1、Node模块机制

1.1 请介绍一下node里的模块是什么

Node中，每个文件模块都是一个对象，它的定义如下：

function Module(id, parent) {
  this.id = id;
  this.exports = {};
  this.parent = parent;
  this.filename = null;
  this.loaded = false;
  this.children = [];
}

module.exports = Module;

var module = new Module(filename, parent);

所有的模块都是 Module 的实例。可以看到，当前模块（module.js）也是 Module 的一个实例。

1.2 请介绍一下require的模块加载机制

这道题基本上就可以了解到面试者对Node模块机制的了解程度 基本上面试提到

// require 其实内部调用 Module._load 方法
Module._load = function(request, parent, isMain) {
  //  计算绝对路径
  var filename = Module._resolveFilename(request, parent);

  //  第一步：如果有缓存，取出缓存
  var cachedModule = Module._cache[filename];
  if (cachedModule) {
    return cachedModule.exports;

  // 第二步：是否为内置模块
  if (NativeModule.exists(filename)) {
    return NativeModule.require(filename);
  }
  
  /********************************这里注意了**************************/
  // 第三步：生成模块实例，存入缓存
  // 这里的Module就是我们上面的1.1定义的Module
  var module = new Module(filename, parent);
  Module._cache[filename] = module;

  /********************************这里注意了**************************/
  // 第四步：加载模块
  // 下面的module.load实际上是Module原型上有一个方法叫Module.prototype.load
  try {
    module.load(filename);
    hadException = false;
  } finally {
    if (hadException) {
      delete Module._cache[filename];
    }
  }

  // 第五步：输出模块的exports属性
  return module.exports;
};

接着上一题继续发问

1.3 加载模块时，为什么每个模块都有__dirname,__filename属性呢，new Module的时候我们看到1.1部分没有这两个属性的，那么这两个属性是从哪里来的

// 上面(1.2部分)的第四步module.load(filename)
// 这一步，module模块相当于被包装了，包装形式如下
// 加载js模块，相当于下面的代码（加载node模块和json模块逻辑不一样）
(function (exports, require, module, __filename, __dirname) {
  // 模块源码
  // 假如模块代码如下
  var math = require('math');
  exports.area = function(radius){
      return Math.PI * radius * radius
  }
});

也就是说，每个module里面都会传入__filename, __dirname参数，这两个参数并不是module本身就有的，是外界传入的

1.4 我们知道node导出模块有两种方式，一种是exports.xxx=xxx和Module.exports={}有什么区别吗

module.exports vs exports
很多时候，你会看到，在Node环境中，有两种方法可以在一个模块中输出变量：

方法一：对module.exports赋值：

// hello.js

function hello() {
    console.log('Hello, world!');
}

function greet(name) {
    console.log('Hello, ' + name + '!');
}

module.exports = {
    hello: hello,
    greet: greet
};
方法二：直接使用exports：

// hello.js

function hello() {
    console.log('Hello, world!');
}

function greet(name) {
    console.log('Hello, ' + name + '!');
}

function hello() {
    console.log('Hello, world!');
}

exports.hello = hello;
exports.greet = greet;
但是你不可以直接对exports赋值：

// 代码可以执行，但是模块并没有输出任何变量:
exports = {
    hello: hello,
    greet: greet
};
如果你对上面的写法感到十分困惑，不要着急，我们来分析Node的加载机制：

首先，Node会把整个待加载的hello.js文件放入一个包装函数load中执行。在执行这个load()函数前，Node准备好了module变量：

var module = {
    id: 'hello',
    exports: {}
};
load()函数最终返回module.exports：

var load = function (exports, module) {
    // hello.js的文件内容
    ...
    // load函数返回:
    return module.exports;
};

var exportes = load(module.exports, module);
也就是说，默认情况下，Node准备的exports变量和module.exports变量实际上是同一个变量，并且初始化为空对象{}，于是，我们可以写：

exports.foo = function () { return 'foo'; };
exports.bar = function () { return 'bar'; };
也可以写：

module.exports.foo = function () { return 'foo'; };
module.exports.bar = function () { return 'bar'; };
换句话说，Node默认给你准备了一个空对象{}，这样你可以直接往里面加东西。

但是，如果我们要输出的是一个函数或数组，那么，只能给module.exports赋值：

module.exports = function () { return 'foo'; };
给exports赋值是无效的，因为赋值后，module.exports仍然是空对象{}。

结论
如果要输出一个键值对象{}，可以利用exports这个已存在的空对象{}，并继续在上面添加新的键值；

如果要输出一个函数或数组，必须直接对module.exports对象赋值。

所以我们可以得出结论：直接对module.exports赋值，可以应对任何情况：

module.exports = {
    foo: function () { return 'foo'; }
};
或者：

module.exports = function () { return 'foo'; };
最终，我们强烈建议使用module.exports = xxx的方式来输出模块变量，这样，你只需要记忆一种方法。

