node js что это такое простыми словами
О Node.js®
Как асинхронное событийное JavaScript-окружение, Node.js спроектирован для построения масштабируемых сетевых приложений. Ниже приведен пример «hello world», который может одновременно обрабатывать много соединений. Для каждого соединения вызывается функция обратного вызова, однако, когда соединений нет Node.js засыпает.
Этот подход контрастирует с более распространенной на сегодняшний день моделью параллелизма, в которой используются параллельные OS потоки. Такой подход является относительно неэффективным и очень сложным в использовании. Кроме того, пользователи Node.js могут не беспокоиться о блокировках процессов, поскольку их не существует. Почти ни одна из функций в Node.js не работает напрямую с I/O, поэтому поток никогда не блокируется. В следствии этого на Node.js легко разрабатывать масштабируемые системы.
Для более детального знакомства с этим подходом, можно ознакомится с полной статьей Blocking vs Non-Blocking.
Node.js создан под влиянием таких систем как Event Machine в Ruby или Twisted в Python. Но при этом событийная модель, в нем, используется значительно шире, принимая event loop за основу окружения, а не в качестве отдельной библиотеки. В других системах всегда происходят блокировки вызова, чтобы запустить цикл событий.
HTTP является объектом первого рода в Node.js, разработанным с поточностью и малой задержкой, что делает Node.js хорошей основой для веб-библиотеки или фреймворка.
В© OpenJS Foundation. All Rights Reserved. Portions of this site originally В© Joyent.
Руководство по Node.js, часть 1: общие сведения и начало работы
Мы начинаем публикацию серии материалов, которые представляют собой поэтапный перевод руководства по Node.js для начинающих. А именно, в данном случае «начинающий» — это тот, кто обладает некоторыми познаниями в области браузерного JavaScript. Он слышал о том, что существует серверная платформа, программы для которой тоже пишут на JS, и хотел бы эту платформу освоить. Возможно, вы найдёте здесь что-то полезное для себя и в том случае, если уже знакомы с Node.js.
Кстати, в прошлом году у нас был похожий по масштабам проект, посвящённый bash-скриптам. Тогда мы, после публикации всех запланированных материалов, собрали их в виде PDF-файла. Так же планируется поступить и в этот раз.
Сегодня мы обсудим особенности Node.js, начнём знакомство с экосистемой этой платформы и напишем серверный «Hello World».
Обзор Node.js
Node.js — это опенсорсная кроссплатформенная среда выполнения для JavaScript, которая работает на серверах. С момента выпуска этой платформы в 2009 году она стала чрезвычайно популярной и в наши дни играет весьма важную роль в области веб-разработки. Если считать показателем популярности число звёзд, которые собрал некий проект на GitHub, то Node.js, у которого более 50000 звёзд, это очень и очень популярный проект.
Платформа Node.js построена на базе JavaScript движка V8 от Google, который используется в браузере Google Chrome. Данная платформа, в основном, используется для создания веб-серверов, однако сфера её применения этим не ограничивается.
Рассмотрим основные особенности Node.js.
▍Скорость
Одной из основных привлекательных особенностей Node.js является скорость. JavaScript-код, выполняемый в среде Node.js, может быть в два раза быстрее, чем код, написанный на компилируемых языках, вроде C или Java, и на порядки быстрее интерпретируемых языков наподобие Python или Ruby. Причиной подобного является неблокирующая архитектура платформы, а конкретные результаты зависят от используемых тестов производительности, но, в целом, Node.js — это очень быстрая платформа.
▍Простота
Платформа Node.js проста в освоении и использовании. На самом деле, она прямо-таки очень проста, особенно это заметно в сравнении с некоторыми другими серверными платформами.
▍JavaScript
В среде Node.js выполняется код, написанный на JavaScript. Это означает, что миллионы фронтенд-разработчиков, которые уже пользуются JavaScript в браузере, могут писать и серверный, и клиентский код на одном и том же языке программирования без необходимости изучать совершенно новый инструмент для перехода к серверной разработке.
