1.Node能够解决什么问题？

Node的首要目标是提供一种简单的，用于创建高性能服务器的开发工具

Web服务器的瓶颈在于并发的用户量（在浏览器端经常会接受到一些客户端的请求，完了转发给我们的服务端），对比Java和Php的实现方式

画张图：（传统的java或者tomcat服务器）

进程：计算机在分配资源时，都是按进程为单位                                                                       线程：线程是进程的一个个的单元（一个进程由很多个线程组成）                                           进程大于线程

图解：比如，我们有一个客户端或者多个客户端，同时访问我们的服务器（常见的服务器有tomcat、iis，这样的服务器的特点是：多线程；服务器的执行空间我们一般都叫做：进程；）当我们客户端发送请求的时候，会请求我们的服务端，那我们的服务端会开一条所谓的线程来去配合，这个线程就相当于一个空间，这个空间会向我们的后台（数据库，常见的mysql数据库，包括其他数据库）发送请求，这样的话，这个服务器会把这个请求转发给mysql去请求我们的数据，那此时这个线程就不通了，你想，如果没有接收到数据库的结果，就卡在这了。那比如再来一个客户端访问我们的服务器，再请求，再来一个线程把这个请求转发给我们的数据库，这种操作一般叫做io操作（操作多区数据库的数据），那这个时候，发现个问题，客户端发送的请求越多，线程就越多，一般情况下线程处理的很快，比如说，数据库请求成功后，把结果返回，那这个线程就关闭了，以前是这样的，但是现在这个线程不会关闭了，现在这个tomcat转变了策略，他会把这个线程进行复用，比如说，默认开20个线程，一个客户端发送请求，服务器就开一个线程，但是这个线程不会被销毁，再有请求的时候，这个线程再出来，它永远复用用一个线程。

但是如果是多线程情况下：

1. 可能会浪费资源（来一个客户端请求，就开一个线程，浪费一个资源）
2. 多线程靠的是切换时间片，这个过程中也会浪费资源
3. 多线程 锁的问题

在传统的java或者tomcat服务器都会有这些多线程的问题，所以node的好处就来了：

画张图：（node）

图解：node的特点：单线程（单线程没有锁的概念，不会同时操作同一个数据），他所谓的单线程并不是说我们应用里面就一条线程，他指的是主线程（主线程是单线程的），也就是说一个应用（进程）里面可能就一条主线程，就是说它里面可能也有很多条线程，比如其他线程，像setTimeout，setTimeout也算是线程，但是setTimeout不在我们的主线程里面，而且setTimeout的好处就是：比如说，我们一个客户端来访问我们的服务端，这时候服务端开一个线程来配合，并且去访问数据库，但是node有个特点：异步非阻塞，也就是说，它并不会等待这个数据库什么时候完成，他只告诉客户端要什么数据，然后它就闲下来了。他不会等着数据库吧这个结果返回给我们客户端，这个时候比如说：再来一个客户端访问服务器，上一个客户端就不管了，然后直接把线程1移到下面，这个时候，如果有很多客户端来访问服务器，服务器只需要访问数据库，不需要等待数据库返回结果，知道数据库开始返回结果了，这个线程1再返回去吧数据返回个客户端。所以node可以扛几千万的并发，但是java只能扛个四五千万，性能上有很大的差距。

Node在处理高并发,I/O密集场景有明显的性能优势

• 高并发,是指在同一时间并发访问服务器
• I/O密集指的是文件操作、网络操作、数据库,相对的有CPU密集,CPU密集指的是逻辑处理运算、压缩、解压、加密、解密

Web主要场景就是接收客户端的请求读取静态资源和渲染界面,所以Node非常适合Web应用的开发。

由此可见浏览器是多进程的,并且从我们的角度来看我们更加关心浏览器渲染引擎

图解：用户界面，浏览器引擎，浏览器渲染引擎这三个都是进程。在我们写代码的时候最关心的是浏览器的渲染引擎，这个渲染引擎里面又分成了：Networking（请求），Javascript Interperter（JS线程），UI Backend（渲染css的）。Networking（请求），Javascript Interperter（JS线程），UI Backend（渲染css的）这三部分都是线程，我们关心的有两个线程：JS线程和UI线程，这两个线程的关系如下：

