面试题：JavaScript 深度优化 Node HTTP 服务器性能之事件循环与异步处理

底层原理

理解事件循环：
- 在 Node.js 中，事件循环是其实现异步编程的核心机制。它的工作方式类似于一个无限循环，不断地从事件队列中取出事件并执行相应的回调函数。事件循环有多个阶段，包括 timers（处理 setTimeout 和 setInterval 回调）、pending callbacks（执行某些系统操作的回调）、idle, prepare（仅在内部使用）、poll（等待新的 I/O 事件，执行 I/O 相关回调）、check（执行 setImmediate 回调）和 close callbacks（处理关闭的回调，如 socket.on('close', ...)）。
- 对于 HTTP 服务器，新的请求会作为 I/O 事件进入事件循环的 poll 阶段。当有请求到达时，Node.js 会从 poll 阶段取出请求事件，并执行相应的请求处理回调。
异步任务调度：
- 非阻塞 I/O：Node.js 采用非阻塞 I/O 模型，这意味着当执行 I/O 操作（如读取文件、数据库查询等）时，不会阻塞事件循环。例如，在处理 HTTP 请求时，如果请求需要读取文件，Node.js 会将文件读取操作交给底层的操作系统，然后继续执行事件循环中的其他任务。当文件读取完成后，操作系统会将结果返回给 Node.js，这时该 I/O 完成事件会进入事件循环队列，等待被处理。
- 任务优先级：虽然事件循环本身并没有严格的任务优先级队列，但我们可以通过合理安排任务来实现类似效果。例如，对于一些对实时性要求较高的任务（如处理心跳包），可以使用 setImmediate 来将其尽快排入事件循环的 check 阶段执行，而对于一些相对不那么紧急的任务（如日志记录），可以延迟处理。
内存管理：
- 在高并发场景下，内存管理至关重要。由于 Node.js 是单线程的，过多的异步任务可能导致内存占用过高。例如，如果在处理 HTTP 请求时，没有及时释放不再使用的对象，可能会导致内存泄漏。Node.js 通过垃圾回收机制（如标记 - 清除算法）来回收不再使用的内存，但我们也需要在代码层面注意避免不必要的内存占用。例如，及时关闭数据库连接、释放文件句柄等资源。

实际代码优化

优化请求处理函数：
- 减少同步操作：确保在请求处理函数中尽量减少同步代码的执行。例如，如果需要读取配置文件，尽量在服务器启动时同步读取并缓存，而不是在每个请求处理时都读取。
- 合理使用异步函数：使用 async/await 语法来处理异步操作，使代码更具可读性，同时避免回调地狱。例如：

const http = require('http');
const fs = require('fs').promises;

const server = http.createServer(async (req, res) => {
    try {
        const data = await fs.readFile('example.txt', 'utf8');
        res.end(data);
    } catch (err) {
        res.statusCode = 500;
        res.end('Error reading file');
    }
});

server.listen(3000, () => {
    console.log('Server running on port 3000');
});

负载均衡：
- 集群模块：Node.js 提供了 cluster 模块，可以利用多核 CPU 的优势。通过创建多个工作进程，将请求均匀分配到各个进程中处理，从而提高整体的并发处理能力。例如：

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

if (cluster.isMaster) {
    for (let i = 0; i < numCPUs; i++) {
        cluster.fork();
    }

    cluster.on('exit', (worker, code, signal) => {
        console.log(`worker ${worker.process.pid} died`);
    });
} else {
    const server = http.createServer((req, res) => {
        res.writeHead(200);
        res.end('Hello World\n');
    });

    server.listen(3000, () => {
        console.log(`Worker ${process.pid} running`);
    });
}

缓存策略：
- 内存缓存：对于一些经常访问且不经常变化的数据，可以使用内存缓存。例如，使用 node-cache 模块，在处理 HTTP 请求时先检查缓存中是否有数据，如果有则直接返回，避免重复的数据库查询或文件读取操作。

const NodeCache = require('node-cache');
const http = require('http');
const myCache = new NodeCache();

const server = http.createServer(async (req, res) => {
    const cachedData = myCache.get('key');
    if (cachedData) {
        res.end(cachedData);
    } else {
        // 从数据库或文件获取数据
        const data = await someAsyncDataFetchingFunction();
        myCache.set('key', data);
        res.end(data);
    }
});

server.listen(3000, () => {
    console.log('Server running on port 3000');
});

优化中间件：
- 精简中间件数量：在 Express 等框架中，中间件按顺序执行。过多的中间件会增加请求处理的时间。确保只使用必要的中间件，并合理安排它们的顺序，将开销较小的中间件放在前面，如日志记录中间件可以放在靠前的位置，而认证中间件等开销较大的放在后面。
- 中间件性能优化：在自定义中间件中，同样要注意异步操作的优化。避免在中间件中进行不必要的同步计算或长时间的 I/O 操作。

面试题：JavaScript 深度优化 Node HTTP 服务器性能之事件循环与异步处理

知识考点

面试题答案

底层原理

实际代码优化