В браузере и на сервере используются одинаковые концепции языка. Кроме того, в Node.js можно оперативно переходить на использование новых стандартов ECMAScript по мере их реализации на платформе. Для этого не нужно ждать до тех пор, пока пользователи обновят браузеры, так как Node.js — это серверная среда, которую полностью контролирует разработчик. В результате новые возможности языка оказываются доступными при установке поддерживающей их версии Node.js.
▍Движок V8
В основе Node.js, помимо других решений, лежит опенсорсный JavaScript-движок V8 от Google, применяемый в браузере Google Chrome и в других браузерах. Это означает, что Node.js пользуется наработками тысяч инженеров, которые сделали среду выполнения JavaScript Chrome невероятно быстрой и продолжают работать в направлении совершенствования V8.
▍Асинхронность
В традиционных языках программирования (C, Java, Python, PHP) все инструкции, по умолчанию, являются блокирующими, если только разработчик явным образом не позаботится об асинхронном выполнении кода. В результате если, например, в такой среде, произвести сетевой запрос для загрузки некоего JSON-кода, выполнение потока, из которого сделан запрос, будет приостановлено до тех пор, пока не завершится получение и обработка ответа.
JavaScript значительно упрощает написание асинхронного и неблокирующего кода с использованием единственного потока, функций обратного вызова (коллбэков) и подхода к разработке, основанной на событиях. Каждый раз, когда нам нужно выполнить тяжёлую операцию, мы передаём соответствующему механизму коллбэк, который будет вызван сразу после завершения этой операции. В результате, для того чтобы программа продолжила работу, ждать результатов выполнения подобных операций не нужно.
Подобный механизм возник в браузерах. Мы не можем позволить себе ждать, скажем, окончания выполнения AJAX-запроса, не имея при этом возможности реагировать на действия пользователя, например, на щелчки по кнопкам. Для того чтобы пользователям было удобно работать с веб-страницами, всё, и загрузка данных из сети, и обработка нажатия на кнопки, должно происходить одновременно, в режиме реального времени.
Если вы создавали когда-нибудь обработчик события нажатия на кнопку, то вы уже пользовались методиками асинхронного программирования.
Асинхронные механизмы позволяют единственному Node.js-серверу одновременно обрабатывать тысячи подключений, не нагружая при этом программиста задачами по управлению потоками и по организации параллельного выполнения кода. Подобные вещи часто являются источниками ошибок.
Node.js предоставляет разработчику неблокирующие базовые механизмы ввода вывода, и, в целом, библиотеки, использующиеся в среде Node.js, написаны с использованием неблокирующих парадигм. Это делает блокирующее поведение кода скорее исключением, чем нормой.
Когда Node.js нужно выполнить операцию ввода-вывода, вроде загрузки данных из сети, доступа к базе данных или к файловой системе, вместо того, чтобы заблокировать ожиданием результатов такой операции главный поток, Node.js инициирует её выполнение и продолжает заниматься другими делами до тех пор, пока результаты выполнения этой операции не будут получены.
▍Библиотеки
Благодаря простоте и удобству работы с менеджером пакетов для Node.js, который называется npm, экосистема Node.js прямо-таки процветает. Сейчас в реестре npm имеется более полумиллиона опенсорсных пакетов, которые может свободно использовать любой Node.js-разработчик.
Рассмотрев некоторые основные особенности платформы Node.js, опробуем её в действии. Начнём с установки.
Установка Node.js
Node.js можно устанавливать различными способами, которые мы сейчас рассмотрим.
Так, официальные установочные пакеты для всех основных платформ можно найти здесь.
Существует ещё один весьма удобный способ установки Node.js, который заключается в использовании менеджера пакетов, имеющегося в операционной системе. Например, менеджер пакетов macOS, который является фактическим стандартом в этой области, называется Homebrew. Если он в вашей системе есть, вы можете установить Node.js, выполнив эту команду в командной строке:
Список менеджеров пакетов для других операционных систем, в том числе — для Linux и Windows, можно найти здесь.
