Nodejs學習筆記之Global Objects全局對象

2019-11-20 13:25:33

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供稿：網友

一，開篇分析

在上個章節中我們學習了NodeJS的基礎理論知識，對于這些理論知識來說理解是至關重要的，在后續的章節中，我們會對照著官方文檔逐步學習里面的各部分模塊，好了該是本文主角登臺亮相的時候了，Global

讓我們來看一下官方的定義：

Global Objects全局對象These objects are available in all modules. Some of these objects aren't actually in the global scope but in the module scope - this will be noted.

這些對象在所有的模塊中都可用。實際上有些對象并不在全局作用域范圍中，但是在它的模塊作用域中------這些會標識出來的。

In browsers, the top-level scope is the global scope. That means that in browsers if you're in the global scopevar somethingwill define a global variable.

In Node this is different. The top-level scope is not the global scope;var somethinginside a Node module will be local to that module.

全局對象這個概念我想大家應該不會感到陌生，在瀏覽器中，最高級別的作用域是Global Scope ，這意味著如果你在Global Scope中使用 "var" 定義一個變量，這個變量將會被定義成Global Scope。

但是在NodeJS里是不一樣的，最高級別的Scope不是Global Scope，在一個Module里用 "var" 定義個變量，這個變量只是在這個Module的Scope里。

在NodeJS中，在一個模塊中定義的變量，函數或方法只在該模塊中可用，但可以通過exports對象的使用將其傳遞到模塊外部。

但是，在Node.js中，仍然存在一個全局作用域，即可以定義一些不需要通過任何模塊的加載即可使用的變量、函數或類。

同時，也預先定義了一些全局方法及全局類Global對象就是NodeJS中的全局命名空間，任何全局變量，函數或對象都是該對象的一個屬性值。

在REPL運行環境中，你可以通過如下語句來觀察Global對象中的細節內容，見下圖：

我在下面會逐一說說掛載在Global對象上的相關屬性值對象。

（1），Process

　　process {Object} The process object.See the process object section.

　　process {對象} 這是一個進程對象。在后續的章節中我會細說，但在這里我要先拿出一個api來說一下。

　　process.nextTick(callback)

　　On the next loop around the event loop call this callback. This is not a simple alias to setTimeout(fn, 0), it's much more efficient. It typically runs before any other I/O events fire, but there are some 　　　　exceptions. See process.maxTickDepth below.

　　在事件循環的下一次循環中調用 callback 回調函數。這不是 setTimeout(fn, 0) 函數的一個簡單別名，因為它的效率高多了。

　　該函數能在任何 I/O 事前之前調用我們的回調函數。如果你想要在對象創建之后而I/O 操作發生之前執行某些操作，那么這個函數對你而言就十分重要了。

　　有很多人對Node.js里process.nextTick()的用法感到不理解，下面我們就來看一下process.nextTick()到底是什么，該如何使用。

　　 Node.js是單線程的，除了系統IO之外，在它的事件輪詢過程中，同一時間只會處理一個事件。你可以把事件輪詢想象成一個大的隊列，在每個時間點上，系統只會處理一個事件。

　　即使你的電腦有多個CPU核心，你也無法同時并行的處理多個事件。但也就是這種特性使得node.js適合處理I／O型的應用，不適合那種CPU運算型的應用。

　　在每個I／O型的應用中，你只需要給每一個輸入輸出定義一個回調函數即可，他們會自動加入到事件輪詢的處理隊列里。

　　當I／O操作完成后，這個回調函數會被觸發。然后系統會繼續處理其他的請求。

　　在這種處理模式下，process.nextTick()的意思就是定義出一個動作，并且讓這個動作在下一個事件輪詢的時間點上執行。我們來看一個例子。例子中有一個foo()，你想在下一個時間點上調用他，可以這么做：

復制代碼代碼如下:

function foo() {
  　　console.error('foo');
}
 
process.nextTick(foo);
console.error('bar');

