隨著 Node.js 的問世，前端開發者的觸角也逐漸蔓延到後端，甚至透過 Electron.js 這類強大的套件，也可以製作出完整的桌面 GUI 應用程式；藉由 Node.js，前端開發者得以使用較為熟悉的 JavaScript 為敲門磚，逐步的拓展自己的技術守備範圍。但為什麼為了網頁而生的語言可以透過 Node.js 跑在伺服器端呢？要解開這個問題，就得從認識 Node.js 出發。

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Node.js

Node.js 是什麼呢？根據官網的說法：

Node.js® is a JavaScript runtime built on Chrome's V8 JavaScript engine.

「runtime」 指的是執行環境，就如同網頁上的 JavaScript 是在瀏覽器的 JavaScript 引擎上執行，Node.js 就是一個能執行 JavaScript 的環境，而 V8 則是主流瀏覽器 - Google Chrome 的 JavaScript 引擎，負責解析、執行 JavaScript，也就是負責實踐 ECMAScript 規範中定義的部份；另外，V8 是開源的專案，有興趣的讀者可以參照 Google Git - V8。

Node.js 以 V8 為核心，加上一系列 C/C++ 的套件，成功的讓 Server 端也可以執行 JavaScript。

優點

但是，後端語言已經這麼多了，為什麼還要大費周章的將 JavaScript 移植到 Server 端呢？

這是因為 JavaScript 是一個事件驅動的語言，透過事件迴圈，能讓執行緒幾乎不會被卡住；而這樣的特性，非常適合用來接收高併發（High Concurrency）的請求。

例如在傳統的伺服器中，每個使用者的連接都會產生一個新的執行緒（看實作，不一定），並佔據一定的效能，伺服器在高併發的情況下，很容易就會由於應接不暇而無法服務新的流量；但 Node.js 會將每個 request 變成事件迴圈中待處理的事件，主執行緒只負責承接、轉拋、回應，並持續的在事件迴圈中循環，一切都以事件為核心在驅動程式運行，自然也就不會出現執行緒卡死的現象。

當然，如果是商業邏輯複雜的後端程式，效能瓶頸不在流量的服務，Node.js 就無用武之地；但在設計需要承接高流量，且處理邏輯不太複雜時，Node.js 可能就會是個可以考慮的選項。

功能

前面提到，Node.js 就是一個可以執行 JavaScript 的環境，而這個環境除了提供瀏覽器 Web API 實作的 setTimeout、setInterval、console 之外，也因為執行環境不同，有另外一系列的 API 供開發者使用，例如可以讀寫檔案的 fs、處理網路請求的 http、做加解密雜湊處理的 crypto、設定叢集的 cluster 等等。

詳細的使用說明，可以參考 Node.js 的官網文件

事件迴圈

由於 JavaScript 擁有單執行緒的特性，且為了讓執行緒不會被需要等待的同步程式卡住，必須透過事件迴圈的機制來實現這個目標。如果各位讀者還有印象，我們在 這篇 有聊過瀏覽器中 JavaScript 的事件迴圈，其中有很大一部分是由瀏覽器完成的；在 Node.js 中則透過 libuv 來實現這部分的機制。不同於瀏覽器的事件迴圈，Node.js 中的事件迴圈大致會有以下幾個階段：

• timers：執行 setTimeout setInterval 給的 callback
• pending callbacks：執行被延遲到下一個事件迴圈的 I/O Callback
• idle, prepare：Node.js 內部專用的階段
• poll：檢索新的 I/O events，執行 I/O callbacks
• check：執行 setImmediate 給的 callback。
• close callbacks：執行關閉資源的 callback，例如 socket.on('close', ...)

相對於瀏覽器的事件迴圈多了好多個階段，但其實只是把所有的 callback 分成了四種：timers、I/O events、immediates、close handlers，並依照順序輪流執行，其他在概念上還是一樣的：每個階段有自己的 Queue，輪到它時清空 Queue，到下個階段，周而復始。

為避免主執行緒阻塞，poll 階段可以設定執行上限，到達上限時就會將 Queue 內的東西移交到 pending callbacks 階段的 Queue 中，下一個事件迴圈時再接續執行。

比較需要注意的地方是，微任務佇列（microtask queue）在每個階段結束後都會執行、清空，順序是先清空 process.nextTick 的 callback，再執行其他的如 Promise 的 callback。

常有人誤解 process.nextTick，會想問例如「一個 Tick 是多久？」之類的問題，但其實 Tick 指的就是事件迴圈中的一個階段，因此時間是不固定的喔！

結語

今天我們從最基本的介紹出發，認識了 Node.js 這個 Server 端的 JavaScript 執行環境，並提到 Node.js 的語言特性在高併發情況的優勢，最後重點理解 JavaScript 的重要特色：事件迴圈，背後是如何在伺服器端執行的。

今天的 Node.js 介紹就先到這邊吧，明天我們繼續～

參考資料

• The Node.js Event Loop, Timers, and process.nextTick()
• Morning Keynote- Everything You Need to Know About Node.js Event Loop - Bert Belder, IBM
• Node.js v12.11.1 Documentation

筆者

Gary

半路出家網站工程師；半生熟的前端加上一點點的後端。
喜歡音樂，喜歡學習、分享，也喜歡當個遊戲宅。

相信一切安排都是最好的路。