Популярным менеджером версий Node.js является nvm. Это средство позволяет удобно переключаться между различными версиями Node.js, с его помощью можно, например, установить и попробовать новую версию Node.js, после чего, при необходимости, вернуться на старую. Nvm пригодится и в ситуации, когда нужно испытать какой-нибудь код на старой версии Node.js.
Я посоветовал бы начинающим пользоваться официальными установщиками Node.js. Пользователям macOS я порекомендовал бы устанавливать Node.js с помощью Homebrew. Теперь, после того, как вы установили Node.js, пришло время написать «Hello World».
Первое Node.js-приложение
Самым распространённым примером первого приложения для Node.js можно назвать простой веб-сервер. Вот его код:
Для того чтобы запустить этот код, сохраните его в файле server.js и выполните в терминале такую команду:
Разберём этот пример.
Для начала, обратите внимание на то, что код содержит команду подключения модуля http.
Платформа Node.js является обладателем замечательного стандартного набора модулей, в который входят отлично проработанные механизмы для работы с сетью.
Метод createServer() объекта http создаёт новый HTTP-сервер и возвращает его.
Сервер настроен на прослушивание определённого порта на заданном хосте. Когда сервер будет готов, вызывается соответствующий коллбэк, сообщающий нам о том, что сервер работает.
Первый предоставляет в наше распоряжение сведения о запросе. В нашем простом примере этими данными мы не пользуемся, но, при необходимости, с помощью объекта req можно получить доступ к заголовкам запроса и к переданным в нём данным.
Второй нужен для формирования и отправки ответа на запрос.
Далее, мы устанавливаем заголовок Content-Type :
После этого мы завершаем подготовку ответа, добавляя его содержимое в качестве аргумента метода end() :
Мы уже говорили о том, что вокруг платформы Node.js сформировалась мощная экосистема. Обсудим теперь некоторые популярные фреймворки и вспомогательные инструменты для Node.js.
Фреймворки и вспомогательные инструменты для Node.js
Node.js — это низкоуровневая платформа. Для того чтобы упростить разработку для неё и облегчить жизнь программистам, было создано огромное количество библиотек. Некоторые из них со временем стали весьма популярными. Вот небольшой список библиотек, которые я считаю отлично сделанными и достойными изучения:
Краткая история Node.js
В этом году Node.js исполнилось уже 9 лет. Это, конечно, не так уж и много, если сравнить этот возраст с возрастом JavaScript, которому уже 23 года, или с 25-летним возрастом веба, существующем в таком виде, в котором мы его знаем, если считать от появления браузера Mosaic.
9 лет — это маленький срок для технологии, но сейчас возникает такое ощущение, что платформа Node.js существовала всегда.
Я начал работу с Node.js с ранних версий платформы, когда ей было ещё только 2 года. Даже тогда, несмотря на то, что информации о Node.js было не так уж и много, уже можно было почувствовать, что Node.js — это очень серьёзно.
Теперь поговорим о технологиях, лежащих в основе Node.js и кратко рассмотрим основные события, связанные с этой платформой.
Итак, JavaScript — это язык программирования, который был создан в Netscape как скриптовый язык, предназначенный для управления веб-страницами в браузере Netscape Navigator.
Что такое Node.js и где он пригодится
Рассказываем, зачем нужен Node.js и почему его стоит выучить прямо сейчас.
Что такое Node.js?
Node.js (или просто Node) — это серверная платформа для работы с JavaScript через движок V8. JavaScript выполняет действие на стороне клиента, а Node — на сервере. С помощью Node можно писать полноценные приложения. Node умеет работать с внешними библиотеками, вызывать команды из кода на JavaScript и выполнять роль веб-сервера.
В чём преимущество Node?
C Node проще масштабироваться. При одновременном подключении к серверу тысяч пользователей Node работает асинхронно, то есть ставит приоритеты и распределяет ресурсы грамотнее. Java же, например, выделяет на каждое подключение отдельный поток.
Откуда Node вообще взялся?
