pythonnodejs混合編程

① Node.js 與 python 作為後端服務的編程語言各有什麼優劣

一. NodeJS的特點

我們先來看看NodeJS官網上的介紹：

Node.jsis a platform built on Chrome』sjavaScriptruntime for easily building fast, scalable network applications.node.jsuses an event-driven, non-blocking I/O model that makes it lightweight and efficient, perfect for data-intensive real-time applications that run across distributed devices.

其特點為：
1. 它是一個Javascript運行環境

2. 依賴於Chrome V8引擎進行代碼解釋

3. 事件驅動

4. 非阻塞I/O

5. 輕量、可伸縮，適於實時數據交互應用

6. 單進程，單線程

二. NodeJS帶來的對系統瓶頸的解決方案

它的出現確實能為我們解決現實當中系統瓶頸提供了新的思路和方案，下面我們看看它能解決什麼問題。

1. 並發連接

舉個例子，想像一個場景，我們在銀行排隊辦理業務，我們看看下面兩個模型。

（1）系統線程模型：

這種模型的問題顯而易見，服務端只有一個線程，並發請求（用戶）到達只能處理一個，其餘的要先等待，這就是阻塞，正在享受服務的請求阻塞後面的請求了。

（2）多線程、線程池模型：

這個模型已經比上一個有所進步，它調節服務端線程的數量來提高對並發請求的接收和響應，但並發量高的時候，請求仍然需要等待，它有個更嚴重的問題。到代碼層面上來講，我們看看客戶端請求與服務端通訊的過程：

服務端與客戶端每建立一個連接，都要為這個連接分配一套配套的資源，主要體現為系統內存資源，以PHP為例，維護一個連接可能需要20M的內存。這就是為什麼一般並發量一大，就需要多開伺服器。

那麼NodeJS是怎麼解決這個問題的呢？我們來看另外一個模型，想像一下我們在快餐店點餐吃飯的場景。

（3）非同步、事件驅動模型

我們同樣是要發起請求，等待伺服器端響應；但是與銀行例子不同的是，這次我們點完餐後拿到了一個號碼，拿到號碼，我們往往會在位置上等待，而在我們後面的請求會繼續得到處理，同樣是拿了一個號碼然後到一旁等待，接待員能一直進行處理。

等到飯菜做號了，會喊號碼，我們拿到了自己的飯菜，進行後續的處理（吃飯）。這個喊號碼的動作在NodeJS中叫做回調（Callback），能在事件（燒菜，I/O）處理完成後繼續執行後面的邏輯（吃飯），這體現了NodeJS的顯著特點，非同步機制、事件驅動整個過程沒有阻塞新用戶的連接（點餐），也不需要維護已經點餐的用戶與廚師的連接。

基於這樣的機制，理論上陸續有用戶請求連接，NodeJS都可以進行響應，因此NodeJS能支持比Java、PHP程序更高的並發量雖然維護事件隊列也需要成本，再由於NodeJS是單線程，事件隊列越長，得到響應的時間就越長，並發量上去還是會力不從心。

總結一下NodeJS是怎麼解決並發連接這個問題的：更改連接到伺服器的方式，每個連接發射（emit）一個在NodeJS引擎進程中運行的事件（Event），放進事件隊列當中，而不是為每個連接生成一個新的OS線程（並為其分配一些配套內存）。

2. I/O阻塞

NodeJS解決的另外一個問題是I/O阻塞，看看這樣的業務場景：需要從多個數據源拉取數據，然後進行處理。

（1）串列獲取數據，這是我們一般的解決方案，以PHP為例

假如獲取profile和timeline操作各需要1S，那麼串列獲取就需要2S。

（2）NodeJS非阻塞I/O，發射/監聽事件來控制執行過程

NodeJS遇到I/O事件會創建一個線程去執行，然後主線程會繼續往下執行的，因此，拿profile的動作觸發一個I/O事件，馬上就會執行拿timeline的動作，兩個動作並行執行，假如各需要1S，那麼總的時間也就是1S。它們的I/O操作執行完成後，發射一個事件，profile和timeline，事件代理接收後繼續往下執行後面的邏輯，這就是NodeJS非阻塞I/O的特點。

總結一下：Java、PHP也有辦法實現並行請求（子線程），但NodeJS通過回調函數（Callback）和非同步機制會做得很自然。

三. NodeJS的優缺點

優點：1. 高並發（最重要的優點）

2. 適合I/O密集型應用

缺點：1. 不適合CPU密集型應用；CPU密集型應用給Node帶來的挑戰主要是：由於JavaScript單線程的原因，如果有長時間運行的計算（比如大循環），將會導致CPU時間片不能釋放，使得後續I/O無法發起；

