Що таке Node.js? Всебічне введення + Приклади використання

Чи ви тільки починаєте читати свою першу книгу з програмування, або ви досвідчений розробник, який пройшов через розділи мов програмування, “Node.js” – це термін, з яким ви, ймовірно, стикалися в технічній наративі.

Що таке Node.js, і чому він такий поширений?

Сприймайте Node.js як надійного помічника у ваших програмувальних пригодах, не просто як будь-якого персонажа у вашій історії, а як ключового союзника, який оживляє ваші інноваційні ідеї за межами звичайної веб-наративу. Це ніби відкриття прихованої підказки, яка раптово змушує все складатися, дозволяючи вам створювати додатки настільки відгукові та динамічні, як сюжетні повороти у детективному романі.

Node.js має унікальну можливість перетворювати складне на досяжне, роблячи розробку додатків не просто можливістю, але й захоплюючою подорожжю.

Читайте далі, щоб дізнатися більше про Node.js — де кожен рядок коду, який ви пишете, допомагає розкривати потенціал ваших проектів у широкому світі програмування.

Що таке Node.js і чому це важливо?

Node.js — це середовище виконання, яке використовується для виконання коду JavaScript на серверах. Воно дозволяє запускати JavaScript без веб-браузера. Node.js підтримує операційні системи, такі як Windows, macOS та Linux. Це платформа з відкритим вихідним кодом, тому всі користувачі можуть безкоштовно отримати доступ до вихідного коду.

Творці Node.js спочатку розробили його для реального часу, архітектур на основі відправлення інформації. Ці архітектури включають чат-боти, сповіщення, потокове медіа та інструменти співпраці, пропонуючи спосіб виконувати JavaScript на серверній стороні.

З іншого боку, JavaScript традиційно робив статичні веб-сторінки інтерактивними, додаючи такі функції, як анімації та випадаючі меню через “<script></script>” теги в HTML документах.

Node.js з’явився як рішення для оптимізації цього процесу, створюючи більш ефективне середовище виконання для JavaScript, що розширює його можливості за межі веб-браузерів, дозволяючи розробникам створювати масштабовані та високопродуктивні застосунки.

Введення Node.js у 2009 році вирішило проблему неефективності JavaScript шляхом обробки численних одночасних з’єднань без блокування. Він також надає все необхідне для запуску програми на JavaScript.

Node.js застосовується у різних галузях, включаючи банківську справу, охорону здоров’я, комунікації, електронну комерцію та розваги. Він дозволяє створювати десктопні додатки, веб-сайти SaaS та мобільні застосунки.

Архітектура Node.js

Node.js відмінно справляється з обробкою великої кількості одночасних з’єднань та завдань, які потребують інтенсивної обробки даних. Це чудово підходить для завдань, що вимагають швидкої обробки великих обсягів даних. Однак він менш підходить для завдань, які потребують значних обчислювальних ресурсів CPU. У таких випадках однопотокова природа Node.js може спричинити затримки у відповідях на інші запити.

Для кращого розуміння цього концепту уявіть кав’ярню. В багатопоточній системі кожен клієнт (запит до сервера) обслуговується окремим бариста (потоком). Якщо всі бариста зайняті, нові клієнти чекають.

Навпаки, Node.js схожий на кав’ярню з одним високоефективним баристою. Цей бариста швидко обробляє замовлення в неперервному потоці, подібно до того, як Node.js керує запитами, використовуючи неблокуючі операції вводу/виводу. Однак складне замовлення в цій ситуації схоже на завдання, що інтенсивно використовує ЦПУ в Node.js. Воно вимагає більше часу баристи, що сповільнює обслуговування інших. Це показує, як Node.js, хоч і відмінно справляється з швидкими та численними запитами, може зіткнутися з труднощами при виконанні завдань, які сильно навантажують ЦПУ.

Різниця між однопотоковою та багатопотоковою архітектурою проста: однопотокова архітектура може виконуватися та масштабуватися швидше, ніж багатопотокові конфігурації. Саме це мав на увазі Раян Даль, коли створював Node.js.

Ключові особливості Node.js

Тепер, коли ви розумієте Node.js та як він працює, давайте розглянемо його основні особливості.

Масштабованість

У останній статті Bhadresh Panchal, Node.js є найбільш використовуваним інструментом розробки веб-сайтів у США, з понад 6.3 мільйонами веб-сайтів. Його найпривабливішою особливістю є можливість горизонтального поділу програм через “дочірні процеси”.

