Co to jest Node.js? Wyczerpujące Wprowadzenie + Przypadki Użycia

Niezależnie od tego, czy właśnie otwierasz swoją pierwszą książkę o programowaniu, czy jesteś doświadczonym programistą, który przeszedł przez rozdziały języków programowania, “Node.js” to termin, który prawdopodobnie napotkałeś w narracji technologicznej.

Co to jest Node.js, i dlaczego jest tak powszechne?

Pomyśl o Node.js jako o niezawodnym pomocniku w Twoich programistycznych przygodach, nie tylko jako o postaci w Twojej historii, ale o kluczowym sojuszniku, który ożywia Twoje innowacyjne pomysły poza konwencjonalną narracją internetową. To jak odkrycie ukrytej wskazówki, która nagle sprawia, że wszystko zaczyna się układać, pozwalając tworzyć aplikacje tak responsywne i dynamiczne jak zwroty akcji w powieści kryminalnej.

Node.js ma unikalną zdolność przekształcania złożoności w osiągalność, co sprawia, że tworzenie aplikacji to nie tylko możliwość, ale także przyjemna podróż.

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o Node.js — gdzie każda linia kodu, którą napiszesz, pomaga odblokować potencjał Twoich projektów w szerokim świecie programowania.

Czym jest Node.js i dlaczego jest ważne?

Node.js to środowisko wykonawcze używane do uruchamiania kodu JavaScript na serwerach. Pozwala na uruchamianie JavaScriptu bez przeglądarki internetowej. Node.js obsługuje systemy operacyjne takie jak Windows, macOS i Linux. Jest to platforma open-source, więc wszyscy użytkownicy mają dostęp do kodu źródłowego za darmo.

Twórcy Node.js zaprojektowali go pierwotnie dla architektur w czasie rzeczywistym, opartych na mechanizmach push. Te architektury obejmują chatboty, powiadomienia, strumieniowe przesyłanie mediów i narzędzia współpracy, oferując sposób na uruchamianie JavaScript po stronie serwera.

Z drugiej strony, JavaScript tradycyjnie sprawiał, że statyczne strony internetowe były interaktywne, dodając funkcje takie jak animacje i rozwijane menu za pomocą tagów “<script></script>” w dokumentach HTML.

Node.js pojawił się jako rozwiązanie mające na celu usprawnienie tego procesu, tworząc bardziej wydajne środowisko uruchomieniowe dla JavaScript, które rozszerza jego możliwości poza przeglądarki internetowe, umożliwiając programistom tworzenie skalowalnych i wydajnych aplikacji.

Wprowadzenie Node.js w 2009 roku rozwiązało problem niewydajności JavaScript, obsługując wiele równoczesnych połączeń bez blokowania. Zapewnia także wszystko, co potrzebne do uruchomienia programu JavaScript.

Node.js znajduje zastosowanie w różnych branżach, w tym w bankowości, opiece zdrowotnej, komunikacji, handlu elektronicznym i rozrywce. Umożliwia tworzenie aplikacji desktopowych, stron internetowych SaaS oraz aplikacji mobilnych.

Architektura Node.js

Node.js świetnie radzi sobie z obsługą dużej liczby jednoczesnych połączeń i zadaniami intensywnie wykorzystującymi dane. Jest doskonały do zadań, które wymagają szybkiego przetwarzania dużych ilości danych. Jednakże, jest mniej odpowiedni do zadań intensywnie obciążających procesor, które wymagają znaczących zasobów CPU. W takich przypadkach, jednowątkowa natura Node.js może powodować opóźnienia w odpowiedzi na inne żądania.

Aby lepiej zilustrować tę koncepcję, wyobraź sobie kawiarnię. W konfiguracji wielowątkowej każdy klient (żądanie serwera) jest obsługiwany przez osobnego baristę (wątek). Jeśli wszyscy baristowie są zajęci, nowi klienci czekają.