Node появился в 2009 году благодаря Райану Далу. До этого в серверах царил подход «один поток на каждое соединение», а Дал придумал использовать систему, которая ориентирована на события. То есть реагирует на действие или бездействие и выделяет под это ресурс. Главная цель Node — построение масштабируемых сетевых серверов.
Кто-то из крупных компаний использует Node?
Конечно, вот неполный список:
eBay постепенно переходит на Node, как и веб-версия PayPal. В LinkedIn ещё в 2012 году переехали с Ruby On Rails на Node и сразу ощутили преимущества этой платформы: 27 серверов показали 20-кратное увеличение скорости работы.
Что я могу написать на Node?
Полноценную программу для веба, Linux, OS X и Windows.
А если подробнее?
Не вопрос. Node удобен для создания API — уже существуют удобные библиотеки вроде Loopback.
На этом языке можно писать кроссплатформенные приложения — в связке мобильный + десктоп Node помогает достигать синхронности. Например, когда вы пишете сообщение с телефона, оно сразу же появляется и на ноутбуке, и в вебе.
А что-нибудь модное Node умеет?
Конечно. Node — это родной дом всего «интернета вещей» (Internet of Things, IoT). Термостаты, фитнес-трекеры — всё это можно запрограммировать через Node.
Node случайно не теряет популярность?
Совсем наоборот. Вот график интереса к Node с 2009 года в поиске Google:
Платформа Node.js: руководство по эксплуатации для начинающих
Приглашаем вас на небольшую обзорную экскурсию. Место действия – платформа Node.js. Польза и новые впечатления гарантированы.
Введение в Node.js
Node.js – это среда для серверной разработки на языке JavaScript. Она кроссплатформенная и имеет открытый исходный код. Используется большей частью для написания веб-серверов, но имеет и массу других возможностей.
Появившись в далеком 2009 году, когда JavaScript уже начал считаться серьезным языком, Node завоевала огромную популярность и фактически стала лидером в сфере веб-разработки. Если звезды GitHub что-то значат, то судите сами – их больше 46 тысяч. Почему такой успех? Все просто.
Она простая
Платформа Node.js действительно очень проста для освоения, но все же сначала следует разобраться в самом JavaScript, особенно в его асинхронных концепциях.
Она асинхронная
JavaScript работает в одном потоке, используя события и функции обратного вызова для его разгрузки. Это было классно на фронтенде, это по-прежнему классно на сервере!
Практически все объекты в Node.js наследуют от класса EventEmitter, то есть способны работать с событиями. Подробнее об этом вы можете прочитать здесь.
Если вы плохо понимаете саму концепцию асинхронности, загляните сюда.
Огромное количество модулей и библиотек
Пакетный менеджер npm обеспечивает стремительное развитие экосистемы Node.js. Сейчас в нем более 500 тысяч опенсорсных пакетов, и каждый день появляются новые. Кроме того, у Node.js шикарная стандартная библиотека.
Старый-добрый JavaScript
Тот же самый, который уже используют миллионы разработчиков на фронтенде. Теперь они могут смело переходить на server-side, не изучая принципиально другой инструмент.
Отличия, конечно, есть. Прежде всего, в Node.js нет DOM, cookie и прочих браузерных API. Зато есть множество собственных полезных методов и полный контроль над средой выполнения кода. Здесь можно без страха и Babel использовать самые современные возможности языка, не озираясь на ограничения.
Отличается также система импорта. Браузеры начинают внедрять модули ES6, а платформа Node.js использует CommonJS с его require.
Движок V8
Это опенсорсный проект, написанный на C++, который активно развивается и совершенствуется усилиями тысяч разработчиков.
Хотя JavaScript считается интерпретируемым языком, на деле процесс его обработки не так уж прост. Это уже давно взрослый серьезный язык, который может работать на протяжении нескольких часов подряд, поэтому имеет смысл создавать готовый откомпилированный код. Современные движки сочетают интерпретацию и JIT-компиляцию (just in time), что делает их очень быстрыми.
Платформа Node.js под капотом
Не углубляясь в тонкости функционирования платформы, взглянем на ее основные части:
Установка
Платформа Node.js может быть установлена несколькими способами:
Также есть несколько вариантов развертывания приложений:
Обычно с помощью Node.js мы запускаем на выполнение файлы скриптов, но ее также можно использовать в REPL-режиме.