Дочірні процеси тут дозволяють Node.js виконувати кілька завдань одночасно та оптимізувати потужність сервера. Вони мають власні ресурси, що зменшує їх вплив на інші процеси під час виконання великих завдань або у разі виникнення помилок.

Ця функція дозволяє підприємствам надавати різні версії додатків різним аудиторіям, тим самим дозволяючи задовольняти запити клієнтів на налаштування.

Написано на JavaScript

Ще однією ключовою особливістю є його бібліотека JavaScript. Якщо ви звикли працювати з JavaScript, то Node.js, ймовірно, буде вам зрозумілішим. Саме тому Node.js є популярним вибором серед розробників.

Крім того, використання JavaScript на протязі процесу розробки забезпечує надійність та можливість повторного використання коду. Ви можете ділитися кодом між клієнтом та сервером, уникаючи дублювання та гарантуючи узгодженість програми.

Архітектура, що заснована на подіях

У Node.js все обертається навколо подій. Ви ініціюєте події, коли взаємодієте з вашим додатком, наприклад, надсилаючи форму або натискаючи кнопку.

Ці події — це невеликі фрагменти коду, які виконуються, коли відбуваються певні дії. Функція, що базується на подіях, дозволяє Node.js одночасно керувати кількома завданнями без затримок.

Однопоточна мова

Node.js обробляє всі запити за допомогою одного потоку в рамках так званого циклу подій. Це схоже на жонглера, який тримає в повітрі кілька м’ячів. Замість того, щоб зосереджуватися на одному м’ячі (завданні) до його вловлення (завершення), жонглер безперервно кидає та ловить кілька м’ячів, зберігаючи їх усі в русі в циклі. Так само Node.js не чекає завершення одного завдання, перш ніж почати наступне. Натомість він ефективно переключається між завданнями, забезпечуючи безперервність і відгук робочого процесу.

Цей однопоточний підхід робить Node.js особливо здібним до обробки дій, пов’язаних з введенням/виведенням, які включають читання з або запис у зовнішні джерела, такі як файли та бази даних. Уявіть собі рецепціоніста, який швидко обробляє вхідні дзвінки та документацію. Вони не витрачають занадто багато часу на будь-який один дзвінок або документ. Натомість вони ефективно керують кількома завданнями, швидко перемикаючись між ними та забезпечуючи стабільний потік роботи. Ось як Node.js ефективно обробляє кілька завдань введення/виведення, роблячи його відмінним вибором для додатків з великою кількістю транзакцій з даними, але менш підходящим для завдань, що вимагають великої обробки ЦП.

Швидка передача даних

Node.js використовує JavaScript V8 engine. Інтеграція цього передового двигуна збільшує швидкість та дозволяє веб-додаткам обробляти швидкі потоки даних.

Крім того, він сприяє управлінню та обробці великих обсягів даних. Також забезпечує швидку та беззатримкову роботу. Ця особливість робить його ідеальним вибором для застосунків обробки даних у реальному часі.

Що відрізняє Node.js від інших фреймворків?

Незважаючи на те, що мова програмування, яку використовує Node.js та інші фреймворки, є однаковою, Node.js працює інакше, ніж інші фреймворки JavaScript. Він використовує унікальний набір API (Інтерфейс програмування додатків).

На відміну від інших фреймворків, API Node.js орієнтовані на розробку бекенду. Це включає вбудований модуль під назвою “HTTP” потоки, підтримку файлової системи та дочірні процеси.

Крім того, платформа має всеосяжну екосистему пакетів під назвою npm (Node Package Manager). Розробники можуть отримати доступ до готових модулів та бібліотек, у яких доступно понад мільйон пакетів.

Топ 10 бізнес-додатків для Node.js

1. Проксі на стороні сервера

Node.js добре підходить для створення серверних проксі та мережевих додатків. Він може агрегувати дані з кількох сторонніх джерел та ефективно обробляти велику кількість одночасних з’єднань.

2. Додатки в реальному часі та чат-боти

Node.js часто використовується для створення функцій чату в реальному часі на вебсайтах. Він дозволяє розробникам створювати події та сповіщення, які можна використовувати для активації миттєвого обміну повідомленнями між користувачами. Це робить Node.js важливою технологією для компаній, які бажають додати опції чату, подібні до Skype або Facebook Messenger.

3. Потокова передача даних

Потокова передача даних вимагає безперервного потоку інформації, яку створюють різні джерела та пристрої. Традиційна потокова передача медіа розглядає HTTP-запити та відповіді як окремі події, хоча насправді це потоки.