解決方案：分解大型運算任務為多個小任務，使得運算能夠適時釋放，不阻塞I/O調用的發起；

2. 只支持單核CPU，不能充分利用CPU

3. 可靠性低，一旦代碼某個環節崩潰，整個系統都崩潰

原因：單進程，單線程

解決方案：（1）Nnigx反向代理，負載均衡，開多個進程，綁定多個埠；

（2）開多個進程監聽同一個埠，使用cluster模塊；

4. 開源組件庫質量參差不齊，更新快，向下不兼容

5. Debug不方便，錯誤沒有stack trace

四. 適合NodeJS的場景

1. RESTful API

這是NodeJS最理想的應用場景，可以處理數萬條連接，本身沒有太多的邏輯，只需要請求API，組織數據進行返回即可。它本質上只是從某個資料庫中查找一些值並將它們組成一個響應。由於響應是少量文本，入站請求也是少量的文本，因此流量不高，一台機器甚至也可以處理最繁忙的公司的API需求。

2. 統一Web應用的UI層

目前MVC的架構，在某種意義上來說，Web開發有兩個UI層，一個是在瀏覽器裡面我們最終看到的，另一個在server端，負責生成和拼接頁面。

不討論這種架構是好是壞，但是有另外一種實踐，面向服務的架構，更好的做前後端的依賴分離。如果所有的關鍵業務邏輯都封裝成REST調用，就意味著在上層只需要考慮如何用這些REST介面構建具體的應用。那些後端程序員們根本不操心具體數據是如何從一個頁面傳遞到另一個頁面的，他們也不用管用戶數據更新是通過Ajax非同步獲取的還是通過刷新頁面。

3. 大量Ajax請求的應用

例如個性化應用，每個用戶看到的頁面都不一樣，緩存失效，需要在頁面載入的時候發起Ajax請求，NodeJS能響應大量的並發請求。總而言之，NodeJS適合運用在高並發、I/O密集、少量業務邏輯的場景。

Python的優缺點

優點

簡單————Python是一種代表簡單主義思想的語言。閱讀一個良好的Python程序就感覺像是在讀英語一樣，盡管這個英語的要求非常嚴格！Python的這種偽代碼本質是它最大的優點之一。它使你能夠專注於解決問題而不是去搞明白語言本身。

易學————就如同你即將看到的一樣，Python極其容易上手。前面已經提到了，Python有極其簡單的語法。

免費、開源————Python是FLOSS（自由/開放源碼軟體）之一。簡單地說，你可以自由地發布這個軟體的拷貝、閱讀它的源代碼、對它做改動、把它的一部分用於新的自由軟體中。FLOSS是基於一個團體分享知識的概念。這是為什麼Python如此優秀的原因之一——它是由一群希望看到一個更加優秀的Python的人創造並經常改進著的。

高層語言————當你用Python語言編寫程序的時候，你無需考慮諸如如何管理你的程序使用的內存一類的底層細節。

可移植性————由於它的開源本質，Python已經被移植在許多平台上（經過改動使它能夠工作在不同平台上）。如果你小心地避免使用依賴於系統的特性，那麼你的所有Python程序無需修改就可以在下述任何平台上面運行。這些平台包括linux、Windows、FreeBSD、Macintosh、Solaris、OS/2、Amiga、AROS、AS/400、BeOS、OS/390、z/OS、Palm OS、QNX、VMS、Psion、Acom RISC OS、VxWorks、PlayStation、Sharp Zaurus、Windows CE甚至還有PocketPC、Symbian以及Google基於linux開發的Android平台！

解釋性————這一點需要一些解釋。一個用編譯性語言比如C或C++寫的程序可以從源文件（即C或C++語言）轉換到一個你的計算機使用的語言（二進制代碼，即0和1）。這個過程通過編譯器和不同的標記、選項完成。當你運行你的程序的時候，連接/轉載器軟體把你的程序從硬碟復制到內存中並且運行。而Python語言寫的程序不需要編譯成二進制代碼。你可以直接從源代碼 運行 程序。在計算機內部，Python解釋器把源代碼轉換成稱為位元組碼的中間形式，然後再把它翻譯成計算機使用的機器語言並運行。事實上，由於你不再需要擔心如何編譯程序，如何確保連接轉載正確的庫等等，所有這一切使得使用Python更加簡單。由於你只需要把你的Python程序拷貝到另外一台計算機上，它就可以工作了，這也使得你的Python程序更加易於移植。

