块会将JavaScript代码转换成AST(抽象语法树),这是因为解释器并不直接认识JavaScript代码
    如果函数没有被调用,那么是不会被转换成AST的
    Parse的V8官方文档:https://v8.dev/blog/scanner
    Ignition是一个解释器,会将AST转换成ByteCode(字节码)
    同时会收集TurboFan优化所需要的信息(比如函数参数的类型信息,有了类型才能进行真实的运算);
    如果函数只调用一次,Ignition会执行解释执行ByteCode;
    gnition的V8官方文档:https://v8.dev/blog/ignition-interpreter
  • TurboFan是一个编译器,可以将字节码编译为CPU可以直接执行的机器码;
    如果一个函数被多次调用,那么就会被标记为热点函数,那么就会经过TurboFan转换成优化的机器码,提高代码的执行性能;
    但是,机器码实际上也会被还原为ByteCode,这是因为如果后续执行函数的过程中,类型发生了变化(比如sum函数原来执行的是number类型,后
    TurboFan的V8官方文档:https://v8.dev/blog/turbofan-jit

回顾:Node.js是什么

回顾:官方对Node.js的定义:
Node.js是一个基于V8 JavaScript引擎的JavaScript运行时环境。
也就是说Node.js基于V8引擎来执行JavaScript的代码,但是不仅仅只有V8引擎。

  • 前面我们知道V8可以嵌入到任何C ++应用程序中,无论是Chrome还是Node.js,事实上都是嵌入了V8引擎
    来执行JavaScript代码;
  • 但是在Chrome浏览器中,还需要解析、渲染HTML、CSS等相关渲染引擎,另外还需要提供支持浏览器操作的API、浏览器自己的事件循环等;
  • 另外,在Node.js中我们也需要进行一些额外的操作,比如文件系统读/写、网络IO、加密、压缩解压文件等
    操作

浏览器和Node.js架构区别

QQ截图20201014225718.png

给node程序传递参数

node index.js env=development coderwhy

获取:
process.argv

Node的输出

  • console.log
  • console.clear
    清空打印信息,也就是说前面有console.log的话会被清空
  • console.trace
    向控制台输出一个堆栈跟踪。

常见的全局对象

  • process
  • console
  • 定时器函数
    • setTimeout(callback, delay[, …args]):callback在delay毫秒后执行一次;
    • setInterval(callback, delay[, …args]):callback每delay毫秒重复执行一次;
    • setImmediate(callback[, …args]):callbackI / O事件后的回调的“立即”执行;
    • process.nextTick(callback[, …args]):添加到下一次tick队列中;

特殊的全局对象

这些全局对象可以在模块中任意使用,但是在命令行交互中是不可以使用的;包括:__dirname、__filename、exports、module、require()。

  • __dirname:获取当前文件所在的路径:不包括后面的文件名
  • __filename:获取当前文件所在的路径和文件名称:包括后面的文件名称

global对象

global是一个全局对象,process、console、setTimeout等都有被放到global中。

global和window的区别

  • 在浏览器中,全局变量都是在window上的,比如有document、setInterval、setTimeout、alert、console等等
  • 在Node中,我们也有一个global属性,并且看起来它里面有很多其他对象。
  • 但是在浏览器中执行的JavaScript代码,如果我们在顶级范围内通过var定义的一个属性,默认会被添加到window
    对象上

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