Что такое Node.js? Подробное введение + Примеры использования

Независимо от того, только ли вы начали изучать свою первую книгу по программированию или вы опытный разработчик, который уже освоил главы программных языков, термин “Node.js” вы, вероятно, встречали в технической литературе.

Что такое Node.js, и почему он так распространён?

Думайте о Node.js как о надёжном помощнике в ваших программистских приключениях, не просто о каком-то персонаже в вашей истории, но о ключевом союзнике, который воплощает ваши инновационные идеи в жизнь за пределами традиционного веб-нарратива. Это как обнаружение скрытой улики, которая вдруг заставляет всё стать на свои места, позволяя вам создавать приложения такие отзывчивые и динамичные, как сюжетные повороты в детективном романе.

Node.js обладает уникальной способностью превращать сложное в достижимое, делая разработку приложений не только возможной, но и увлекательной.

Продолжайте читать, чтобы узнать больше о Node.js — где каждая строка кода, которую вы пишете, помогает раскрыть потенциал ваших проектов в широком мире программирования.

Что такое Node.js и почему это важно?

Node.js — это среда выполнения, используемая для запуска кода JavaScript на серверах. Она позволяет выполнять JavaScript без веб-браузера. Node.js поддерживает операционные системы, такие как Windows, macOS и Linux. Это платформа с открытым исходным кодом, поэтому все пользователи могут бесплатно получить доступ к исходному коду.

Создатели Node.js изначально предназначали его для реального времени и архитектур, основанных на механизме push. К таким архитектурам относятся чат-боты, уведомления, потоковое мультимедиа и инструменты совместной работы, предлагая способ запуска JavaScript на стороне сервера.

С другой стороны, JavaScript традиционно делал статические веб-страницы интерактивными, добавляя функции, такие как анимации и выпадающие меню, через теги “<script></script>” в HTML-документах.

Node.js появился как решение для оптимизации этого процесса, создавая более эффективную среду выполнения для JavaScript, которая расширяет его возможности за пределы веб-браузеров, позволяя разработчикам создавать масштабируемые и высокопроизводительные приложения.

Введение Node.js в 2009 году решило проблему неэффективности JavaScript, позволяя обрабатывать множество одновременных подключений без блокировок. Также он предоставляет все необходимое для запуска программы на JavaScript.

Node.js применим в различных отраслях, включая банковское дело, здравоохранение, коммуникации, электронную коммерцию и развлечения. Он позволяет вам создавать настольные приложения, веб-сайты SaaS и мобильные приложения.

Архитектура Node.js

Node.js отлично справляется с обработкой большого количества одновременных соединений и задач, связанных с интенсивной работой с данными. Это отлично подходит для задач, которые включают быструю обработку больших объемов данных. Однако он менее подходит для задач, требующих значительных вычислительных ресурсов CPU. В таких случаях однопоточная природа Node.js может вызвать задержки в ответах на другие запросы.

Чтобы лучше объяснить эту концепцию, представьте себе кофейню. В многопоточной среде каждому клиенту (запросу сервера) обслуживает отдельный бариста (поток). Если все бариста заняты, новые клиенты ждут.

В отличие от этого, Node.js похож на кофейню с одним очень эффективным бариста. Этот бариста быстро обрабатывает заказы в непрерывном потоке, что напоминает управление запросами в Node.js с использованием неблокирующих операций ввода/вывода. Однако сложный заказ в этой ситуации аналогичен задаче, интенсивно использующей процессор в Node.js. Он требует больше времени бариста, что замедляет обслуживание других. Это показывает, как Node.js, хоть и отлично справляется с быстрыми, многочисленными запросами, может испытывать трудности с задачами, сильно нагружающими процессор.

Различие между однопоточной и многопоточной архитектурой просто: архитектура с одним потоком может выполняться и масштабироваться быстрее, чем конфигурации с несколькими потоками. Именно это имел в виду Райан Даль, когда создавал Node.js.

Основные особенности Node.js

Теперь, когда вы понимаете, что такое Node.js и как это работает, давайте рассмотрим его основные особенности.

Масштабируемость

В последней статье Бхадреша Панчала, Node.js является наиболее используемым инструментом веб-разработки в США, с более чем 6.3 миллиона веб-сайтов. Его наиболее привлекательной особенностью является возможность горизонтального деления программ через «дочерние процессы».

