深入浅出nodejs读书笔记与联想

Node

node是单线程的吗？为什么？

node并非单线程，node本身还额外存在IO线程，在写c++扩展的时候会用到。node基于v8，在执行js时，是单线程的。

高并发的本质是什么？

高并发的表现是高IO，本质是提高多核CPU的利用率。再具体的讲也就是：系统内核缓冲区资源的高效利用

并发优化的软件优化方向

• cpu、内存资源、操作系统的调度优化。多核cpu与其附带内存的调度等。
• 网卡 如何充分利用多核cpu资源，或者说如何利用多核cpu分摊网卡压力
• 数据包传输（MTU）的中断对 系统资源的损耗
• 内核级别的优化：系统进程的最大连接数等
• 应用级常用数据的合理缓存（进程缓冲区与内核缓冲区的合理调度）

进程间通信的几种方法？

套接字、管道、信号量、消息队列、共享内存

为什么要用node ？

• 前后端编程语言的统一，能够提高开发信效率。
• 异步非阻塞IO能够充分利用单核性能，减少多线程模型上下文调度所耗费的资源。
• 通过事件驱动模型，提高服务端的并发能力。
• 方便前端根据需要做服务端渲染，按需分会内容等等
• 方便前端定制数据逻辑，降低前后端的沟通成本。让前后端都更能关注自己领域的问题。

node（commonjs） 模块的加载过程

• 路径分析 1. 核心模块（已被编译为二进制文件， 加载最快） 2. 带有具体路径的模块（将相对路径解析为绝对路径进行查找） 3. 第三方模块 (可通过module.path查看)， 从当前路径下的 node_modules 一层层往上查找一直到根目录，若没有，继续在node全局路径一层层查找。路径较深，查找较慢。
• 文件定位 1. 优先从缓存中查找 2. 对于没有扩展名的情况，node有限匹配文件。按照 .js .json .node 的顺序依次查找，若没有匹配到文件，则尝试一层层匹配目录，若寻找到目录，则根据目录下的package.json 的main入口文件表示寻找，若没有找到，则尝试指定 index.js index.json , index.node 作为指定文件进行查找。若仍未找到，则报错。
• 编译执行 三种主要的文件类型可以被成功加载 .js 文件：会被fs模块同步加载后利用v8进行编译执行 .node 文件： c/c++扩展文件，通过dlopen() 方法加载执行 .json ：通过fs模块加载后，利用JSON.parse() 进行导出 其他文件：均当做js文件加载

阻塞与非阻塞的区别？

• 阻塞IO需要等待操作系统级别的所有操作完成后，后续操作才能完成（以读取文件为例，需要经过磁盘寻址、读取数据、复制到内存中所有完成之后，其他操作才能继续执行，这期间CPU资源处于空闲）
• 阻塞IO在 执行过程中通过直接文件描述符（操作系统内核与应用程序之间的凭证）获取执行结果，无法对文件描述符进行释放；非阻塞IO，则在执行后不直接通过fd获取结果，执行结束后则再次通过fd获取执行结果， fd可以被释放。

阻塞与非阻塞都有什么优势、劣势？

• 阻塞 优势：在应用程序层面来讲，更有利于编码工作的进行，以及提高debug效率等。 劣势：无法完全利用单核CPU资源实现高并发。
• 非阻塞
  优势：1. 相对于阻塞能够尽可能多得利用单核CPU的资源 2. 对于GUI层面，能够提高视觉得流畅度，例如浏览器引擎
  劣势：1. 编程层面，如果没有优秀的代码组织能力，会使工程级的项目代码可读性降低，变得难以维护 2. 非阻塞的异步轮询机制也会在一定程度上浪费CPU资源。

node 是如何做到跨平台的 ？

• 在操作系统的上层添加了层平台兼容层 libuv，平台层统一的产出文件为 .node，通过执行.node文件，能够在不同平台执行c++代码，如类unix为.so，windows为.dll

什么是高可用性？

node的高可用性需要考虑什么问题？

• 多核CPU的利用
• 进程异常（父子进程）
• 内存监控与异常追踪
• 自动重启
• 多node进程负载均衡
• 缓存
• 单元测试与性能测试

如何尽可能优化node cpu的利用率 ？

• 端口监听，启动多node进程处理不同任务。
• 拆分cpu密集型业务为单个子任务
• cpu密集型业务开启子进程执行
• 在遇到大内存操作时，使用buffer或stream，避开v8引擎对堆内存的限制。

process.nextTick() 与 setImmediate() 的区别？

process.nextTick() 的回调放在数组中，每轮循环，将数组中的所有回调全部执行。setImmediate() 的回调放在一个链表中，每轮循环时，执行链表的第一个回调函数。 process.nextTick()属于idle观察者，setImmediate属于check观察者。 在一次循环检测中的优先级：idle观察者 > IO观察者 > check观察者

node 观察者模式中的：idle观察者、IO观察者、check观察者区别？

具体区别： 举例：process.nextTick()属于idle观察者，setImmediate属于check观察者。 在一次循环检测中的优先级：idle观察者 > IO观察者 > check观察者

js为何被设计成单线程？

• 首先就是为了简单快捷，主要被用作浏览器脚本语言、没有复杂的计算工作，大多为交互操作。若设计为多线程，单从上下文的切换来看就已经得不偿失。
• 其次为了解决单线程同步阻塞问题，js天然支持异步任务，可以极大程度上改善js的执行效率。