2、Node的异步I/O

本章的答题思路大多借鉴于朴灵大神的《深入浅出的NodeJS》

2.1 请介绍一下Node事件循环的流程

2.2 在每个tick的过程中，如何判断是否有事件需要处理呢？

2.3 请描述一下整个异步I/O的流程

3、V8的垃圾回收机制

3.1 如何查看V8的内存使用情况

使用process.memoryUsage(),返回如下

{
  rss: 4935680,
  heapTotal: 1826816,
  heapUsed: 650472,
  external: 49879
}

heapTotal 和 heapUsed 代表V8的内存使用情况。 external代表V8管理的，绑定到Javascript的C++对象的内存使用情况。 rss, 驻留集大小, 是给这个进程分配了多少物理内存(占总分配内存的一部分) 这些物理内存中包含堆，栈，和代码段。

3.2 V8的内存限制是多少，为什么V8这样设计

64位系统下是1.4GB， 32位系统下是0.7GB。因为1.5GB的垃圾回收堆内存，V8需要花费50毫秒以上，做一次非增量式的垃圾回收甚至要1秒以上。这是垃圾回收中引起Javascript线程暂停执行的事件，在这样的花销下，应用的性能和影响力都会直线下降。

3.3 V8的内存分代和回收算法请简单讲一讲

在V8中，主要将内存分为新生代和老生代两代。新生代中的对象存活时间较短的对象，老生代中的对象存活时间较长，或常驻内存的对象。

3.3.1 新生代

新生代中的对象主要通过Scavenge算法进行垃圾回收。这是一种采用复制的方式实现的垃圾回收算法。它将堆内存一份为二，每一部分空间成为semispace。在这两个semispace空间中，只有一个处于使用中，另一个处于闲置状态。处于使用状态的semispace空间称为From空间，处于闲置状态的空间称为To空间。

3.3.2 老生代

老生代主要采取的是标记清除的垃圾回收算法。与Scavenge复制活着的对象不同，标记清除算法在标记阶段遍历堆中的所有对象，并标记活着的对象，只清理死亡对象。活对象在新生代中只占叫小部分，死对象在老生代中只占较小部分，这是为什么采用标记清除算法的原因。

3.3.3 标记清楚算法的问题

主要问题是每一次进行标记清除回收后，内存空间会出现不连续的状态

3.3.4 哪些情况会造成V8无法立即回收内存

闭包和全局变量

3.3.5 请谈一下内存泄漏是什么，以及常见内存泄漏的原因，和排查的方法

什么是内存泄漏

一、全局变量

a = 10;  
//未声明对象。  
global.b = 11;  
//全局变量引用 
这种比较简单的原因，全局变量直接挂在 root 对象上，不会被清除掉。

二、闭包

function out() {  
    const bigData = new Buffer(100);  
    inner = function () {  
        
    }  
} 

闭包会引用到父级函数中的变量，如果闭包未释放，就会导致内存泄漏。上面例子是 inner 直接挂在了 root 上，那么每次执行 out 函数所产生的 bigData 都不会释放，从而导致内存泄漏。

需要注意的是，这里举得例子只是简单的将引用挂在全局对象上，实际的业务情况可能是挂在某个可以从 root 追溯到的对象上导致的。

三、事件监听

Node.js 的事件监听也可能出现的内存泄漏。例如对同一个事件重复监听，忘记移除(removeListener)，将造成内存泄漏。这种情况很容易在复用对象上添加事件时出现，所以事件重复监听可能收到如下警告：

emitter.setMaxListeners() to increase limit 

例如，Node.js 中 Agent 的 keepAlive 为 true 时，可能造成的内存泄漏。当 Agent keepAlive 为 true 的时候，将会复用之前使用过的 socket，如果在 socket 上添加事件监听，忘记清除的话，因为 socket 的复用，将导致事件重复监听从而产生内存泄漏。

原理上与前一个添加事件监听的时候忘了清除是一样的。在使用 Node.js 的 http 模块时，不通过 keepAlive 复用是没有问题的，复用了以后就会可能产生内存泄漏。所以，你需要了解添加事件监听的对象的生命周期，并注意自行移除。

排查方法

想要定位内存泄漏，通常会有两种情况：

4、Buffer模块

4.1 新建Buffer会占用V8分配的内存吗

不会，Buffer属于堆外内存，不是V8分配的。

4.2 Buffer.alloc和Buffer.allocUnsafe的区别

Buffer.allocUnsafe创建的 Buffer 实例的底层内存是未初始化的。 新创建的 Buffer 的内容是未知的，可能包含敏感数据。 使用 Buffer.alloc() 可以创建以零初始化的 Buffer 实例。

4.3 Buffer的内存分配机制

为了高效的使用申请来的内存，Node采用了slab分配机制。slab是一种动态的内存管理机制。 Node以8kb为界限来来区分Buffer为大对象还是小对象，如果是小于8kb就是小Buffer，大于8kb就是大Buffer。