面向對象————Python既支持面向過程的編程也支持面向對象的編程。在「面向過程」的語言中，程序是由過程或僅僅是可重用代碼的函數構建起來的。在「面向對象」的語言中，程序是由數據和功能組合而成的對象構建起來的。與其他主要的語言如C++和Java相比，Python以一種非常強大又簡單的方式實現面向對象編程。

可擴展性————如果你需要你的一段關鍵代碼運行得更快或者希望某些演算法不公開，你可以把你的部分程序用C或C++編寫，然後在你的Python程序中使用它們。

可嵌入性————你可以把Python嵌入你的C/C++程序，從而向你的程序用戶提供腳本功能。

豐富的庫————Python標准庫確實很龐大。它可以幫助你處理各種工作，包括正則表達式、文檔生成、單元測試、線程、資料庫、網頁瀏覽器、CGI、FTP、電子郵件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密碼系統、GUI（圖形用戶界面）、Tk和其他與系統有關的操作。記住，只要安裝了Python，所有這些功能都是可用的。這被稱作Python的「功能齊全」理念。除了標准庫以外，還有許多其他高質量的庫，如wxPython、Twisted和Python圖像庫等等。

概括————Python確實是一種十分精彩又強大的語言。它合理地結合了高性能與使得編寫程序簡單有趣的特色。

規范的代碼————Python採用強制縮進的方式使得代碼具有極佳的可讀性。

缺點

強制縮進

這也許不應該被稱為局限，但是它用縮進來區分語句關系的方式還是給很多初學者帶來了困惑。即便是很有經驗的Python程序員，也可能陷入陷阱當中。最常見的情況是tab和空格的混用會導致錯誤，而這是用肉眼無法分別的。

單行語句和命令行輸出問題

很多時候不能將程序連寫成一行，如import sys;for i in sys.path:print i。而perl和awk就無此限制，可以較為方便的在shell下完成簡單程序，不需要如Python一樣，必須將程序寫入一個.py文件。（對很多用戶而言這也不算是限制）

NO.1 運行速度，有速度要求的話，用C++改寫關鍵部分吧。

NO.2 國內市場較小（國內以python來做主要開發的，目前只有一些web2.0公司）。但時間推移，目前很多國內軟體公司，尤其是游戲公司，也開始規模使用他。

No.3 中文資料匱乏（好的python中文資料屈指可數）。托社區的福，有幾本優秀的教材已經被翻譯了，但入門級教材多，高級內容還是只能看英語版。

NO.4 構架選擇太多（沒有像C#這樣的官方.net構架，也沒有像ruby由於歷史較短，構架開發的相對集中。Ruby on Rails 構架開發中小型web程序天下無敵）。不過這也從另一個側面說明，python比較優秀，吸引的人才多，項目也多。

② nodejs怎麼調用python命令行

調用python腳本（python腳本本身是傳參數的）

這里插入一個題外話，下面這段是對python傳參數的簡單說明一下：
復制代碼代碼如下:

# -*-coding:utf-8 -*-
'''
需要模塊：sys
參數個數：len(sys.argv)
腳本名： sys.argv[0]
參數1： sys.argv[1]
參數2： sys.argv[2]
'''
import sys
print u"腳本名：", sys.argv[0]
for i in range(1, len(sys.argv)):#這里參數從1開始
print u"參數", i, sys.argv[i]

③ nodejs負責view和controller，python負責model可以么

肯定不可以，都不是同一個語言
1.什麼是前後端分離
傳統的SPA模式：所有用到的展現數據都是後端通過非同步介面(AJAX/JSONP)的方式提供的，前端只管展現。
從某種意義上來說，SPA確實做到了前後端分離，但這種方式存在兩個問題：
WEB服務中，SPA類占的比例很少。很多場景下還有同步/同步+非同步混合的模式，SPA不能作為一種通用的解決方案。
現階段的SPA開發模式，介面通常是按照展現邏輯來提供的，而且為了提高效率我們也需要後端幫我們處理一些展現邏輯，這就意味著後端還是涉足了view層的工作，不是真正的前後端分離。
現階段：從職責上劃分才能滿足目前我們的使用場景：
前端：負責View和Controller層
後端：只負責Model層，業務處理/數據等。
2.怎麼做前後端分離
前端：負責View和Controller層
後端：只負責Model層，業務處理/數據等。