Ви можете використовувати Node.js для створення потужних функцій потокової передачі даних, які дозволяють обробляти файли під час завантаження. Це можливо, оскільки дані надходять через потік і можуть бути оброблені в режимі онлайн без перерв. Наприклад, реальна транскодування аудіо або відео можлива за допомогою бібліотек JavaScript, таких як Node.js.

4. Панель керування трейдера акцій

Брокери покладаються на торговельне програмне забезпечення, щоб стежити за цінами акцій, проводити обчислення та використовувати інструменти технічного аналізу для прийняття обґрунтованих рішень. Однак, навігація між кількома екранами та програмами вимагає часу та зусиль.

Чому б не використовувати Node.js для розробки реального веб-рішення в реальному часі для брокерів?

Ви можете використовувати інструмент для створення такого додатку, оскільки він може передавати дані з API. Також він працює з веб-сокетами для надання оновлень у реальному часі.

5. Командний рядок

Створення додатків командного рядка – це ще одна область, де Node.js відзначається. Додаток командного рядка (CLI app) – це програма, яка виконується в терміналі або командному рядку.

Ці додатки дозволяють підприємствам автоматизувати операції, керувати файлами та виконувати специфічні дії без графічного інтерфейсу користувача. Модулі Node.js, такі як commander, yargs, та oclif, спрощують створення програм командного рядка, роблячи це простим, швидким і економічно вигідним.

Node.js дозволяє розробникам, які не знайомі з мовами для backend, використовувати JavaScript поза межами вебу та створювати різноманітні рішення для автоматизації робочого місця. Компанії можуть використовувати JavaScript для розробки потужних рішень для автоматизації робочого місця та інших інструментів командного рядка.

6. Архітектура мікросервісів

Технологічні гіганти, такі як Amazon, Facebook та Netflix, останніми роками сприяли популярності архітектури мікросервісів.

Node.js підходить для розробки цього підходу. Це полегшує встановлення декількох серверних інстанцій для конкретних мікросервісів та створює відповідні маршрутизаційні адреси для кожного з них.

Згідно з опитуванням Statista, 81.5% компаній вже використовують мікросервіси. Компанії можуть використовувати Node.js для прискорення своїх додатків, зменшуючи при цьому загальну базу коду. Це призводить до швидших циклів розробки програмного забезпечення та покращення продуктивності.

7. Рішення для великих даних та аналітики

Потоки Node.js дозволяють створити ефективний конвеєр, в якому дані починаються в одній точці та закінчуються в іншій.

Тому краще мати механізм для розбиття великих обсягів даних на менші частини. Це допоможе вам впоратися зі стресом управління великими обсягами даних.

Використання ресурсів комп’ютера шляхом реалізації Node.js та застосування зворотного тиску для обробки великих обсягів даних є можливим.

8. Веб-скрейпінг та автоматизація

Неможливо вручну витягнути мільйони точок даних із численних онлайн-джерел. Аналогічно, аналіз такої великої кількості даних може бути складним для управління або впровадження.

Скрейпінг даних — це автоматичний збір інформації або вилучених даних з вебсайтів. Приклади даних, які ви можете зіскребти з вебу, включають інформацію про продукти, відгуки клієнтів, списки нерухомості, місцезнаходження та характеристики.

Найчастіше використовувані бібліотеки Node.js для веб-скрейпінгу – це “request” та “cheerio.” Пакет “request” використовується для завантаження веб-сторінок. В свою чергу, “cheerio” створює дерево DOM (Модель об’єкта документа) та включає частину функціоналу jQuery для маніпуляцій.

9. Односторінкові застосунки (SPAs)

Інше часте використання Node.js полягає у створенні складних односторінкових застосунків. Це ідеально підходить для даних односторінкових застосунків, де весь застосунок поміщається на одній сторінці.

Тут сервер виступає як backend та відправляє дані клієнту, в той час як клієнтська сторона обробляє рендеринг HTML. Ці досягнення покращать підтримку вашого односторінкового проекту та скоротять час розробки.

10. Інструменти для співпраці у реальному часі

Інструменти для співпраці в реальному часі є програмними рішеннями, що використовуються для управління проектами. Ці інструменти дозволяють спільний перегляд, аудіо- та відеоконференції, а також спільне редагування документів.

Існує багато одночасних запитів на ці рішення. Наприклад, у програмі управління проектами багато користувачів можуть залишати коментарі, змінювати статус та прикріплювати документи до даного проекту.

