Sera Masumi's Docs

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JavaScript

Javascript语言的执行环境是单线程的。所谓”单线程”，就是指一次只能完成一件任务。如果有多个任务，就必须排队，前面一个任务完成，再执行后面一个任务，以此类推。这种模式的好处是实现起来比较简单，执行环境相对单纯；坏处是只要有一个任务耗时很长，后面的任务都必须排队等着，会拖延整个程序的执行。常见的浏览器无响应（假死），往往就是因为某一段Javascript代码长时间运行（比如死循环），导致整个页面卡在这个地方，其他任务无法执行。

为了解决这个问题，Javascript语言将任务的执行模式分成两种：同步（Synchronous）和异步（Asynchronous）。

“同步模式”就是上一段的模式，后一个任务等待前一个任务结束，然后再执行，程序的执行顺序与任务的排列顺序是一致的、同步的；”异步模式”则完全不同，每一个任务有一个或多个回调函数（callback），前一个任务结束后，不是执行后一个任务，而是执行回调函数，后一个任务则是不等前一个任务结束就执行，所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。

“异步模式”非常重要。在浏览器端，耗时很长的操作都应该异步执行，避免浏览器失去响应，最好的例子就是Ajax操作。在服务器端，”异步模式”甚至是唯一的模式，因为执行环境是单线程的，如果允许同步执行所有http请求，服务器性能会急剧下降，很快就会失去响应。

本文总结了”异步模式”编程的4种方法，理解它们可以让你写出结构更合理、性能更出色、维护更方便的Javascript程序。

一、回调函数

这是异步编程最基本的方法。

简单地说，回调函数(callback function)就是给另外一个宿主函数做参数的函数。回调函数在宿主函数内执行，执行结果返回给宿主函数。

假定有两个函数f1和f2，后者等待前者的执行结果。

f1();
f2();

如果f1是一个很耗时的任务，可以考虑改写f1，把f2写成f1的回调函数。

function f1(callback){
　　　　setTimeout(function () {
　　　　　　// f1的任务代码
　　　　　　callback();
　　　　}, 1000);
　}

执行代码就变成下面这样：

f1(f2);

采用这种方式，我们把同步操作变成了异步操作，f1不会堵塞程序运行，相当于先执行程序的主要逻辑，将耗时的操作推迟执行。

回调函数的优点是简单、容易理解和部署，缺点是不利于代码的阅读和维护，各个部分之间高度耦合（Coupling），流程会很混乱，而且每个任务只能指定一个回调函数。

二、事件监听

另一种思路是采用事件驱动模式。任务的执行不取决于代码的顺序，而取决于某个事件是否发生。

还是以f1和f2为例。首先，为f1绑定一个事件（这里采用的jQuery的写法）。

f1.on('done', f2);

上面这行代码的意思是，当f1发生done事件，就执行f2。然后，对f1进行改写：

function f1(){
　　　　setTimeout(function () {
　　　　　　// f1的任务代码
　　　　　　f1.trigger('done');
　　　　}, 1000);
　　}

f1.trigger(‘done’)表示，执行完成后，立即触发done事件，从而开始执行f2。

这种方法的优点是比较容易理解，可以绑定多个事件，每个事件可以指定多个回调函数，而且可以“去耦合”（Decoupling），有利于实现模块化。缺点是整个程序都要变成事件驱动型，运行流程会变得很不清晰。

三、发布/订阅

上一节的”事件”，完全可以理解成”信号”。

我们假定，存在一个”信号中心”，某个任务执行完成，就向信号中心”发布”（publish）一个信号，其他任务可以向信号中心”订阅”（subscribe）这个信号，从而知道什么时候自己可以开始执行。这就叫做“发布/订阅模式”（publish-subscribe pattern），又称“观察者模式”（observer pattern）。

这个模式有多种实现，下面采用的是Ben Alman的Tiny Pub/Sub，这是jQuery的一个插件。

首先，f2向”信号中心”jQuery订阅”done”信号。

jQuery.subscribe("done", f2);

然后，f1进行如下改写：

function f1(){
    setTimeout(function () {
        // f1的任务代码
        jQuery.publish("done");
    }, 1000);
}

jQuery.publish("done")的意思是，f1执行完成后，向”信号中心”jQuery发布”done”信号，从而引发f2的执行。

此外，f2完成执行后，也可以取消订阅（unsubscribe）。

jQuery.unsubscribe("done", f2);