W przeciwieństwie do tego, Node.js jest jak kawiarnia z jednym, wysoce wydajnym baristą. Ten barista szybko obsługuje zamówienia w nieustającym przepływie, co przypomina zarządzanie żądaniami przez Node.js za pomocą operacji wejścia/wyjścia bez blokowania. Jednakże skomplikowane zamówienie w tym ustawieniu jest jak zadanie intensywnie obciążające CPU w Node.js. Wymaga to więcej czasu baristy, co spowalnia obsługę dla innych. To pokazuje, jak Node.js, będąc doskonałym do szybkiego przetwarzania licznych żądań, może mieć trudności z zadaniami, które mocno obciążają CPU.

Różnica między jednym a wieloma wątkami jest prosta: Architektura jednowątkowa może działać i skalować się szybciej niż konfiguracje wielowątkowe. To miał na myśli Ryan Dahl, gdy tworzył Node.js.

Kluczowe Funkcje Node.js

Teraz, gdy rozumiesz Node.js i jak to działa, przyjrzyjmy się jego głównym funkcjom.

Skalowalność

W najnowszym artykule Bhadresha Panchala, Node.js jest najczęściej używanym narzędziem do tworzenia stron internetowych w USA, z ponad 6,3 miliona witryn. Jego najbardziej pociągającą funkcją jest możliwość podziału programów horyzontalnie przez “procesy potomne”.

Procesy potomne pozwalają Node.js na równoczesne wykonywanie wielu zadań i optymalizację mocy serwera. Mają one swoje zasoby, co zmniejsza ich wpływ na inne procesy podczas wykonywania dużych zadań lub napotykania błędów.

Ta funkcja umożliwia przedsiębiorstwom dostarczanie różnych wersji aplikacji różnym odbiorcom. Pozwala to spełniać żądania klientów dotyczące personalizacji.

Napisane w JavaScript

Kolejną kluczową funkcją jest jego biblioteka JavaScript. Jeśli czujesz się komfortowo pracując z JavaScript, Node.js prawdopodobnie przyjdzie Ci łatwiej. Dlatego Node.js jest popularnym wyborem wśród programistów.

Ponadto używanie JavaScriptu w procesie rozwoju promuje niezawodność i wielokrotne użycie kodu. Możesz dzielić kod między klientem a serwerem, eliminując duplikaty i gwarantując spójność programu.

Architektura Sterowana Zdarzeniami

W Node.js wszystko kręci się wokół zdarzeń. Wywołujesz zdarzenia, kiedy wchodzisz w interakcję z aplikacją, na przykład wysyłając formularz lub klikając przycisk.

Te wydarzenia to małe fragmenty kodu, które wykonują się, gdy wystąpią konkretne działania. Funkcja obsługi zdarzeń umożliwia Node.js zarządzanie wieloma zadaniami jednocześnie bez opóźnień.

Język jednowątkowy

Node.js przetwarza wszystkie żądania za pomocą pojedynczego wątku w ramach tzw. pętli zdarzeń. Jest to podobne do żonglera, który utrzymuje kilka piłek w powietrzu. Zamiast skupiać się na jednej piłce (zadaniu) aż zostanie złapana (zakończona), żongler ciągle rzuca i łapie kilka piłek, utrzymując je wszystkie w ruchu w pętli. Podobnie, Node.js nie czeka, aż jedno zadanie się zakończy, zanim rozpocznie następne. Zamiast tego sprawnie przełącza się między zadaniami, utrzymując ciągłość pracy i reaktywność.

To podejście jednowątkowe sprawia, że Node.js jest szczególnie zręczny w obsługiwaniu działalności związanych z wejściem/wyjściem, które to zadania polegają na czytaniu z lub zapisywaniu do zewnętrznych źródeł takich jak pliki i bazy danych. Wyobraź sobie recepcjonistkę, która szybko obsługuje przychodzące rozmowy i dokumentację. Nie spędza zbyt długo na żadnej pojedynczej rozmowie czy dokumencie. Zamiast tego, efektywnie zarządza wieloma zadaniami, szybko przełączając się między nimi, zapewniając stały przepływ pracy. Tak właśnie Node.js efektywnie obsługuje wiele zadań I/O, co czyni go świetnym wyborem dla aplikacji z dużą ilością transakcji danych, ale mniej odpowiednim dla zadań obciążających procesor.

Szybki Streaming Danych

Node.js korzysta z silnika JavaScript V8. Integracja tego zaawansowanego silnika zwiększa prędkość i umożliwia aplikacjom internetowym obsługę szybkich strumieni danych.