運行上面的代碼，你從下面終端打印的信息會看到，"bar"的輸出在“foo”的前面。這就驗證了上面的說法，foo()是在下一個時間點運行的。

復制代碼代碼如下:

bar
foo

　　你也可以使用setTimeout()函數來達到貌似同樣的執行效果：

復制代碼代碼如下:

setTimeout(foo, 0);
console.log('bar');

　　但在內部的處理機制上，process.nextTick()和setTimeout(fn, 0)是不同的，process.nextTick()不是一個單純的延時，他有更多的特性。

　　更精確的說，process.nextTick()定義的調用會創建一個新的子堆棧。在當前的棧里，你可以執行任意多的操作。但一旦調用netxTick，函數就必須返回到父堆棧。然后事件輪詢機制又重新等待處理新的事件，如果發現nextTick的調用，就會創建一個新的棧。

　　下面我們來看看，什么情況下使用process.nextTick()：

　　在多個事件里交叉執行CPU運算密集型的任務：

　　在下面的例子里有一個compute()，我們希望這個函數盡可能持續的執行，來進行一些運算密集的任務。

　　但與此同時，我們還希望系統不要被這個函數堵塞住，還需要能響應處理別的事件。這個應用模式就像一個單線程的web服務server。在這里我們就可以使用process.nextTick()來交叉執行compute()和正常的事件響應。

復制代碼代碼如下:

var http = require('http');
function compute() {
　　　　// performs complicated calculations continuously
　　　　// ...
　　　　process.nextTick(compute);
}
http.createServer(function(req, res) {
 　　　　res.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/plain'});
 　　　　res.end('Hello World');
}).listen(5000, '127.0.0.1');
compute();

　　在這種模式下，我們不需要遞歸的調用compute()，我們只需要在事件循環中使用process.nextTick()定義compute()在下一個時間點執行即可。

　　在這個過程中，如果有新的http請求進來，事件循環機制會先處理新的請求，然后再調用compute()。

　　反之，如果你把compute()放在一個遞歸調用里，那系統就會一直阻塞在compute()里，無法處理新的http請求了。你可以自己試試。

　　當然，我們無法通過process.nextTick()來獲得多CPU下并行執行的真正好處，這只是模擬同一個應用在CPU上分段執行而已。

　　（2），Console

　　console {Object} Used to print to stdout and stderr.See the stdio section.

　　控制臺 {對象} 用于打印到標準輸出和錯誤輸出。看如下測試：

復制代碼代碼如下:

console.log("Hello Bigbear !") ;
for(var i in console){
    console.log(i+"  "+console[i]) ;
}

　　會得到以下輸出結果：　

復制代碼代碼如下:

var log = function () {
  process.stdout.write(format.apply(this, arguments) + '/n');
}
var info = function () {
  process.stdout.write(format.apply(this, arguments) + '/n');
}
var warn = function () {
  writeError(format.apply(this, arguments) + '/n');
}
var error = function () {
  writeError(format.apply(this, arguments) + '/n');
}
var dir = function (object) {
  var util = require('util');
  process.stdout.write(util.inspect(object) + '/n');
}
var time = function (label) {
  times[label] = Date.now();
}
var timeEnd = function (label) {
  var duration = Date.now() - times[label];
  exports.log('undefined: NaNms', label, duration);
}
var trace = function (label) {
  // TODO probably can to do this better with V8's debug object once that is
  // exposed.
  var err = new Error;
  err.name = 'Trace';
  err.message = label || '';
  Error.captureStackTrace(err, arguments.callee);
  console.error(err.stack);
}
var assert = function (expression) {
  if (!expression) {
    var arr = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);
    require('assert').ok(false, format.apply(this, arr));
  }
}

　　通過這些函數，我們基本上知道NodeJS在全局作用域添加了些什么內容，其實Console對象上的相關api只是對Process對象上的"stdout.write“進行了更高級的封裝掛在到了全局對象上。

　（3），exports與module.exports

　　　在NodeJS中，有兩種作用域，分為全局作用域和模塊作用域　　

復制代碼代碼如下:

var name = 'var-name';
name = 'name';
global.name='global-name';
this.name = 'module-name';
console.log(global.name);
console.log(this.name);
console.log(name);