这种方法的性质与”事件监听”类似，但是明显优于后者。因为我们可以通过查看”消息中心”，了解存在多少信号、每个信号有多少订阅者，从而监控程序的运行。

四、Promises对象

Promises对象是CommonJS工作组提出的一种规范，目的是为异步编程提供统一接口。

简单说，它的思想是，每一个异步任务返回一个Promise对象，该对象有一个then方法，允许指定回调函数。比如，f1的回调函数f2,可以写成：

f1().then(f2);

f1要进行如下改写（这里使用的是jQuery的实现）：

function f1(){
    var dfd = $.Deferred();
    setTimeout(function () {
        // f1的任务代码
        dfd.resolve();
    }, 500);
    return dfd.promise;
}

这样写的优点在于，回调函数变成了链式写法，程序的流程可以看得很清楚，而且有一整套的配套方法，可以实现许多强大的功能。

比如，指定多个回调函数：

f1().then(f2).then(f3);

再比如，指定发生错误时的回调函数：

f1().then(f2).fail(f3);

而且，它还有一个前面三种方法都没有的好处：如果一个任务已经完成，再添加回调函数，该回调函数会立即执行。所以，你不用担心是否错过了某个事件或信号。这种方法的缺点就是编写和理解，都相对比较难。

Node.js到底是什么？

官方定义

Node.js是一个基于Chrome V8引擎的JavaScript运行时。Node.js使用事件驱动的非阻塞I / O模型，使其轻量且高效。Node.js的软件包生态系统npm是全球最大的开源库生态系统。

###其他

JS是脚本语言，脚本语言都需要一个解析器才能运行。对于写在HTML页面里的JS，浏览器充当了解析器的角色。而对于需要独立运行的JS，NodeJS就是一个解析器。

每一种解析器都是一个运行环境，不但允许JS定义各种数据结构，进行各种计算，还允许JS使用运行环境提供的内置对象和方法做一些事情。例如运行在浏览器中的JS的用途是操作DOM，浏览器就提供了document之类的内置对象。而运行在NodeJS中的JS的用途是操作磁盘文件或搭建HTTP服务器，NodeJS就相应提供了fs、http等内置对象。

当前的服务器程序有什么问题？

在 Java™ 和 PHP 这类语言中，每个连接都会生成一个新线程，每个新线程可能需要 2 MB 的配套内存。在一个拥有 8 GB RAM 的系统上，理论上最大的并发连接数量是 4,000 个用户。随着您的客户群的增长，如果希望您的 Web 应用程序支持更多用户，那么，您必须添加更多服务器。当然，这会增加服务器成本、流量成本和人工成本等成本。除这些成本上升外，还有一个潜在技术问题，即用户可能针对每个请求使用不同的服务器，因此，任何共享资源都必须在所有服务器之间共享。鉴于上述所有原因，整个 Web 应用程序架构（包括流量、处理器速度和内存速度）中的瓶颈是：服务器能够处理的并发连接的最大数量。

Node.js处理这个瓶颈的办法：

Node 解决这个问题的方法是：更改连接到服务器的方式。每个连接发射一个在 Node 引擎的进程中运行的事件，而不是为每个连接生成一个新的 OS 线程（并为其分配一些配套内存）。Node 声称它绝不会死锁，因为它根本不允许使用锁，它不会直接阻塞 I/O 调用。Node 还宣称，运行它的服务器能支持数万个并发连接。

Node 如何工作？

Node 本身运行 V8 JavaScript。是服务器上的 JavaScript。

什么是 V8？V8 JavaScript 引擎是 Google 用于其 Chrome 浏览器的底层 JavaScript 引擎。很少有人考虑 JavaScript 在客户机上实际做了些什么？实际上，JavaScript 引擎负责解释并执行代码。Google 使用 V8 创建了一个用 C++ 编写的超快解释器，该解释器拥有另一个独特特征；您可以下载该引擎并将其嵌入任何 应用程序。V8 JavaScript 引擎并不仅限于在一个浏览器中运行。因此，Node 实际上会使用 Google 编写的 V8 JavaScript 引擎，并将其重建为可在服务器上使用。

它对什么有好处？

Node 非常适合以下情况：在响应客户端之前，您预计可能有很高的流量，但所需的服务器端逻辑和处理不一定很多。Node 表现出众的典型示例包括：

  • RESTful API

    提供 RESTful API 的 Web 服务接收几个参数，解析它们，组合一个响应，并返回一个响应（通常是较少的文本）给用户。这是适合 Node 的理想情况，因为您可以构建它来处理数万条连接。它仍然不需要大量逻辑；它本质上只是从某个数据库中查找一些值并将它们组成一个响应。由于响应是少量文本，入站请求也是少量的文本，因此流量不高，一台机器甚至也可以处理最繁忙的公司的 API 需求。