Ponadto ułatwia zarządzanie i przetwarzanie dużych ilości danych. Zapewnia również szybkie i bez opóźnień działanie. Ta funkcja czyni go idealnym wyborem dla aplikacji przetwarzających dane w czasie rzeczywistym.

Co odróżnia Node.js od innych frameworków?

Mimo że język programowania używany przez Node.js i inne frameworki jest taki sam, Node.js działa inaczej niż inne frameworki JavaScript. Wykorzystuje unikalny zestaw interfejsów API (Application Programming Interface).

W przeciwieństwie do innych frameworków, API Node.js są przeznaczone do backendowego rozwoju. Obejmują one wbudowany moduł o nazwie “HTTP”, strumienie, wsparcie systemu plików i procesy potomne.

Ponadto platforma posiada kompleksowy ekosystem pakietów o nazwie npm (Node Package Manager). Deweloperzy mają dostęp do gotowych modułów i bibliotek z dostępem do ponad miliona pakietów.

Top 10 aplikacji biznesowych dla Node.js

1. Serwery pośredniczące po stronie serwera

Node.js jest dobrze przystosowany do tworzenia serwerów proxy po stronie serwera oraz aplikacji sieciowych. Może agregować dane z wielu źródeł zewnętrznych i efektywnie obsługiwać dużą liczbę równoczesnych połączeń.

2. Aplikacje w czasie rzeczywistym i Chatboty

Node.js jest często używany do tworzenia funkcji czatu w czasie rzeczywistym na stronach internetowych. Pozwala programistom tworzyć wydarzenia i powiadomienia, które mogą być używane do umożliwienia natychmiastowej komunikacji między użytkownikami. Dzięki temu Node.js stanowi ważną technologię dla firm chcących dodać opcje czatu podobne do Skype’a czy Messengera Facebook.

3. Strumieniowanie Danych

Strumieniowanie danych wymaga ciągłego przepływu informacji generowanych przez różne źródła i urządzenia. Tradycyjne strumieniowanie mediów traktuje żądania HTTP i odpowiedzi jako oddzielne wydarzenia, mimo że są to strumienie.

Możesz użyć Node.js do tworzenia solidnych funkcji przesyłania danych, które pozwalają na przetwarzanie plików podczas przesyłania. Jest to możliwe, ponieważ dane wchodzą przez strumień i mogą być obsługiwane online bez przerwy. Na przykład, transkodowanie audio lub wideo w czasie rzeczywistym jest możliwe dzięki bibliotekom JavaScript, takim jak Node.js.

4. Panel Giełdowego Handlarza Akcjami

Maklerzy polegają na oprogramowaniu do handlu, aby śledzić ceny akcji, przeprowadzać obliczenia i używać narzędzi analizy technicznej do podejmowania świadomych decyzji. Jednakże, nawigacja między wieloma ekranami i programami oprogramowania wymaga czasu i wysiłku.

Dlaczego nie użyć Node.js do opracowania rozwiązania webowego w czasie rzeczywistym dla brokerów?

Możesz użyć tego narzędzia do zbudowania takiej aplikacji, ponieważ może ono strumieniować dane z API. Również współpracuje z web sockets, aby zapewnić aktualizacje w czasie rzeczywistym.

5. Wiersz Poleceń

Tworzenie aplikacji konsolowych to kolejny obszar, w którym Node.js odnosi sukcesy. Aplikacja konsolowa (aplikacja CLI) to program, który działa w terminalu lub wierszu poleceń.

Te aplikacje pozwalają firmom na automatyzację operacji, zarządzanie plikami oraz wykonywanie określonych działań bez graficznego interfejsu użytkownika. Moduły Node.js takie jak commander, yargs oraz oclif ułatwiają tworzenie programów konsolowych, czyniąc to proste, szybkie i opłacalne.

Node.js umożliwia programistom niezaznajomionym z językami backendu używanie JavaScriptu poza siecią i tworzenie różnych rozwiązań automatyzacji miejsca pracy. Firmy mogą używać JavaScriptu do tworzenia solidnych rozwiązań automatyzacji miejsca pracy i innych narzędzi wiersza poleceń.