Дочерние процессы здесь позволяют Node.js выполнять несколько задач одновременно и оптимизировать мощность сервера. У них есть свои ресурсы, что снижает их воздействие на другие процессы при выполнении крупных задач или при возникновении ошибок.

Эта функция позволяет предприятиям предоставлять разные версии приложений различным аудиториям, что дает возможность удовлетворять запросы клиентов на настройку.

Написано на JavaScript

Ещё одной важной особенностью является его библиотека JavaScript. Если вы уверенно работаете с JavaScript, то Node.js, скорее всего, будет вам более понятен. Вот почему Node.js популярен среди разработчиков.

Кроме того, использование JavaScript на протяжении всего процесса разработки способствует надежности и повторному использованию кода. Вы можете делиться кодом между клиентом и сервером, исключая дублирование и обеспечивая согласованность программы.

Архитектура, управляемая событиями

В Node.js всё вращается вокруг событий. Вы инициируете события, когда взаимодействуете с вашим приложением, например, отправляете форму или нажимаете кнопку.

Эти события представляют собой небольшие фрагменты кода, которые выполняются, когда происходят определенные действия. Особенность, основанная на событиях, позволяет Node.js обрабатывать несколько задач одновременно без задержек.

Однопоточный язык

Node.js обрабатывает все запросы с помощью одного потока в рамках так называемого цикла событий. Это похоже на жонглера, который держит в воздухе несколько мячей. Вместо того чтобы сосредоточиться на одном мяче (задаче) до его поймания (завершения), жонглер непрерывно подбрасывает и ловит несколько мячей, поддерживая их все в непрерывном движении в цикле. Аналогично, Node.js не ждет завершения одной задачи, прежде чем начать следующую. Вместо этого он эффективно переключается между задачами, поддерживая рабочий процесс непрерывным и отзывчивым.

Этот однопоточный подход делает Node.js особенно подходящим для обработки задач, связанных с вводом/выводом, которые включают чтение из внешних источников или запись в них, например, файлы и базы данных. Представьте себе секретаря, который быстро обрабатывает входящие звонки и документацию. Они не тратят слишком много времени на один звонок или документ. Вместо этого они эффективно управляют несколькими задачами, быстро переключаясь между ними, обеспечивая стабильный поток работы. Вот как Node.js эффективно обрабатывает множество задач ввода/вывода, делая его отличным выбором для приложений с большим количеством транзакций данных, но менее подходящим для задач, требующих интенсивной работы процессора.

Быстрая передача данных

Node.js использует JavaScript V8 engine. Интеграция этого передового двигателя повышает скорость и позволяет веб-приложениям обрабатывать быстрые потоки данных.

Кроме того, это облегчает управление и обработку больших объемов данных. Также гарантируется, что все работает быстро и без задержек. Эта особенность делает его идеальным выбором для приложений обработки данных в реальном времени.

Что отличает Node.js от других фреймворков?

Хотя язык программирования, используемый Node.js и другими фреймворками, одинаков, Node.js работает иначе, чем другие фреймворки JavaScript. Он использует уникальный набор API (интерфейс программирования приложений).

В отличие от других фреймворков, API Node.js предназначены для разработки бэкенда. К ним относятся встроенный модуль под названием “HTTP” потоки, поддержка файловой системы и дочерние процессы.

Кроме того, платформа имеет обширную экосистему пакетов под названием npm (Node Package Manager). Разработчики могут получать доступ к предварительно построенным модулям и библиотекам, в которых доступно более миллиона пакетов.

Топ-10 бизнес-приложений для Node.js

1. Прокси на стороне сервера

Node.js хорошо подходит для создания серверных прокси и сетевых приложений. Он может агрегировать данные из нескольких сторонних источников и эффективно обрабатывать большой объем одновременных соединений.

2. Приложения в реальном времени и чат-боты

Node.js часто используется для создания функций реального времени чата на веб-сайтах. Он позволяет разработчикам создавать события и уведомления, которые могут быть использованы для включения мгновенного обмена сообщениями между пользователями. Это делает Node.js важной технологией для компаний, желающих добавить опции чата, подобные Skype или Facebook Messenger.

3. Потоковая передача данных

Потоковая передача данных требует непрерывного потока информации, создаваемой различными источниками и устройствами. Традиционная потоковая передача медиа обрабатывает HTTP-запросы и ответы как отдельные события, хотя это потоки.