Node.js допомагає бізнесу розробляти інструменти для реальної співпраці, оскільки він ефективно керує великими навантаженнями та запитами. Наприклад, Trello використовувало подієво-орієнтований дизайн NodeJS для оновлення свого середовища співпраці.

5 Поширених інструментів та фреймворків, що використовуються з сервером Node.js

Фреймворк — це попередньо побудована структура програмного забезпечення, яка служить основою для створення веб-додатків. Він включає бібліотеки, модулі та протоколи для спрощення розробницьких завдань, таких як маршрутизація, інтерфейс бази даних та аутентифікація.

Фреймворки допомагають оптимізувати розробку, підтримувати організовану базу коду та створювати масштабовані веб-додатки.

Нижче наведено деякі поширені інструменти та фреймворки, які використовуються з Node.js:

1. Socket.io

Цей фреймворк підтримує реальний час та двостороннє спілкування між клієнтом та сервером. Socket.io – це повноцінна платформа Node.js, яка приймає різні мови програмування.

Розробники веб-сайтів, які стикаються зі складними викликами у веб-проекті, такими як реальний час комунікації між клієнтами та серверами, часто звертаються до Socket.io. Це тому, що він пропонує статистику в реальному часі та швидку допомогу.

Цей фреймворк підтримує багатокористувацькі ігри, додатки для відеоконференцій та інші інтерактивні функції в реальному часі.

2. Mongoose

Цей інструмент є бібліотекою моделювання даних об’єктів (ODM), яка працює з MongoDB в додатках Node.js. Mongoose обробляє асоціації даних, виконує перевірки схеми та перетворює об’єкти в коді на представлення об’єктів MongoDB.

Наприклад, припустимо, що ви створюєте веб-додаток на Node.js, який потребує зберігання та отримання даних з бази даних MongoDB. Mongoose може визначати ваші моделі даних за допомогою схем для представлення структури даних.

Тоді ви можете використовувати ці моделі для виконання операцій, таких як створення, читання, оновлення та видалення документів у базі даних. Це спрощує взаємодію між Node.js та MongoDB.

3. Express.js

Express.js (Просто Express) — це популярний і базовий фреймворк для створення онлайн-додатків та API. Він є відкритим кодом, безкоштовний та розповсюджується за ліцензією MIT. Express.js є найшвидшим фреймворком Node.js, який дозволяє розробникам створювати рішення для серверної частини.

Досвідчені розробники використовують цей фреймворк для створення програм корпоративного рівня. Однак він не підходить для новачків.

4. Babel

Babel — це чудовий інструмент для компіляції коду JavaScript ES6+ у зворотньо сумісну версію JavaScript. Це інструмент розробки frontend, що підтримує найновішу версію JavaScript.

Крім того, Babel може змінювати синтаксис та підтримувати такі функції, як polyfill. Але він не включає жодного вбудованого плагіна.

5. NPM

Як менеджер пакетів Node.js, NPM дозволяє розробникам встановлювати та керувати пакетами Node.js. Коли ви встановлюєте Node.js, програма NPM та вбудована підтримка також встановлюються на ваш комп’ютер. Цей інструмент дозволяє розробникам завантажувати та встановлювати пакети з кодом JavaScript.

Часті питання

Що таке Node.js?

Node.js – це серверне, відкрите середовище виконання JavaScript. Node використовує двигун Google V8 та libUV для забезпечення кросплатформеного з’єднання.

Для чого використовується Node.js?

Node.js використовується для розробки швидких додатків, які забезпечують комунікацію в реальному часі, потокову передачу даних та браузерні ігри. Розробники також використовують Node.js для створення веб-серверів, API та мікросервісів.

Чи є Node.js фреймворком?

Node.js це не фреймворк, а середовище виконання.

Яка різниця між Node.js та JavaScript?

JavaScript — це мова програмування, яку можна застосовувати для розробки frontend та backend. Тим часом, Node.js — це середовище виконання, що дозволяє виконувати JavaScript на сервері. Коротко кажучи, JavaScript — це мова, а Node.js — це платформа, яка дозволяє виконання на стороні сервера.

Розпочати з Node.js

Node.js є чудовим інструментом для тих, хто хоче створювати швидкі та надійні онлайн-додатки. Він досить простий для початківців, але також потужний для досвідчених розробників.

Готові оживити ваш веб-проєкт?

Послуги хостингу DreamHost — ідеальне місце для початку. Вони надають підтримку та ресурси, які вам потрібні, щоб ваш Node.js додаток працював без збоїв.