　　我們看到var name = 'var-name';name = 'name'; 是定義的局部變量；

　而global.name='global-name';是為全局對象定義一個name 屬性，

　　而 this.name = 'module-name';是為模塊對象定義了一個name 屬性

　　那么我們來驗證一下，將下面保存成test2.js,運行

復制代碼代碼如下:

var t1 = require('./test1');  
console.log(t1.name);  
console.log(global.name); 

　　從結果可以看出，我們成功導入了test1 模塊，并運行了 test1的代碼，因為在test2 中輸出了global.name，

　　而 t1.name 則是 test1 模塊中通過this.name 定義的，說明this 指向的是模塊作用域對象。

　　exports與module.exports的一點區別

　　　　Module.exports才是真正的接口，exports只不過是它的一個輔助工具。最終返回給調用的是Module.exports而不是exports。

　　　　所有的exports收集到的屬性和方法，都賦值給了Module.exports。當然，這有個前提，就是Module.exports本身不具備任何屬性和方法。

　　　　如果，Module.exports已經具備一些屬性和方法，那么exports收集來的信息將被忽略。

　　舉個栗子：

　　　　新建一個文件 bb.js

復制代碼代碼如下:

exports.name = function() {
    console.log('My name is 大熊 ！') ;
} ;

　　　　創建一個測試文件 test.js

復制代碼代碼如下:

var bb= require('./bb.js');
bb.name(); // 'My name is 大熊 ！'

　　　　修改bb.js如下：

復制代碼代碼如下:

module.exports = 'BigBear!' ;
exports.name = function() {
    console.log('My name is 大熊 ！') ;
} ;

　　再次引用執行bb.js

復制代碼代碼如下:

var bb= require('./bb.js');
bb.name(); // has no method 'name'

　　由此可知，你的模塊并不一定非得返回“實例化對象”。你的模塊可以是任何合法的javascript對象--boolean, number, date, JSON, string, function, array等等。

　（4），setTimeout，setInterval，process.nextTick，setImmediate

　　以下以總結的形式出現

　　　　Nodejs的特點是事件驅動，異步I/O產生的高并發，產生此特點的引擎是事件循環，事件被分門別類地歸到對應的事件觀察者上，比如idle觀察者，定時器觀察者，I/O觀察者等等，事件循環每次循環稱為Tick，每次Tick按照先后順序從事件觀察者中取出事件進行處理。

　　　調用setTimeout()或setInterval()時創建的計時器會被放入定時器觀察者內部的紅黑樹中，每次Tick時，會從該紅黑樹中檢查定時器是否超過定時時間，超過的話，就立即執行對應的回調函數。setTimeout()和setInterval()都是當定時器使用，他們的區別在于后者是重復觸發，而且由于時間設的過短會造成前一次觸發后的處理剛完成后一次就緊接著觸發。

　　　由于定時器是超時觸發，這會導致觸發精確度降低，比如用setTimeout設定的超時時間是5秒，當事件循環在第4秒循到了一個任務，它的執行時間3秒的話，那么setTimeout的回調函數就會過期2秒執行，這就是造成精度降低的原因。并且由于采用紅黑樹和迭代的方式保存定時器和判斷觸發，較為浪費性能。

　　　使用process.nextTick()所設置的所有回調函數都會放置在數組中，會在下一次Tick時所有的都立即被執行，該操作較為輕量，時間精度高。

　　　setImmediate()設置的回調函數也是在下一次Tick時被調用，其和process.nextTick()的區別在于兩點：

　　　 1，他們所屬的觀察者被執行的優先級不一樣，process.nextTick()屬于idle觀察者,setImmediate()屬于check觀察者，idle的優先級>check。

　　 2，setImmediate()設置的回調函數是放置在一個鏈表中，每次Tick只執行鏈表中的一個回調。這是為了保證每次Tick都能快速地被執行。

二，總結一下

　　1，理解Global對象存在的意義

　　2，exports與module.exports的一點區別

　　3，Console的底層是什么構建的（Process對象的高層封裝）

　　4，setTimeout，setInterval，process.nextTick，setImmediate的區別

　　5，NodeJS中的兩種作用域

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