6. Architektura Mikroserwisowa

Giganci technologiczni tacy jak Amazon, Facebook i Netflix przyczynili się do popularności architektury mikrousług w ostatnich latach.

Node.js jest odpowiedni do budowania tego podejścia. Ułatwia instalację kilku instancji serwera dla poszczególnych mikrousług i tworzy odpowiednie adresy routingu dla każdej z nich.

Zgodnie z ankietą Statista, 81,5% firm już korzysta z mikrousług. Firmy mogą używać Node.js, aby przyspieszyć swoje aplikacje, jednocześnie zmniejszając całą bazę kodów. To skutkuje szybszymi cyklami rozwoju oprogramowania oraz lepszą wydajnością.

7. Rozwiązania z zakresu Big Data i Analizy Danych

Strumienie Node.js pozwalają na budowanie efektywnego łańcucha przetwarzania, w którym dane zaczynają się w jednym punkcie, a kończą w innym.

Dlatego najlepiej jest mieć mechanizm dzielenia dużej ilości danych na mniejsze części. Pomoże to w radzeniu sobie ze stresem związanym z obsługą ogromnych wolumenów danych.

Wykorzystanie zasobów komputera poprzez implementację Node.js i stosowanie przeciwdziałania przeciążeniowi w celu przetwarzania dużych ilości danych jest możliwe.

8. Web Scraping i Automatyzacja

Jest niemożliwe, aby ręcznie wydobyć miliony punktów danych z wielu źródeł online. Podobnie, analizowanie tak dużej ilości danych może być trudne do zarządzania lub wdrożenia.

Scrapowanie danych to automatyczne zbieranie informacji lub danych pozyskanych ze stron internetowych. Przykłady danych, które można zgarnąć z sieci, to informacje o produktach, opinie klientów, oferty nieruchomości, lokalizacja i cechy.

Najczęściej używane biblioteki w Node.js do scrapingu stron internetowych to „request” i „cheerio”. Pakiet request służy do pobierania stron internetowych. Z kolei cheerio buduje drzewo DOM (Model Obiektu Dokumentu) i zawiera część zestawu funkcji jQuery do manipulacji.

9. Aplikacje jednostronicowe (SPAs)

Kolejnym częstym zastosowaniem Node.js jest tworzenie złożonych aplikacji jednostronicowych. Jest to idealne dla aplikacji jednostronicowych opartych na danych, gdzie cała aplikacja mieści się na jednej stronie.

Tutaj serwer działa jako backend i wysyła dane do klienta, podczas gdy strona klienta zajmuje się renderowaniem HTML. Te postępy poprawią konserwację Twojego projektu jednostronicowego i skrócą czas rozwoju.

10. Narzędzia do współpracy w czasie rzeczywistym

Narzędzia do współpracy w czasie rzeczywistym to rozwiązania programowe używane do zarządzania projektami. Te narzędzia umożliwiają wspólne przeglądanie, konferencje audio i wideo oraz współpracę przy edycji dokumentów.

Jest tak wiele równoczesnych żądań dotyczących tych rozwiązań. Na przykład, w aplikacji do zarządzania projektami, wielu użytkowników może zostawiać komentarze, zmieniać status oraz dołączać dokumenty do danego projektu.

Node.js pomaga firmom w tworzeniu narzędzi do współpracy w czasie rzeczywistym, ponieważ skutecznie zarządza intensywnymi działaniami i zapytaniami. Na przykład Trello wykorzystało zdarzeniowy projekt NodeJS do aktualizacji swojego środowiska współpracy.

5 Popularnych Narzędzi i Frameworków Używanych z Serwerem Node.js

Framework to gotowa struktura oprogramowania, która służy jako podstawa do tworzenia aplikacji internetowych. Zawiera biblioteki, moduły i protokoły, które usprawniają prace programistyczne takie jak routing, interfejs bazy danych i uwierzytelnianie.

Frameworki pomagają usprawnić rozwój, utrzymać zorganizowaną bazę kodów i budować skalowalne aplikacje internetowe.

