Node.js 的理解与应用场景

问题

如何理解 Node.js？它有哪些优缺点和应用场景？

解答

Node.js 是什么

Node.js 是一个开源、跨平台的 JavaScript 运行时环境。它在浏览器外运行 V8 JavaScript 引擎（Google Chrome 的内核），利用事件驱动、非阻塞 I/O 模型来提高性能。

简单来说，Node.js 就是一个服务器端的、非阻塞式 I/O 的、事件驱动的 JavaScript 运行环境。

非阻塞异步

Node.js 采用非阻塞型 I/O 机制，在执行 I/O 操作时不会造成阻塞。当操作完成后，以事件的形式通知执行。

例如访问数据库时，代码会立即继续执行后面的逻辑，把数据库返回结果的处理放在回调函数中，从而提高程序执行效率。

// 非阻塞示例
const fs = require('fs');

// 读取文件不会阻塞后续代码
fs.readFile('data.txt', 'utf8', (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log('文件内容:', data);
});

console.log('继续执行其他代码');
// 输出顺序：先输出"继续执行其他代码"，再输出文件内容

事件驱动

当有新请求进来时，请求会被压入事件队列。通过事件循环检测队列中的事件状态变化，如果检测到状态变化，就执行对应的处理代码（通常是回调函数）。

const EventEmitter = require('events');
const emitter = new EventEmitter();

// 注册事件监听
emitter.on('fileRead', (data) => {
  console.log('文件读取完成:', data);
});

// 触发事件
emitter.emit('fileRead', 'file content');

优点

处理高并发性能好：事件驱动和非阻塞 I/O 使 Node.js 在高并发场景下表现优异。

适合 I/O 密集型应用：应用运行时 CPU 占用率较低，大部分时间在做 I/O 读写操作（如数据库查询、文件操作、网络请求）。

缺点

由于 Node.js 是单线程，存在以下缺点：

不适合 CPU 密集型应用：大量计算会阻塞单线程，影响整体性能。

无法充分利用多核 CPU：单线程只能使用一个 CPU 核心。

可靠性较低：某个环节崩溃可能导致整个系统崩溃。

应用场景

Node.js 适合 I/O 密集、高并发但计算简单的场景：

实时应用：聊天室、图文直播、多人联网游戏、实时协作工具

API 服务：为前端和移动端提供 RESTful API、操作数据库

后台系统：用户表单收集、后台管理系统、考试系统

单页应用：配合前端框架的服务端渲染（SSR）

长连接应用：与 WebSocket 配合开发实时交互应用

// WebSocket 服务示例
const WebSocket = require('ws');
const wss = new WebSocket.Server({ port: 8080 });

wss.on('connection', (ws) => {
  ws.on('message', (message) => {
    // 广播消息给所有客户端
    wss.clients.forEach((client) => {
      if (client.readyState === WebSocket.OPEN) {
        client.send(message);
      }
    });
  });
});

关键点

• Node.js 基于事件驱动和非阻塞 I/O，适合高并发场景
• 单线程模型使其适合 I/O 密集型应用，但不适合 CPU 密集型计算
• 最佳应用场景是实时通信、API 服务和需要大量并发 I/O 的系统
• 代码崩溃会影响整个系统，需要做好错误处理和进程管理
• 可以通过 cluster 模块或 PM2 等工具实现多进程，充分利用多核 CPU