线程

• JS线程  UI线程：这两个线程是同时在浏览器上运行的，但是有个区别：这两个线程是互斥的，目的就是为了保证不产生冲突，因为ui线程是渲染dom，js线程是操作dom，两个线程同时进程会冲突。所以js线程执行，ui线程就不执行；ui线程执行，js线程就不执行。
•  JS线程执行的时候，ui线程可能再渲染，那渲染的结果放在哪呢？=>这时候，ui线程会把更改放在队列中，当js线程空闲下来，ui线程再继续渲染。

 webworker 多线程 *

• 他和js主线程不是平级的，主线程可以控制webworker,webworker不能操作dom 不能获取document,window

  写个webworker的小列子：

       

3.2  渲染引擎

渲染引擎内部是多线程的,内部包含两个最为重要的线程ui线程和js线程。这里要特别注意ui线程和js线程是互斥的,因为JS运行结果会影响到ui线程的结果。ui更新会被保存在队列中等到js线程空闲时立即被执行。

3.3  js单线程

javascript在最初设计时设计成了单线程,为什么不是多线程呢？如果多个线程同时操作DOM那岂不会很混乱？这里所谓的单线程指的是主线程是单线程的,所以在Node中主线程依旧是单线程的。

3.4 其他线程

• 浏览器事件触发线程(用来控制事件循环,存放setTimeout、浏览器事件、ajax的回调函数)
• 定时触发器线程(setTimeout定时器所在线程)
• 异步HTTP请求线程(ajax请求线程)

单线程特点是节约了内存,并且不需要在切换执行上下文。而且单线程不需要管锁的问题,这里简单说下锁的概念。例如下课了大家都要去上厕所,厕所就一个,相当于所有人都要访问同一个资源。那么先进去的就要上锁。而对于node来说。下课了就一个人去厕所,所以免除了锁的问题！

4.浏览器中的Event Loop（面试中经常会问到的事件环）

• 1.所有同步任务都在主线程上执行，形成一个执行栈
• 2.主线程之外，还存在一个任务队列。只要异步任务有了运行结果，就在任务队列之中放置一个事件。
• 3.一旦执行栈中的所有同步任务执行完毕，系统就会读取任务队列,将队列中的事件放到执行栈中依次执行
• 4.主线程从任务队列中读取事件，这个过程是循环不断的

整个的这种运行机制又称为Event Loop(事件循环)

图解：如图，事件环分成几部分。js分为两部分，一个叫heap（堆），一个叫stack（栈）；对象放在heap（堆）里，常见的基础类型和函数放在stack（栈）里，函数执行的时候在栈里执行。栈里面可能会调一些Dom操作，ajax操作和setTimeout定时器。stack（栈）里面的程序先走，走完后再走WebAPIs（异步的方法），WebAPIs（异步的方法）执行后的结果放在callback queue（回调的队列里），也就是当栈里面的程序走完之后，再从任务队列中读取事件放到栈里面去执行，这个过程是循环不断的。

小例子1：

图解代码执行方式：先把console.log(1)，console.log(2)，console.log(5)放在stack（栈）中执行，然后栈里面可能会调用setTimeout，但是栈里面一定会先一次执行完也就是1,2,5；然后两个setTimeout方法并没有执行，会先移到队列（callback queue）里面去，然后当栈里面都执行完之后，开始从从任务队列中读取事件往栈里面去执行。

小列子2：

图解代码执行方式：先把console.log(1)，console.log(2)，console.log(5)放在stack（栈）中执行，然后栈里面可能会调用setTimeout，但是栈里面一定会先一次执行完也就是1，2，5；然后两个setTimeout方法并没有执行，会先移到队列（callback queue）里面去，然后当栈里面的1，2，5都执行完之后，开始从从任务队列中读取事件往栈里面去执行，这时候3，4执行，并且6，7放到队列里面，然后3，4执行完后，再从任务队列中读取事件往栈里面去执行。所以顺序是1，2，5，3，4，6，7

如果设置了setTimeout的时间，那就是按setTimeout的成功时间依次执行，如图：这里的顺序是1，2，5，4，7，3，6。也就是只要两个set时间不一样的时候 ，就set时间短的里面走完（包括set里面的回调函数），再走set时间慢的。如果两个set时间一样，就是按顺序走set，走完后再按顺序走set里面的回调。