描述一下node的执行逻辑？怎样算一次事件循环？

首先js分为解析与执行两个阶段。解析阶段会对每个作用域中的变量进行声明、存储，并最终生成作用域链。 执行阶段，顺序执行逻辑代码，遇到同步任务，则进入调用栈（压栈、执行、出栈），遇到异步任务，则注册至eventTable中，当异步任务满足触发条件时，进入eventQueue, 调用栈中的同步任务执行完成后，会从eventQueue中检测是否有异步任务，如果存在，则每次取出一个异步任务到调用栈中执行，一直如此循环。具体得来讲：一次事件循环(tick)可以看做是 一次宏任务或一次微任务的执行。

• 验证一次tick：

console.log("start");
process.nextTick(() => {
console.log("nextTick")
})
setTimeout(() => {
console.log("settimeout");
}, 0)
new Promise((resolve) => {
console.log("promise");
resolve()
}).then(() => {
process.nextTick(() => {
console.log("nextTick2")
})
console.log("promise then")
})
console.log("end")

js中异步任务是如何执行的?

js中异步任务的执行可以看做是异步宏任务和微任务的交替执行过程。宏任务包括：整体全局同步script、setTimeout、setInterval、IO、UI交互事件、setImmediate（node）；微任务包括：process.nextTick() （node）、promise

浏览器执行机制？

• 浏览器是多进程的，其中包括：browser核心进程、GUI进程、renderer进程。
• 每一个选项卡都是一个renderer进程，每一个renderer进程又是多线程的，其中包括：js引擎线程（与GUI线程互斥）、GUI线程、事件处理线程、定时器线程、http请求线程 在一个一面首次加载时，js引擎线程与GUI线程互斥共同处理页面布局，在解析HTML的过程中，首先解析DOM树（二进制、tag、node、tree），遇到js脚本与css脚本，则启动http线程加载相应的资源，此时GUI的渲染是被堵塞的，等到脚本加载完成并执行后，继续解析渲染树：解析css树、最终将dom树与css树形成渲染树。页面最终渲染后，产生的异步事件，包括交互时间、定时器事件等，则交给事件处理线程与定时器线程解决。

v8的垃圾回收机制是怎样的？

v8使用分代垃圾回收机制，根据内存的使用频率，将内存分为新生代内存与老生代内存。

• 新生代内存：Cheney垃圾回收算法：将新生代内存一分为二，每次回收，检查存活对象并复制进另一半内存中。核心思想为空间换时间，效率较高，但内存会折半。
• 老生代内存：采用mark-sweep（标记清除）为主与mark-compack（标记整理）为辅的机制

v8的内存限制？原因？

内存限制：64位系统约为1.4G，32位系统约为0.7G。 原因：可使用的内存越大，垃圾回收带来的性能损耗就会越严重，响应的滞后感就会越加明显。

js中应该多用局部变量还是全局变量？为什么？

• 从执行机制方面看，js变量寻址是按照作用域链由内层作用域向外层层寻找的，故局部变量的时间消耗更低。
• 从垃圾回收机制来看：js的局部变量使用频率较低，会被js当做新生代内存进行回收，回收效率更高。
• 从程序维护的便利性看：全局变量更容易被污染。
• 从代码可读性看：局部变量更有利于程序的阅读。 综上，在能满足开发需要的情况下，优先使用局部变量。

node 中内存泄漏的主要原因：

• 缓存:尽量使用进程外缓存，尽量不使用v8内存进行缓存，不得已时需考虑：大小限制、过期时间、更新策略
• 队列消费不及时：队列的生产速度远远大于消费速度。队列应该做最大值限制、或监控或位队列添加有效期。
• 作用域缓存未释放：闭包的滥用

node的child_process中 spawn 与 exec 的区别：

• 参数不同， spawn使用数组，exec使用字符串，exec更适合执行复杂命令。
• 返回数据的大小限制不同，exec限制为200k
• 返回数据的方式不同：spawn在子进程中一有结果数据就会返回，exec则在子进程最终执行结束后才会返回。

前端项目在做单元测试时需要注意哪些问题？

• 测试的颗粒度，单元代码的高内聚。
• 异步测试
• 超时timeout，与异常逻辑测试。
• 兼容性测试
• 接口测试

GPU加速适合什么样的场景？

• 精度低、量大、高并行计算，如图像、视频等