Вы можете использовать Node.js для создания мощных функций потоковой передачи данных, которые позволяют обрабатывать файлы во время загрузки. Это возможно, потому что данные поступают через поток и могут обрабатываться онлайн без перерывов. Например, реальная транскодирование аудио или видео возможно с помощью библиотек JavaScript, таких как Node.js.

4. Панель управления трейдера акций

Брокеры зависят от торгового программного обеспечения для отслеживания цен на акции, проведения вычислений и использования инструментов технического анализа для принятия обоснованных решений. Однако, навигация по нескольким экранам и программам требует времени и усилий.

Почему бы не использовать Node.js для разработки реального веб-решения в реальном времени для брокеров?

Вы можете использовать этот инструмент для создания такого приложения, поскольку он может передавать данные из API. Также он работает с веб-сокетами для предоставления обновлений в режиме реального времени.

5. Командная строка

Создание приложений командной строки — это еще одна область, где Node.js показывает свои преимущества. Приложение командной строки (CLI app) — это программа, которая выполняется в терминале или командной строке.

Эти приложения позволяют предприятиям автоматизировать операции, управлять файлами и выполнять заданные действия без графического интерфейса пользователя. Модули Node.js, такие как commander, yargs и oclif, упрощают создание программ командной строки, делая это простым, быстрым и экономически выгодным.

Node.js позволяет разработчикам, не знакомым с backend языками, использовать JavaScript вне сети и создавать различные решения для автоматизации рабочего места. Компании могут использовать JavaScript для разработки мощных решений автоматизации рабочего места и других инструментов командной строки.

6. Архитектура микросервисов

Такие технологические гиганты, как Amazon, Facebook и Netflix, в последние годы способствовали популярности архитектуры микросервисов.

Node.js подходит для создания этого подхода. Он упрощает установку нескольких серверных экземпляров для конкретных микросервисов и создает правильные адреса маршрутизации для каждого из них.

Согласно опросу Statista, 81,5% компаний уже используют микросервисы. Компании могут использовать Node.js для ускорения своих приложений, уменьшая при этом общую кодовую базу. Это приводит к более быстрым циклам разработки программного обеспечения и повышению производительности.

7. Решения для больших данных и аналитики

Потоки Node.js позволяют вам создать эффективный конвейер, в котором данные начинаются в одной точке и заканчиваются в другой.

Поэтому лучше иметь механизм для разделения больших объемов данных на меньшие части. Это поможет вам справиться со стрессом, связанным с обработкой огромных объемов данных.

Использование ресурсов компьютера с помощью Node.js и применение обратного давления для обработки больших объемов данных возможно.

8. Веб-скрейпинг и автоматизация

Невозможно вручную извлечь миллионы данных из множества онлайн-источников. Точно так же анализ такого большого количества данных может быть сложным для управления или развертывания.

Сбор данных — это автоматический сбор информации или извлеченных данных с веб-сайтов. Примеры данных, которые можно собирать с веба, включают информацию о продуктах, отзывы клиентов, объявления о недвижимости, местоположение и особенности.

Наиболее часто используемые библиотеки Node.js для веб-скрапинга — это «request» и «cheerio». Пакет request используется для загрузки веб-страниц. В свою очередь, cheerio создает дерево DOM (Модель объекта документа) и включает часть набора функций jQuery для манипуляции.

9. Одностраничные приложения (SPAs)

Еще одно частое применение Node.js заключается в создании сложных одностраничных приложений. Это идеально подходит для данных одностраничных приложений, где вся программа размещается на одной странице.

Здесь сервер выступает в роли backend и отправляет данные клиенту, в то время как клиентская сторона обрабатывает рендеринг HTML. Эти улучшения помогут лучше поддерживать ваш одностраничный проект и сократят время разработки.

10. Инструменты для совместной работы в реальном времени

Инструменты для совместной работы в реальном времени — это программные решения, используемые для управления проектами. Эти инструменты позволяют проводить совместный просмотр, аудио и видео конференции, а также совместное редактирование документов.

Существует множество одновременных запросов на эти решения. Например, в приложении для управления проектами множество пользователей могут оставлять комментарии, изменять статус и прикреплять документы к данному проекту.

