1.1、Node.js v20

2023年4 月 18 日，Node.js 正式发布了 v20 版本，是当前最新的可用版本。从Node.js 8之后，很长一段时间，都是围绕如何兼容Web新规范而演进，之所以要讲解v20这个版本，主要有5个原因。

  1. 变化较多，从Node.js 8到v20，可以说是翻天覆地的变化，无论Node.js新手，还是老手，都值得重新学习一下。
  2. 截止到v20版本，新特性基本趋于稳定，像ESM、Async函数等都已经非常成熟了。
  3. 搭配前端最新Web规范，很多Node.js知识点需要更新，比如内置fetch等。
  4. Deno、Bun等服务端JavaScript运行时崛起，其实Node.js v20已经有很多与时俱进的内容，比如network-import等，依然是当前主流，稳定，可靠的。
  5. AIGC爆火，带动Node.js全栈需求更加旺盛。结合LLM模型（OpenAI或Replicate等），Langchain.js，以及https://github.com/vercel-labs/ai SDK，组合数据库操作，可以快速落地AI业务。

Node.js是什么

按照官方介绍https://nodejs.dev/en/learn/，通过5个要点来讲解Node.js是什么，具体如下。

1、JavaScript运行时环境

Node.js 是一个开源和跨平台的 JavaScript 运行时环境。 它是几乎任何类型项目的流行工具！Node.js 具有独特的优势，因为数百万为浏览器编写 JavaScript 的前端开发者现在除了客户端代码之外，还能够编写服务器端代码，而无需学习完全不同的语言。

这里需要说明的是，JavaScript优先，但也支持C/C++/Rust，通过N-Api（之前叫Nan node addon）扩展即可。

Node.js主要场景是服务器端代码，却在前端工程领域无心插柳柳成荫，变成了大前端领域必备的组成部分。下面讲Node.js应用场景的时候会细讲。

2、基于v8，所以快

Node.js 在浏览器之外运行 V8 JavaScript 引擎（Google Chrome 的内核）。 这使得 Node.js 执行速度非常高效。

很多c代码写的算法，都不一定比v8写的js代码执行速度快。参考https://github.com/felixge/faster-than-c

3、单进程单线程，简单

Node.js 应用在单个进程中运行，无需为每个请求创建新线程。 Node.js 在其标准库中提供了一组异步 I/O ，以防止 JavaScript 代码阻塞，并且通常Node.js 中的库是使用非阻塞范例编写的，这使得阻塞行为成为异常而不是常态。

缺点：部署服务端代码的时候，一般你需要根据多少个cpu核数n来决定起n-1个实例，这时候就需要pm2这样的进程管理工具，很多人吐槽pm2，其根本原因是Node.js自身机制问题。

4、基于libuv实现的事件循环，成败皆因此

当 Node.js 执行 I/O 操作时，如从网络读取、访问数据库或文件系统，Node.js 不会阻塞线程和浪费 CPU 周期等待，而是会在事件循环完成恢复操作。

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当Node.js进程启动时，Node会创建一个类似于while(true){...}的EventLoop（浏览器也有），每执行一次循环体的过程我们称为Tick。每个Tick的过程就是查看是否有事件待处理，如果有，就取事件及其相关的回调函数。如果存在关联的回调函数，就执行它们。然后进入下一个循环，如果不再有事件要处理，就退出进程。以后学的深入的时候，需要setImmediate 和 process.nextTick，就是围绕EventLoop操作的相关API。

这使得 Node.js 可以使用单个服务器处理数千个并发连接，而不会引入管理线程并发的负担（这可能是灾难的来源）。

基于EventLoop，任务是异步的，所以要采用Error-first Callback写法，所以导致后面异步流程极其复杂，且编写代码时，需要时刻注意EventLoop里加入的代码是否为异步，不然就可能出现性能问题。

辩证的看，Node.js的好处是让你不需要关注多线程就能实现高性能，但你需要关注事件循环是否为异步。

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果然，天下没有免费的午餐。

5、跟进Web标准

在 Node.js 中，可以毫无问题地使用新的 ECMAScript 标准（部分），因为你不必等待所有用户更新他们的浏览器（但要等v8更新） - 你负责通过更改 Node.js 版本来决定使用哪个 ECMAScript 版本（这其实不是特性，而是不完善）， 你还可以通过运行带有标志的 Node.js 来启用特定的实验性特性（这种一般就是玩玩）。

说的有点夸张了，但跟进是事实，且一定是有滞后现象的。

Node.js应用场景

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1、最重要的场景是Server场景（初心）

2、最通用的是Cli工具开发场景（通用）

3、占比较大的前端相关场景（当前最多，除了Server、API，其他基本都算）

Node.js v20运行原理和新特性

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  • node v20特性：std lib 在标准化，user lib 在精细化
    • v8+eventloop+promise-base api（error-first）+event
    • npm
    • esm
    • async/await + promise
    • worker thread（tinypool）
    • loader
    • test runner
    • 权限模型
    • 可观测性，包括 logging/metrics/tracing，以及 APM 等
    • 现代化的 HTTP：undici
    • wasm
    • n-api

本节主要讲解Node.js v20入门，大家了解一下即可，限于篇幅，下一门课会详细讲具体细节。

Node.js和大前端的关系

讲Node.js应用场景的时候，我们说过占比较大的前端相关场景，除了Server、API，其他基本都算是大前端场景的组成部分。

下面我们来看一下Node.js和大前端的关系。

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Node.js在大前端中发挥了重要作用，主要包括以下方面：

  1. 服务器端开发：Node.js可以作为服务器端语言来处理HTTP请求，实现服务器端的逻辑处理和数据存储等功能。
  2. 前端构建工具：Node.js提供了npm包管理工具，开发者可以通过npm下载和管理各种前端框架、库和插件等。
  3. 前端自动化构建：Node.js可以结合gulp、grunt、webpack、vite等自动化构建工具来进行前端代码的自动化打包、压缩、合并等操作，提高开发效率。
  4. 实时通信：Node.js可以通过socket.io等技术实现实时通信，例如聊天室、在线游戏等，比如hmr等。
  5. 数据库操作：Node.js可以通过mongoose等库来进行数据库的操作，例如数据的增删改查等。
  6. 人工智能：Node.js可以结合TensorFlow等机器学习框架来进行人工智能的开发和应用。
  7. 云计算：Node.js可以结合AWS Lambda等云计算平台来进行云计算相关的开发和应用。

总之，Node.js在大前端中的应用非常广泛，可以帮助开发者快速搭建服务器、构建前端、实现自动化构建、进行实时通信、操作数据库、开发人工智能等。