《前端面试总结点线面》之点-Node篇

特别提示： 本文不成文，谨慎阅读。

《前端面试总结点线面》系列是为了收拢杂而乱的前端领域知识，由点及线，再涉及面，目的是为帮助广大前端同学复习巩固或查漏补缺或增删改查，为了更好的建立前端领域知识体系，为了更好的为前端面试做好准备，从而做一个合格、进步的前端开发工程师。

NodeJS
V8 内存管理模型
- 事件循环
进程 Process
- Cluster
Koa

NodeJS

V8 内存管理模型

node 程序运行中，此进程占用的所有内存称为常驻内存：

代码区：存放即将执行的代码片段
栈：存放局部变量
堆：存放对象、闭包上下文
堆外内存：由 c++分配，不受 V8 管理，也不会被 V8 回收。（Buffer 数据）

V8 垃圾回收 ♻️

新生代：
- 将内存平均分为两块，使用空间叫 FROM，闲置空间叫 TO。
- 将存活对象分配到 TO 空间，然后清除 FROM 空间
- 调换 FROM 和 TO 空间，继续内存分配
- 新生代晋升老生代
  - 多次存活的对象会晋升至老生代
  - To 空间内存使用率超过 25%
老生代：
- 标记清除 Mark-Sweep （会产生碎片）
- 标记整理 Mark-Compact （整理连续内存）

事件循环

高并发：单线程非阻塞异步 IO（主线程事件循环机制以及底层线程池的实现）

Event Loop

事件循环原理

node 初始化
- 初始化 node 环境
- 执行输入代码
- 执行 process.nextTick 回调
- 执行 microtasks
进入 Event Loop
1. timers 阶段
  - 检查 timer 队列是否有到期的 timer（setTimeout/setInterval）回调，有的话将到期的回调按 timerId 升序执行。
2. IO callback 阶段
  - 检查是否有等待（pending）的 IO 回调，有的话执行
3. idle，prepare 阶段
  - nodejs 内部调用
4. poll 阶段
  - 检查是否存在尚未完成的回调，如果存在，分两种情况
    1. 如果队列不为空（包含到期的定时器和 IO 事件），执行可用回调。
    2. 如果队列为空，检查是否有 setImmediate 回调，
      - 如果有，退出 poll 阶段，进入 check 阶段。
      - 如果没有，超时之前 node 阻塞在这里，等待新的事件通知。
  - 如果不存在尚未完成的回调，直接退出 poll 阶段
5. check 阶段
  - 如果有 setImmediate 回调，执行回调
6. closing callback
  - 如果套接字或处理函数突然关闭（例如 socket.destroy()），则'close' 事件将在这个阶段发出。
在事件循环的每一个子阶段退出之前，都会执行：
1. 检查是否有 process.nextTick，有的话执行
2. 执行 microtasks
3. 退出当前阶段
检查是否有活跃的 handlers（定时器，IO 事件句柄）
- 如果有，继续下一轮循环
- 没有，就退出事件循环，退出程序

process.nextTick 🆚 setImmediate

process.nextTick 是 Nodejs 的一个定时器，他是在本轮循环执行的，而且是所有异步任务中最快执行的。Node 执行完所有同步任务，就会去执行 process.nextTick 任务队列。

process.nextTick 并不属于 Event Loop 中的某一阶段，而在 Event loop 的每一个阶段结束之前，直接执行 nextTickQueue 中插入的 tick，并且直到整个 Queue 处理完。

setImmediate 是在当前任务队列的尾部添加事件，也就是说，它指定的事件总在下一次 Eventloop 执行。

递归调用的 process.nextTick 会导致 IO 饥饿，推荐 setImmediate。

示例：

进程 Process

查看进程
- ps -ef
当前进程的启动目录
- process.cwd()
改变工作目录
- process.chdir()
标准流
- process.stdin
- process.stdout
- process.stderr
child_process.fork 与 POSIX 的 fork 有什么区别? Nodejs 的 child_process.fork()在 UNIX 上的实现最终调用了 POSIX 的 fork，但是 POSIX 需要手动管理子进程的资源释放，child_process.fork 不用担心这个问题，nodejs 自动释放，并且可以在 option 中选择父进程死后是否允许子进程存活
- spawn启动一个子进程来执行命令
- exec启动一个子进程带回调参数获知子进程的情况，可指定进程运行的超时时间。
- fork加强版的 spawn，返回值是 child_process 对象，可以与子进程交互。
child.kill 与 child.send
- 一个是基于信号系统, 一个是基于 IPC.
父进程或子进程的死亡是否会影响对方? 什么是孤儿进程?
- 子进程死亡不会影响父进程, 不过子进程死亡时（线程组的最后一个线程，通常是“领头”线程死亡时），会向它的父进程发送死亡信号.
- 反之父进程死亡, 一般情况下子进程也会随之死亡,
  - 但如果此时子进程处于可运行态、僵死状态等等的话, 子进程将被进程 1（init 进程）收养，从而成为孤儿进程.
  - 另外, 子进程死亡的时候（处于“终止状态”），父进程没有及时调用 wait() 或 waitpid() 来返回死亡进程的相关信息，此时子进程还有一个 PCB 残留在进程表中，被称作僵尸进程.

Cluster

Cluster 是 nodejs 常见的利用多核的办法，它是利用 child_process.fork 实现的，所以 cluster 产生的进程之间是通过 IPC 来通信的，并且它也没有拷贝父进程的空间，而是通过加入 cluster.isMaster 来区分父、子进程。

const cluster = require('cluster')
const http = require('http')
const numCPUs = require('os').cpus().length

if (cluster.isMaster) {
   // 仅父进程执行
   // fork workers
   for(i = 0; i<numCPUs;i++) {
      cluster.fork()
   }
   cluster.on('exit', (worker) => {
      console.log(`worker ${worker.process.pid} died`)
   })
} else {
   // 仅子进程执行
   // workers can share any TCP connection
   http.createServer((req, res) => {
      res.writeHead(200)
      res.end('hello world')
   }).listen(3000)
}

Koa

compose：

function compose(middlewares){
   return ctx => {
      const dispatch = i => {
         const middleware = middlewares[i]
         if(!middleware) return
         return middleware(ctx, () => dispatch(i+1))
      }
      return dispatch(0)
   }
}

Context: ctx

class Context{
   constructor(req, res) {
      this.req=req
      this.res=res
   }
}

Koa-mini

class Application() {
   constructor() {
      this.middlewares = []
   }
   listen(...args) {
      const server = http.createServer(async (req,res) => {
         const ctx = new Context(req,res)
         const fn = compose(this.middlewares)
         await fn(ctx)

         ctx.res.end(ctx.body)
      })
      server.listen(...args)
   }
   use(middleware){
      this.middlewares.push(middleware)
   }
}

本人才疏学浅，文中难免有不妥错误之处，还望同学们批评指正，感激不尽！

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