  • Twitter 队列

    想像一下像 Twitter 这样的公司，它必须接收 tweets 并将其写入数据库。实际上，每秒几乎有数千条 tweet 达到，数据库不可能及时处理高峰时段所需的写入数量。Node 成为这个问题的解决方案的重要一环。如您所见，Node 能处理数万条入站 tweet。它能快速而又轻松地将它们写入一个内存排队机制（例如 memcached），另一个单独进程可以从那里将它们写入数据库。Node 在这里的角色是迅速收集 tweet，并将这个信息传递给另一个负责写入的进程。想象一下另一种设计（常规 PHP 服务器会自己尝试处理对数据库本身的写入）：每个 tweet 都会在写入数据库时导致一个短暂的延迟，因为数据库调用正在阻塞通道。由于数据库延迟，一台这样设计的机器每秒可能只能处理 2000 条入站 tweet。每秒处理 100 万条 tweet 则需要 500 个服务器。相反，Node 能处理每个连接而不会阻塞通道，从而能够捕获尽可能多的 tweets。一个能处理 50,000 条 tweet 的 Node 机器仅需 20 台服务器即可。

  • 电子游戏统计数据

    如果您在线玩过《使命召唤》这款游戏，当您查看游戏统计数据时，就会立即意识到一个问题：要生成那种级别的统计数据，必须跟踪海量信息。这样，如果有数百万玩家同时在线玩游戏，而且他们处于游戏中的不同位置，那么很快就会生成海量信息。Node 是这种场景的一种很好的解决方案，因为它能采集游戏生成的数据，对数据进行最少的合并，然后对数据进行排队，以便将它们写入数据库。使用整个服务器来跟踪玩家在游戏中发射了多少子弹看起来很愚蠢，如果您使用 Apache 这样的服务器，可能会 有一些有用的限制；但相反，如果您专门使用一个服务器来跟踪一个游戏的所有统计数据，就像使用运行 Node 的服务器所做的那样，那看起来似乎是一种明智之举。

Apache 的思维方式认为服务器就是一个应用程序，将 HTML 文件放入其中，一切就会正常运转。由于大多数程序员都熟悉 Apache 及其用途，因此，描述 Node 的最简单方法就是将它与 Apache 进行比较。Node 是一个程序，能够完成 Apache 能够完成的所有任务（借助一些模块），而且，作为一个可以将其作为基础进行构建的可扩展 JavaScript 平台，Node 还能完成更多的任务。

高性能web服务需要：异步IO、事件驱动。

Mocha

mocha

mocha是JavaScript的一种单元测试框架，既可以在浏览器环境下运行，也可以在Node.js环境下运行。

使用mocha，我们就只需要专注于编写单元测试本身，然后，让mocha去自动运行所有的测试，并给出测试结果。

mocha的特点主要有：

  1. 既可以测试简单的JavaScript函数，又可以测试异步代码，因为异步是JavaScript的特性之一；
  2. 可以自动运行所有测试，也可以只运行特定的测试；
  3. 可以支持before、after、beforeEach和afterEach来编写初始化代码。

前端工具

Node.js是后端服务器的JavaScript，是JavaScript Runtime，运行JS的环境。[server-side]

Express是一个很小的Node.js的web开发框架，帮助处理http请求，使Node更易用。类似的还有Django是Python的web开发框架，J2EE是Java的，Rails是Ruby的。

Marko：基于UI components开发应用，使开发者免于手工操作DOM。

AngularJS是个JavaScript库，运行在浏览器上。使用时只需要把AngularJS文件像其他js文件一样和html放在一起。[single-page, client-side] 大而全。来自Google。

React：用来构建UI的轻型框架。来自Facebook。

Vue.js：用来构建UI的轻型框架。（类似写在html里的js）

jQuery是个JavaScript库，简化了JS代码，方便进行html元素选取操作等。

Bootstrap是CSS框架。

Tomcat和Apache都是web服务器，用于处理和解析http请求。你的脚本是由它们托管的，不能单独运行，大量跟系统和底层打交道的事情由他们负责，你的代码可以只专注于业务逻辑。

Apache是 Http Server，只支持静态页面，能够将某一个文本文件的内容通过HTTP协议返回到客户端，所有人发送同一个请求看到同样页面。

Tomcat是一个 Application Server，是Servlet/JSP的容器，让Java应用跑在里面。支持动态解析。为了方便，Application Server 往往也会集成 HTTP Server 的功能，但是不如专业的 HTTP Server 那么强大，所以应用服务器往往是运行在 HTTP Server 的背后，执行应用，将动态的内容转化为静态的内容之后，通过 HTTP Server 分发到客户端。

Nginx也是 Http Server，支持处理静态内容，还具有反向代理、负载均衡等功能。

Java Servlet是运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序，在Java代码中通过HttpServletResponse对象动态输出HTML内容。在Java里写html。

JSP(Java Server Pages)使用JSP标签在HTML网页中插入Java代码。Java代码被动态执行后生成HTML内容。经过容器解释之后就是servlet。在html里写Java。