Node.js помогает компаниям разрабатывать инструменты для реального времени сотрудничества, поскольку эффективно управляет тяжелыми задачами и запросами. Например, Trello использовало событийно-ориентированную конструкцию NodeJS для обновления своей среды сотрудничества.

5 распространённых инструментов и фреймворков, используемых с сервером Node.js

Фреймворк — это предварительно построенная структура программного обеспечения, которая служит основой для создания веб-приложений. Он включает в себя библиотеки, модули и протоколы для упрощения задач разработки, таких как маршрутизация, интерфейс базы данных и аутентификация.

Фреймворки помогают упростить разработку, поддерживать организованную базу кода и создавать масштабируемые веб-приложения.

Ниже приведены некоторые распространенные инструменты и фреймворки, используемые с Node.js:

1. Socket.io

Эта платформа поддерживает реальное время, двунаправленное общение между клиентом и сервером. Socket.io — это полноценная платформа Node.js, которая принимает различные языки программирования.

Разработчики сайтов, сталкивающиеся со сложными задачами в веб-проектах, такими как реальное время общения между клиентами и серверами, часто обращаются к Socket.io. Это потому что он предлагает статистику в реальном времени и быструю помощь.

Эта платформа поддерживает многопользовательские игры, приложения для видеоконференций и другие интерактивные функции в реальном времени.

2. Mongoose

Этот инструмент представляет собой библиотеку моделирования данных объектов (ODM), которая работает с MongoDB в приложениях Node.js. Mongoose обрабатывает ассоциации данных, выполняет проверки схемы и преобразует объекты в коде в объектные представления MongoDB.

Например, предположим, что вы создаете веб-приложение на Node.js, которое должно хранить и извлекать данные из базы данных MongoDB. Mongoose может определять ваши модели данных с использованием схем для представления структуры данных.

Затем вы можете использовать эти модели для выполнения операций, таких как создание, чтение, обновление и удаление документов в базе данных. Это упрощает взаимодействие между Node.js и MongoDB.

3. Express.js

Express.js (просто Express) — популярный и базовый фреймворк для создания онлайн-приложений и API. Он является открытым исходным кодом, бесплатным и распространяется под лицензией MIT. Express.js — самый быстрый фреймворк Node.js, который позволяет разработчикам создавать серверные решения.

Опытные разработчики используют этот фреймворк для создания программ уровня предприятия. Однако он не подходит для новичков.

4. Babel

Babel — отличный инструмент для компиляции кода JavaScript ES6+ в обратно совместимую версию JavaScript. Это инструмент для разработки frontend, поддерживающий самую последнюю версию JavaScript.

Кроме того, Babel может изменять синтаксис и поддерживать функции, такие как polyfill. Но в него не включен ни один встроенный плагин.

5. NPM

Как менеджер пакетов Node.js, NPM позволяет разработчикам устанавливать и управлять пакетами Node.js. При установке Node.js приложение NPM и встроенная поддержка также будут установлены на ваш компьютер. Этот инструмент позволяет разработчикам загружать и устанавливать пакеты с кодом JavaScript.

Часто задаваемые вопросы

Что такое Node.js?

Node.js — это серверная, с открытым исходным кодом среда выполнения JavaScript. Node использует движок Google V8 и libUV для обеспечения кросс-платформенной связи.

Для чего используется Node.js?

Node.js используется для разработки быстрых приложений, которые обеспечивают реальное время общения, потоковую передачу данных и игры в браузере. Разработчики также используют Node.js для создания веб-серверов, API и микросервисов.

Является ли Node.js фреймворком?

Node.js не является фреймворком, а средой выполнения.

В чем разница между Node.js и JavaScript?

JavaScript — это язык программирования, который можно использовать для разработки frontend и backend. В то время как Node.js — это среда выполнения, которая позволяет выполнять JavaScript на сервере. Короче говоря, JavaScript — это язык, а Node.js — платформа, позволяющая выполнение на стороне сервера.

Начать с Node.js

Node.js — это замечательный инструмент для всех, кто хочет создавать быстрые и надежные онлайн-приложения. Он достаточно прост для начинающих, но и достаточно мощный для опытных разработчиков.

Готовы оживить ваш веб-проект?

Хостинговые услуги DreamHost — идеальное место для начала. Они предоставляют поддержку и ресурсы, необходимые для того, чтобы ваше приложение Node.js работало без сбоев.