Установка и обновление пакетов
Пакетный менеджер Node.js берет на себя всю работу по загрузке и установке внешних зависимостей проекта. Все файлы при этом загружаются в папку node_modules.
Команду можно запускать с различными опциями:
Также можно указать конкретную версию:
package.json
Файл package.json – ключевой элемент Node.js-приложений. Это своего рода манифест проекта, включающий множество важных данных о нем:
Программирование на Node.js
Hello world
В качестве традиционного helloworld-приложения послужит простой веб-сервер.
Модуль http обеспечивает работу с сетью.
Сохраните этот файл под именем server.js и вызовите его:
После запуска сервера отработает коллбэк метода listen и в консоли появится сообщение.
Если вы отправите серверу запрос (открыв в браузере страницу http://127.0.0.1:3000), сгенерируется событие request и сработает коллбэк, установленный при создании. Функция получит объект запроса с заголовками и прочими данными и объект ответа, который будет возвращен клиенту после установки нужных параметров.
Импорт и экспорт
Платформа Node.js позволяет разбивать функциональность приложения на модули и подключать их при необходимости. Для импорта модуля используется конструкция require:
Здесь адрес указывается относительно текущей директории.
Все, что находится в файле модуля, по умолчанию скрыто для внешнего кода, поэтому нужно специально указать, какая функциональность будет доступна с помощью module.exports :
Импорт будет выглядеть так:
Переменные окружения и аргументы командной строки
Ввод и вывод данных
С основным потоком вывода работает объект console, сходный с браузерной консолью.
Другие полезные методы объекта console :
Доступ к потоку ввода process.stdin дает модуль readline.
После того как пользователь введет свое имя, программа отправит ему приветствие и завершится.
Продвинутую работу с пользовательским вводом обеспечивает пакет Inquirer.js.
Выход из программы
HTTP-запросы и веб-сокеты
За обычные запросы HTTP отвечает уже знакомый нам из helloworld-примера модуль http, который умеет не только серверы создавать. У него есть масса полезных свойств и методов, которые можно найти в документации.
Альтернативной HTTP являются веб-сокеты, которые реализованы в Node-библиотеке ws.
Живой пример можно посмотреть на Glitch.
Работа с файлами
За взаимодействие с файловой системой отвечает встроенный модуль fs. Он предоставляет огромное количество методов для получения информации, чтения, записи и перезаписи и множества других операций. Полный список доступных действий вы можете найти в официальной документации. Практически все методы асинхронные, но имеют синхронный аналог.
При работе с файловой системой приходится оперировать путями к файлам и папкам. Этим заведует модуль path.
Модуль os
Платформа Node.js может взаимодействовать с операционной системой компьютера – это сфера ответственности модуля os.
Потоки
Потоки в Node.js – это эффективный способ обработки больших объемов данных «по частям» без сохранения в памяти. Основу для всех потоковых API обеспечивает модуль stream.
Потоки бывают нескольких видов:
Метод pipe позволяет соединять несколько потоков.
Пример использования потока для чтения данных из файла:
Вместо того, чтобы ждать, пока файл будет полностью прочитан, мы начинаем его потоковую передачу HTTP-клиенту.
Чем на самом деле является Node.js?
Node.js это — среда выполнения JavaScript. Что же это значит, и как работает?
Окружение Node.js включает все, что вам нужно для выполнения программы, написанной на JavaScript.
Раньше вы могли запустить JavaScript только в браузере, но однажды разработчики расширили его, и теперь вы можете запускать JS на своем компьютере в качестве отдельного приложения. Так появился Node.js.
Теперь вы можете сделать гораздо больше с JavaScript, чем просто интерактивные веб-сайты.
Теперь у JavaScript есть возможность делать то, что могут делать другие скриптовые языки программирования, такие как Python.
