Node.js进阶之路 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

Node.js进阶之路
第1章　Node异步编程范式
第2章　搭建自己的开发环境
第3章　使用Docker部署Node服务
第4章　Node模块
第5章　V8引擎
第6章　Promise对象
第7章　用ES6 Generator解决回调金字塔
第8章　LoopBack开源框架
第9章　编写C++扩展
附录
第1章　Node异步编程范式
本章通过实际案例，向读者介绍Node异步编程的优势和原理，这些内容帮助读者理解Node运行的本质。本章还就Node实现异步调用的两种机制进行详细的介绍，并引用源码，剖析其内部实现的流程。
1.1　同步与异步的比较
Node是一个JavaScript运行时环境，它为JavaScript提供了一个异步I/O编程框架，较其他语言通常使用的同步式方案，其性能好比“搭载上了火箭”。Node的指导思想说起来也简单——CPU执行指令是非常快速的，但I/O操作相对而言是极其缓慢的。可以说，Node要解决的也是这类问题，即给CPU执行的算法容易，I/O请求却频繁的情况。
请求到了，相对于传统的进程或者线程同步处理的方式，Node只在主线程中处理请求。如果遇到I/O操作，则以异步方式发起调用，主线程立即返回，继续处理之后的任务。由于异步，一次客户请求的处理方式由流式变为阶段式。我们使用Node编写的JavaScript代码都运行在主线程。
假设一次客户请求分为三个阶段——执行函数a，一次I/O操作，执行函数b。如图1-1代表了同步式的处理流程。
图1-1　同步式的处理流程
可以用一段伪代码描述同步请求的过程，如下所示：
//代码1-1
function request() {
//开始执行函数a
$rel_a = stage_a();
//读文件，将文件内容返回到$data
$data = readfile();
//将前两步的结果作为参数，调用函数b
stage_b($rel_a, &data);
}
可见，同步式处理方式中，每个请求用一个线程（或进程）处理。一次请求处理完毕之后，线程被回收。同步式的方式只画出了两个线程，如果有更多客户请求，线程数还要增加。与之相比较，如图1-2所示则是Node异步执行的示意图。可见，Node一个主线程解决了所有的问题。这种异步式处理流程中，每一个方块代表了一个阶段任务的执行。
图1-2　Node异步执行示意图
对比同步，异步同样可以用一段伪代码表达Node异步的处理方式，如下所示：
//代码1-2
var request = function(){
//开始执行函数a
var rel_a = stage_a();
//发起异步读取，主线程立即返回，处理之后的任务
readfileAsync(function(data){
//在随后的循环中，执行回调函数
stage_b(rel_a, data);
});
}
Node也“站在巨人的肩上”。这个“巨人”是大名鼎鼎的V8引擎，有这样一个强大的“心脏”，再配合基于高阶函数和闭包的异步编码范式，使得用Node构建的程序在性能上有着出色的表现。
小知识
高阶函数与闭包是两个联系非常紧密的概念。如果一个函数以一个或多个函数作为参数，或者返回一个函数，那么称此函数为高级函数。Node中大部分的异步函数，参数列表的最后一项接受一个回调，这类异步函数就符合高阶函数的定义。高阶函数执行后返回的函数，或者接受的函数参数，则被称为闭包。闭包的最大特点是引用了它之外的变量，这些变量既不是全局的，也不是参数和局部的，而是作为闭包执行时的上下文环境存在。如下所示：
//代码1-3
function wrapper(price){
var freeVal = price;
function closure (delta){
return freeVal * delta;
}
return closure;
}
var clo1 = wrapper(100);
var clo2 = wrapper(200);
setTimeout(function(){
console.log(clo1(1));
console.log(clo2(1));
}, 500);
代码1-3运行后输出的结果如下：
100
200
函数wrapper是一个高阶函数，执行后返回一个闭包，这个闭包将price纳入自己的作用域，price就不再是函数内部的局部变量，它有一个名字叫自由变量，其生命期与闭包绑定。price这样的自由变量被闭包内的代码引用，成为闭包执行的上下文。
Node高性能的来源，得益于它异步的运行方式。可以举一个例子来理解异步对性能的提升。按照目前北京出入车辆管理规定，外地来的车需要办理进京证，而办进京证需等待一定时间。如果每个人都自己跑去办理，就好比开启多个线程同步处理，办理窗口有限，就得排队。而把这件事委托给第三方，就好比不开启线程或进程，把耗时的I/O请求委托给操作系统。这种情况下人们从办证的任务中解放出来，因而能继续做其他事情。若来了一个任务，交给第三方去处理，则第三方就有一个接单队列，其只需拿着所有的接单，去办理地点逐个办理即可。
如图1-3所示是办理进京证的示意图。假设有20个人，每人开车来回花费2小时，往返油费60元，办理窗口有两个，在窗口办完一个进京证平均需要5分钟。不考虑排队时间，则20个人办证花费的总时间至少是20×2+20×5÷60小时，总油费是20×60元。按照目前北京市最低工资标准推断，假设有车族时薪为100元，则总成本为(20×2+20×5÷60)×100+20×60元，这个数字大概是5367元。下面来对比一下异步办理进京证的花费。
图1-3　同步办理进京证示意图
客户将资料交给代理者，此人拿着20个客户的资料，一个人办理完所有事情。同样假设此代理者的时薪为100元，则总花费为(20×5÷60)×100+60元，这个数字大概 ............

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