例如第一次分配一个1024字节的Buffer，Buffer.alloc(1024),那么这次分配就会用到一个slab，接着如果继续Buffer.alloc(1024),那么上一次用的slab的空间还没有用完，因为总共是8kb，1024+1024 = 2048个字节，没有8kb，所以就继续用这个slab给Buffer分配空间。

如果超过8kb，那么直接用C++底层地宫的SlowBuffer来给Buffer对象提供空间。

4.4 Buffer乱码问题

例如一个份文件test.md里的内容如下：

床前明月光，疑是地上霜，举头望明月，低头思故乡

我们这样读取就会出现乱码：

var rs = require('fs').createReadStream('test.md', {highWaterMark: 11});
// 床前明???光，疑???地上霜，举头???明月，???头思故乡

一般情况下，只需要设置rs.setEncoding('utf8')即可解决乱码问题

5、webSocket

5.1 webSocket与传统的http有什么优势

5.2 webSocket协议升级时什么，能简述一下吗？

首先，WebSocket连接必须由浏览器发起，因为请求协议是一个标准的HTTP请求，格式如下：

GET ws://localhost:3000/ws/chat HTTP/1.1
Host: localhost
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Origin: http://localhost:3000
Sec-WebSocket-Key: client-random-string
Sec-WebSocket-Version: 13

该请求和普通的HTTP请求有几点不同：

随后，服务器如果接受该请求，就会返回如下响应：

HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: server-random-string

该响应代码101表示本次连接的HTTP协议即将被更改，更改后的协议就是Upgrade: websocket指定的WebSocket协议。

6、https

6.1 https用哪些端口进行通信，这些端口分别有什么用

6.2 身份验证过程中会涉及到密钥， 对称加密，非对称加密，摘要的概念，请解释一下

6.3 为什么需要CA机构对证书签名

如果不签名会存在中间人攻击的风险，签名之后保证了证书里的信息，比如公钥、服务器信息、企业信息等不被篡改，能够验证客户端和服务器端的“合法性”。

6.4 https验证身份也就是TSL/SSL身份验证的过程

简要图解如下

7、进程通信

7.1 请简述一下node的多进程架构

面对node单线程对多核CPU使用不足的情况，Node提供了child_process模块，来实现进程的复制，node的多进程架构是主从模式，如下所示：

var fork = require('child_process').fork;
var cpus = require('os').cpus();
for(var i = 0; i < cpus.length; i++){
    fork('./worker.js');
}

在linux中，我们通过ps aux | grep worker.js查看进程

这就是著名的主从模式，Master-Worker

7.2 请问创建子进程的方法有哪些，简单说一下它们的区别

创建子进程的方法大致有：

7.3 请问你知道spawn在创建子进程的时候，第三个参数有一个stdio选项吗，这个选项的作用是什么，默认的值是什么。

7.4 请问实现一个node子进程被杀死，然后自动重启代码的思路

var createWorker = function(){
    var worker = fork(__dirname + 'worker.js')
    worker.on('exit', function(){
        console.log('Worker' + worker.pid + 'exited');
        // 如果退出就创建新的worker
        createWorker()
    })
}

7.5 在7.4的基础上，实现限量重启，比如我最多让其在1分钟内重启5次，超过了就报警给运维

7.6 如何实现进程间的状态共享，或者数据共享

我自己没用过Kafka这类消息队列工具，问了java,可以用类似工具来实现进程间通信，更好的方法欢迎留言

8、中间件

8.1 如果使用过koa、egg这两个Node框架，请简述其中的中间件原理，最好用代码表示一下

const Koa = require('koa')
const app = new Koa()
app.use((ctx, next) => {
    console.log(1)
    next()
    console.log(3)
})
app.use((ctx) => {
    console.log(2)
})
app.listen(3001)
执行结果是1=>2=>3

koa中间件实现源码大致思路如下：

// 注意其中的compose函数，这个函数是实现中间件洋葱模型的关键
// 场景模拟
// 异步 promise 模拟
const delay = async () => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    setTimeout(() => {
      resolve();
    }, 2000);
  });
}
// 中间间模拟
const fn1 = async (ctx, next) => {
  console.log(1);
  await next();
  console.log(2);
}
const fn2 = async (ctx, next) => {
  console.log(3);
  await delay();
  await next();
  console.log(4);
}
const fn3 = async (ctx, next) => {
  console.log(5);
}

const middlewares = [fn1, fn2, fn3];

// compose 实现洋葱模型
const compose = (middlewares, ctx) => {
  const dispatch = (i) => {
    let fn = middlewares[i];
    if(!fn){ return Promise.resolve() }
    return Promise.resolve(fn(ctx, () => {
      return dispatch(i+1);
    }));
  }
  return dispatch(0);
}

compose(middlewares, 1);

9、其它

现在在重新过一遍node 12版本的主要api，有很多新发现，比如说

const util = require('util');
const fs = require('fs');

const stat = util.promisify(fs.stat);
stat('.').then((stats) => {
  // 处理 `stats`。
}).catch((error) => {
  // 处理错误。
});

9.1 杂想