Node.js 是什么以及如何学习？

封面图片来源：Photo by Claudio Schwarz on Unsplash

本文整理自我初学 Node.js 时的笔记，用以向对 Node.js 这门语言有兴趣的读者简明扼要的介绍 Node.js 是什么，以及该如何学习这门语言。

1. 什么是 Node.js？

Node.js 是 Ryan Dahl 在 2009 年为了解决 Web 服务器高并发问题而开发的基于 Chrome V8 引擎的 JavaScript 运行时环境。

从这个定义中，可以看到 Node.js 的三个关键特征：

1. 目的是为了解决 Web 服务器高并发问题；
2. 根基是 Chrome V8 引擎；
3. 本质是一个 JavaScript 运行时环境；

因此，要搞清楚什么是 Node.js，首先就要搞清楚以上三个关键特征。

1.1 Node.js 三个关键特征

1.1.1 为了解决 Web 服务器高并发问题

Ryan Dahl 在设计 Node 之前，一直致力于解决 Web 服务器高并发引起的性能问题，根据工作经验，他认为性能问题的瓶颈在于阻塞的 I/O 操作。恰逢 Chrome 推出了高性能的 V8 引擎，Ryan Dahl 认为 JavaScript 天然的异步，事件委托机制以及 JavaScript 语言在服务端无历史包袱的特性，非常适合通过异步流程控制的方式提升大型分布式系统性能。于是，Node.js 应运而生。

尽管现在 Node.js 已经被应用于各种各样的场景。但是我们始终应该认识到，理解 Node.js 的异步流程控制原理才算是掌握了 Node.js 的核心。

1.1.2 Chrome V8 引擎

Chrome 内核基于 WebKit，分为以下两个引擎：

• 渲染引擎：Web Core；
• JavaScript 解释引擎：JavaScript Core；

而 Google 由于不满意 JavaScript Core 的性能，于是自主研发了性能更好的 V8 引擎予以取代。

作为 JavaScript 的解释引擎，V8 引擎的主要作用在于：

1. 解释与编译 JavaScript；
2. 堆管理；
3. 处理内存垃圾回收；
4. 处理内存分配；
5. …

可以说，V8 引擎提供了一个高性能的 JavaScript 执行环境，因而 JavaScript 能够有充足的底气在各平台（浏览器，服务端，桌面端）运行。

1.1.3 JavaScript 运行时环境

Node.js 既不是一门语言（JavaScript），也不是一个框架（React，Koa），而是一个 JavaScript 运行时环境。

那么什么是 JavaScript 运行时环境 呢？顾名思义，是一个可以运行 JavaScript 的环境。那么这里的环境是指什么呢？主要包含以下两个方面：

1. 提供了解释，编译 JavaScript 的底层能力；
2. 提供了一系列接口，使开发者可以通过 JavaScirpt 调用系统底层能力（例如网络，文件读写等）；

前者是由 Chrome V8 引擎提供的，而后者则是由一个底层由 C，C++ 编写的高性能的事件驱动的异步 I/O 库 libuv 所提供。

1.2 libuv

libuv 是一个跨平台的，事件驱动的异步 I/O 库，为 Node 提供了 CPU 和操作系统层面的功能。我们知道不同的操作系统调度硬件的方式不同，CPU 的指令集也各有差异。libuv 则抹平了这一差异，通过名为 Node Bindings 的模块，向用户暴露了统一的系统操作接口。

因此现在我们可以说，Node 实际上由两部分组成：Chrome V8 引擎以及 libuv 。这两层隐藏在 Node Bindings 之下，而用户面向 Node Bindings 进行编程。

至此，你应该理解了什么是 Node.js。它是一个跨平台的 JavaScript 可执行环境，在这个环境中，你可以使用 JavaScript 充分调动操作系统的能力，做你想做的任何事！

2. Node.js 的哲学

要充分的理解 Node.js，除了前文提到的异步流程控制原理之外，我们还需要了解下 Node.js 从创始到发展所彰显的设计哲学，这有利于我们更喜欢 Node.js 生态。

我认为 Node.js 有以下三大特点：

1. 开放；
2. 专注；
3. 简约；

让我分别解释。

2.1 开放

Node.js 在设计之初，就坚持将核心库做的足够小，以便让充分发挥社区的创造性，让所有搭建大型系统的构建都尽可能来源于社区，因此每个构件都可以快速试错和迭代。不得不说，这种做法虽然有显得有些偷懒，但是事实证明这种对社区的信赖，和开放的态度收获了巨大的回报：Node.js 拥有了全世界最活跃也是最大的社区和包管理平台 npm。

2.2 专注

Node 社区的开发者始终保留着一个默契，将包的功能约束的足够窄，最好一次只做好一件事，并对外暴露单一的接口。这样包的开发，设计，测试就会变得更加简单，包也就更加可靠。这种专注，也同时表现了开发者们的谦逊以及效率至上。

2.3 简约

Node 包通常只暴露单一模块和接口，并继承了 JavaScript 的简约特点，使用简单的数据结构。这使得 Node 包易于阅读和理解。

3. 前端开发者如何学习 Node.js？

对于从未涉足过服务端开发的前端开发者而言，以下几点是学习 Node 过程中必须补足的知识：

1. 对 JavaScript 语言特性（特别是 ESNext），语法的深入理解；
2. 数据库知识与数据表设计能力；
3. 系统架构能力；

而学习 Node.js 则可以分为两个部分：

1. 学习 Node.js 的核心库的使用；
2. 学习相关 Web 框架的使用；

在整个学习过程中，建议采用以下四步学习：

1. 阅读官方文档；
2. 撰写 Demo 熟悉语法验证思路；
3. 在此过程中不断地问自己问题，并深入调研得到答案；
4. 通过对外输出，分享所得加深自己的印象；

4. 小结

Node.js 在如今已经是每一位前端开发者必须掌握的技术，它通过 libuv 向前端开发者开放了操作系统层面的底层能力，让开发者能够全面使用计算机的算力和功能。并让用一种语言解决 Web 应用开发的所有问题的想法成为可能。希望通过本文的介绍，您能够对 Node.js 产生好奇，祝您在未来的探索旅途中，过得愉快。