Poniżej znajdują się niektóre popularne narzędzia i frameworki używane z Node.js:

1. Socket.io

Ta platforma obsługuje komunikację w czasie rzeczywistym, dwukierunkową między klientem a serwerem. Socket.io to kompletna platforma Node.js, która akceptuje różne języki programowania.

Twórcy stron internetowych, którzy stają przed skomplikowanymi wyzwaniami w projekcie internetowym, takimi jak komunikacja w czasie rzeczywistym między klientami a serwerami, często zwracają się do Socket.io. Wynika to z faktu, że oferuje on statystyki w czasie rzeczywistym i szybką pomoc.

Ta platforma obsługuje gry wieloosobowe, aplikacje do wideokonferencji oraz inne interaktywne funkcje w czasie rzeczywistym.

2. Mongoose

To narzędzie to biblioteka modelowania danych obiektowych (ODM), która współpracuje z MongoDB w aplikacjach Node.js. Mongoose obsługuje powiązania danych, wykonuje walidacje schematu i konwertuje obiekty w kodzie na reprezentacje obiektów MongoDB.

Na przykład, załóżmy, że budujesz aplikację internetową w Node.js, która musi przechowywać i pobierać dane z bazy danych MongoDB. Mongoose może definiować twoje modele danych za pomocą schematów, które reprezentują strukturę danych.

Następnie możesz użyć tych modeli do wykonywania operacji takich jak tworzenie, czytanie, aktualizowanie i usuwanie dokumentów w bazie danych. Uproszcza to interakcję między Node.js a MongoDB.

3. Express.js

Express.js (po prostu Express) to popularny i podstawowy framework do tworzenia aplikacji online i API. Jest open source, darmowy i dystrybuowany na licencji MIT. Express.js jest najszybszym frameworkiem Node.js, który umożliwia programistom tworzenie rozwiązań po stronie serwera.

Doświadczeni programiści używają tego frameworka do tworzenia programów na poziomie korporacyjnym. Nie nadaje się jednak dla początkujących.

4. Babel

Babel to świetne narzędzie do kompilowania kodu JavaScript ES6+ na wstecznie kompatybilną wersję JavaScript. Jest to narzędzie do rozwoju frontend, wspierające najnowszą wersję JavaScript.

Ponadto, Babel może zmieniać składnię i obsługiwać funkcje takie jak polyfill. Jednak nie zawiera żadnego wbudowanego pluginu.

5. NPM

Jako menedżer pakietów Node.js, NPM umożliwia programistom instalowanie i zarządzanie pakietami Node.js. Kiedy instalujesz Node.js, aplikacja NPM oraz wbudowane wsparcie również zostaną zainstalowane na twoim komputerze. To narzędzie pozwala programistom pobierać i instalować pakiety z kodem JavaScript.

Najczęściej Zadawane Pytania

Czym jest Node.js?

Node.js to środowisko wykonawcze JavaScript typu open-source, przeznaczone do użytku po stronie serwera. Node wykorzystuje silnik V8 od Google oraz libUV, aby zapewnić łączność międzyplatformową.

Do czego używany jest Node.js?

Node.js jest używany do tworzenia szybkich aplikacji, które umożliwiają komunikację w czasie rzeczywistym, strumieniowanie danych oraz gry przeglądarkowe. Programiści używają również Node.js do tworzenia serwerów internetowych, API oraz mikrousług.

Czy Node.js to framework?

Node.js to nie framework, ale środowisko wykonawcze.

Jaka jest różnica między Node.js a JavaScript?

JavaScript to język komputerowy, który można stosować do rozwoju frontend i backend. Tymczasem Node.js to środowisko uruchomieniowe, które pozwala na wykonanie JavaScript na serwerze. Krótko mówiąc, JavaScript to język, a Node.js to platforma umożliwiająca wykonanie po stronie serwera.

Zacznij z Node.js

Node.js to fantastyczne narzędzie dla każdego, kto chce tworzyć szybkie i niezawodne aplikacje online. Jest na tyle przyjazne dla początkujących, ale także wystarczająco potężne dla doświadczonych programistów.

Gotowy, aby ożywić Twój projekt internetowy?

DreamHost to doskonałe miejsce na start. Zapewniają wsparcie i zasoby potrzebne do sprawnego uruchomienia Twojej aplikacji Node.js.