小列子3：当触发回调函数时，会将回调函数放到队列中。永远都是栈里面执行完后再从任务队列中读取事件往栈里面去执行。

stack（栈）和queue（队列）的区别：

栈方法LIFO（Last In First Out）：先进后出（先进的后出），典型的就是函数调用。

例如：

代码走势图：

图解：执行栈里面最先放的是全局作用域（代码执行有一个全局文本的环境），完了再放one。完了one执行再把two放进来，完了two执行再把three放进来，一层叠一层。那么怎么出呢，怎么销毁的呢？ => 最先走的肯定是three，因为two要是先销毁了，那three的代码b就拿不到了，所以是先进后出（先进的后出），所以，three最先出，然后是two出，再是one出。

队列方法FIFO（First In First Out）

代码执行都是按栈的结果去执行的，但是我们调用完多线程的方法（WebAPIs），这些多线程的方法是放在队列里的，也就是先放到队列里的方法先执行。那什么时候WebAPIs里的方法会再执行呢？ => 比如：stack（栈）里面都走完之后，就会依次执行队列里的方法，当栈里面再写个事件，这个事件可能还会调用WebAPIs里的异步方法，那这些异步方法会在再被调用的时候放在队列里，然后这个主线程（也就是stack）从任务队列中读取事件，这个过程是循环不断的。

5.Node系统

node工作和浏览器中的事件环不一样，node有自己的机制。我们先来张图看看node是如何工作的

• 1.我们写的js代码会交给v8引擎进行处理
• 2.代码中可能会调用nodeApi,node会交给libuv库处理
• 3.libuv通过阻塞i/o和多线程实现了异步io
• 4.通过事件驱动的方式,将结果放到事件队列中,最终交给我们的应用。

node的特点：异步  非阻塞i/o  node通过LIBUV这个库自己实现的异步，默认的情况下是没有异步的方法的。

图解：我们写的js代码是和v8引擎进行交互的，这个v8引擎会提供一些方法，比如setTimeout属于我们v8引擎的方法，v8引擎里面还会调用nodeAPI（常见的nodeAPI有readFile（文件读取），readFile是异步的，可以读取文件），调用完nodeAPI以后，会把方法交给LIBUV异步库，这个异步库通过BLOCKING（阻塞）和WORKER THREADS（工作线程，这个工作线程是n个的），所以说node底层是多线程的。它是根据BLOCKING OPERATION阻塞的io和WORKER THREADS（多线程）实现了异步io，最后通过EVENT LOOP事件环把结果返回给我们的应用。他会把成功的结果放在EVENT QUEUE（事件队列）里去，同样会调用这个事件队列里的结果，再返回给我们的应用。

6.同步与异步

同步和异步关注的是消息通知机制

• 同步就是发出调用后，没有得到结果之前，该调用不返回，一旦调用返回，就得到返回值了。 简而言之就是调用者主动等待这个调用的结果
• 而异步则相反，调用者在发出调用后这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。换句话说当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果，而是调用发出后，被调用者通过状态、通知或回调函数处理这个调用。

7.阻塞与非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.

• 阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
• 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

8.组合

同步异步取决于被调用者，阻塞非阻塞取决于调用者

• 同步阻塞
• 异步阻塞
• 同步非阻塞
• 异步非阻塞（node就是异步非阻塞）

9.宏任务和微任务（面试经常问）

同步代码先执行 执行是在栈中执行的，然后微任务会先执行，再执行宏任务

任务可分为宏任务和微任务

• macro-task(宏任务): setTimeout, setInterval, setImmediate, I/O
• micro-task(微任务): process.nextTick, 原生Promise(有些实现的promise将then方法放到了宏任务中),Object.observe(已废弃), MutationObserver不兼容的

Promise.then（源码见到Promise就用setTimeout），then方法不应该放到宏任务中（源码中写setTimeout是迫不得已的），在我们真正浏览器的实现里这个then属于微任务的。如图：

图解：先走console.log(1)，这里的new Promise()是立即执行的，所以是同步的，由于这个then在console.log(2)后面执行的，所以不是同步，是异步的。那这跟宏任务和微任务有什么关系？ => 我们可以加一个setTimeout（宏任务）对比一下，如图：

结论：同步代码先执行  执行是在栈中执行的，然后微任务会先执行，再执行宏任务

MutationObserver小列子：

10.什么场合下应该考虑使用Node框架

当应用程序需要处理大量并发的输入输出，而在向客户端响应之前，应用程序并不需要进行非常复杂的处理。

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