試想一下，如果前端掌握了Controller，我們可以做url design，我們可以根據場景決定在服務端同步渲染，還是根據view層數據輸出json數據，我們還可以根據表現層需求很容易的做bigpipe,comet,socket等等，完全是需求決定使用方式。
3.1、基於NodeJS全棧式開發
需要一種web服務幫我們實現以前後端做的事情

這張圖看起來簡單而且很好理解，但沒嘗試過，會有很多疑問。
SPA模式中，後端已供了所需的數據介面，view前端已經可以控制，為什麼要多加NodeJS這一層？
多加一層，性能怎麼樣
多加一層，前端的工作量是不是增加了？
多加一層就多一層風險，怎麼破？
NodeJS什麼都能做，為什麼還要JAVA
3.2、為什麼要增加一層NodeJS？
現階段我們主要以後端MVC的模式進行開發，這種模式嚴重阻礙了前端開發效率，也讓後端不能專注於業務開發。
解決方案是讓前端能控制Controller層，但是如果在現有技術體系下很難做到，因為不可能讓所有前端都學java，安裝後端的開發環境，寫VM。
NodeJS就能很好的解決這個問題，我們無需學習一門新的語言，就能做到以前開發幫我們做的事情，一切都顯得那麼自然。
3.3、性能問題
分層就涉及每層之間的通訊，肯定會有一定的性能損耗。但是合理的分層能讓職責清晰、也方便協作，會大大提高開發效率。分層帶來的損失，一定能在其他方面的收益彌補回來。
另外，一旦決定分層，我們可以通過優化通訊方式、通訊協議，盡可能把損耗降到最低。
四、基於Node的前後端分離

上圖是對基於Node的前後端分離分層的理解，以及Node的職責范圍。簡單解釋下：
最上端是服務端，就是我們常說的後端。後端對於我們來說，就是一個介面的集合，服務端提供各種各樣的介面供我們使用。因為有Node層，也不用局限是什麼形式的服務。對於後端開發來說，他們只用關心業務代碼的介面實現。
服務端下面是Node應用。
Node應用中有一層Model Proxy與服務端進行通訊。這一層主要目前是抹平我們對不同介面的調用方式，封裝一些view層需要的Model。
Node層還能輕松實現原來vmcommon,tms等需要
Node層要使用什麼框架由開發者自己決定。不過推薦使用express+xTemplate的組合，xTemplate能做到前後端公用。
怎麼用Node大家自己決定，但是令人興奮的是，我們終於可以使用Node輕松實現我們想要的輸出方式:JSON/JSONP/RESTful/HTML/BigPipe/Comet/Socket/同步、非同步，想怎麼整就怎麼整，完全根據你的場景決定。
瀏覽器層在我們這個架構中沒有變化，也不希望因為引入Node改變你以前在瀏覽器中開發的認知。
引入Node，只是把本該就前端控制的部分交由前端掌控。

④ node.js是什麼

Node.js 是一個基於 Chrome V8 引擎的JavaScript運行環境。 Node.js 使用了一個事件驅動、非阻塞式 I/O 的模型。

Node 是一個讓 JavaScript 運行在服務端的開發平台，它讓 JavaScript 成為與PHP、Python、Perl、Ruby等服務端語言平起平坐的腳本語言。發布於2009年5月，由Ryan Dahl開發，實質是對Chrome V8引擎進行了封裝。

Node對一些特殊用例進行優化，提供替代的API，使得V8在非瀏覽器環境下運行得更好。V8引擎執行Javascript的速度非常快，性能非常好。Node是一個基於Chrome JavaScript運行時建立的平台， 用於方便地搭建響應速度快、易於擴展的網路應用。Node 使用事件驅動， 非阻塞I/O模型而得以輕量和高效，非常適合在分布式設備上運行數據密集型的實時應用。

(4)pythonnodejs混合編程擴展閱讀：

Node採用一系列「非阻塞」庫來支持事件循環的方式。本質上就是為文件系統、資料庫之類的資源提供介面。向文件系統發送一個請求時，無需等待硬碟（定址並檢索文件），硬碟准備好的時候非阻塞介面會通知Node。

該模型以可擴展的方式簡化了對慢資源的訪問， 直觀，易懂。尤其是對於熟悉onmouseover、onclick等DOM事件的用戶，更有一種似曾相識的感覺。