Node.js 技术参考手册

Node.js 是基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行环境，专为在服务端运行 JavaScript 而设计。它采用事件驱动和非阻塞式 I/O 模型，使 JavaScript 能够与 PHP、Python、Perl、Ruby 等服务端语言相媲美。Node.js 针对某些特殊用例进行了优化，提供了替代的 API，使 V8 在非浏览器环境下运行得更好。凭借其高效的 JavaScript 执行速度和出色性能，Node.js 使得开发者能够轻松搭建响应迅速且易于扩展的网络应用。
Node.js 是一个强大的开源平台，利用 Google Chrome 的 V8 JavaScript 引擎，开发者可以在服务器端运行 JavaScript 代码。其设计理念强调高效、轻量级和可扩展性，特别适合高并发的实时应用，如实时聊天、流媒体服务、协作工具等。
1. Node.js 是什么？
Node.js 不是编程语言，而是一个运行时环境，允许开发人员使用 JavaScript 编写服务器端应用程序。它将 JavaScript 的前端交互性带入后端，简化了全栈开发流程。
2. 概念
- 事件驱动：Node.js 的核心是事件循环，通过回调函数处理非阻塞 I/O 操作，提高并发能力。
- 非阻塞 I/O：与传统的阻塞 I/O 模型不同，Node.js 在等待 I/O 操作完成时不会冻结其他任务，而是继续处理其他事件，提升效率。
- V8 引擎：Google 开发的高性能 JavaScript 引擎，Node.js 利用 V8 的强大性能运行 JavaScript 代码。
3. Node.js 特性
- 高性能：V8 引擎的即时编译使得 JavaScript 代码运行速度极快。
- 单线程：Node.js 使用单线程处理所有请求，通过事件循环和异步处理实现高并发。
- 模块化：Node.js 拥有丰富的模块系统（npm），方便开发者复用和分享代码。
- 文件系统操作：内置文件系统 API，使得操作文件简单直接。
- 网络编程：提供创建网络服务的底层 API，包括 HTTP、TCP、UDP 等。
4. 使用场景
- 实时应用：聊天、协作工具、实时数据分析。
- API 服务器：构建 RESTful API，为移动或 Web 应用提供数据。
- 流媒体服务：处理大文件传输和实时视频流。
- 构建工具：如 Gulp、Webpack 等自动化构建工具。
5. 不适用场景
- CPU 密集型计算：Node.js 的单线程模型不适合大量计算任务。
- 需要多线程并行处理的应用：Node.js 的非并行处理可能导致瓶颈。
- 非 JavaScript 团队：如果团队不熟悉 JavaScript，学习曲线可能较陡峭。
6. 常用技术点与命令
- `npm`：Node.js 包管理器，用于安装、发布和管理依赖。
- `node` 命令：启动 Node.js REPL 或运行脚本。
- `package.json`：项目配置文件，记录依赖信息。
7. 常用模块
- `express`：快速、开放、极简的 Web 开发框架。
- `socket.io`：实现实时双向通信。
- `axios`：HTTP 客户端库，用于发送网络请求。
- `mongoose`：MongoDB 对象数据模型 ODM，用于操作数据库。
8. 异步编程范式
异步编程是 Node.js 的核心，常见的异步方式有回调函数、Promise、async/await 等。它们用于处理 I/O 操作，避免程序因等待结果而阻塞。
9. 同步与异步的比较
- 同步：代码按顺序执行，当前任务完成后才执行下一个任务，可能导致阻塞。
- 异步：任务执行不阻塞主线程，通过回调、Promise 或 async/await 等方式处理结果，提高并发性能。
Node.js 以其独特的事件驱动、非阻塞 I/O 模型，为开发高效、可扩展的网络应用提供了新的可能性。通过深入理解这些核心概念和技术，开发者可以充分利用 Node.js 的优势，构建出高性能的服务端解决方案。