Оба — браузерный JavaScript и Node.js запускаются в среде выполнения V8. Этот движок использует ваш JS код, и преобразует его в более быстрый машинный код. Машинный – низкоуровневый код, который компьютер может запускать без необходимости сначала его интерпретировать.
Почему Node.js?
— Node.js — среда выполнения JavaScript, основанная на JavaScript движке V8 из Chrome.
— Node.js использует управляемую событиями, неблокирующую модель ввода-вывода, которая делает ее легкой и эффективной.
— Пакетная экосистема Node.js, npm, является самой большой экосистемой библиотек с открытым исходным кодом в мире.
Мы уже обсуждали первую строку этого определения: «Node.js — среда выполнения JavaScript, основанная на JavaScript движке V8 из Chrome». Теперь давайте разбираться в двух других строках, так мы сможем понять, почему Node.js так популярен.
I/O означает ввод/вывод. Это может быть что угодно: от чтения/записи локальных файлов до HTTP-запроса в API. I/O занимает время и, следовательно, блокирует другие функции.
Рассмотрим сценарий, в котором мы запрашиваем user1 и user2 из бекенда, а затем печатаем их на экране / в консоли. Ответ на этот запрос требует времени, но оба запроса пользовательских данных могут выполняться независимо и в одно и то же время.
Блокирование ввода-вывода
В методе блокировки запрос данных user2 не запускается до тех пор, пока данные user1 не будут напечатаны на экране.
Если это был веб-сервер, нам нужно было бы начать новый поток для каждого нового пользователя. Но JavaScript однопоточен (но он имеет однопоточный цикл событий, о котором мы поговорим чуть позже). Таким образом, это сделает JavaScript не очень подходящим для многопоточных задач.
Неблокирующий ввод-вывод
С другой стороны, используя неблокирующий запрос, вы можете инициировать запрос данных для user2, не дожидаясь ответа на запрос user1. Вы можете инициировать оба запроса параллельно.
Неблокирующий ввод-вывод устраняет необходимость многопоточности, поскольку сервер может обрабатывать несколько запросов одновременно.
Цикл событий JavaScript
Если у вас есть 26 минут, посмотрите отличное видео-объяснение Node Event Loop:
Если нету, вот пошаговое объяснение того, как работает Event Loop в JavaScript:
1. Посылаете main() в стек вызовов.
2. Посылаете console.log() в стек вызовов. Он запускается сразу и появляется.
3. Посылаете setTimeout(2000) в стек. setTimeout(2000) это — Node API. Когда мы его вызываем, мы регистрируем пару событие-коллбек. Событие будет ждать 2000 миллисекунд, а потом вызовет коллбек.
4. После регистрации, setTimeout(2000) появляется в стеке вызовов.
5. Теперь второй setTimeout(0) регистрируется таким же образом. Теперь у нас есть два API-интерфейса Node, ожидающих выполнения.
6. После ожидания 0 секунд setTimeout(0) перемещается в очередь выполнения коллбеков (callback queue), и то же самое происходит с setTimeout(2000).
7. В очереди выполнения коллбеков функции ждут, когда стек вызовов будет пустым, потому что только одна функция может выполняться одновременно. Это обеспечивает event loop.
8. Вызывается последняя console.log(), а main() вызывается из стека вызовов.
9. Цикл событий видит, что стек вызовов пуст, а очередь обратного вызова — нет. Таким образом, он перемещает обратные вызовы (по порядку) в стек вызовов для выполнения.
Это библиотеки, построенные сообществом. Они решат большинство часто встречающихся проблем. npm (менеджер пакетов Node) содержит пакеты, которые вы можете использовать в своих приложениях, чтобы сделать вашу разработку более быстрой и эффективной.
Require
Require исполняет три функции:
Загружает модули, поставляемые в комплекте с Node.js, например из файловой системы или HTTP, из API Node.js.
Загружает сторонние библиотеки, такие как Express и Mongoose, которые вы устанавливаете из npm.
Позволяет создавать собственные файлы и делить проект на модули.
Require — это функция, и она принимает параметр «путь» и возвращает module.exports.
Node модули
Node модули это — многоразово используемые блоки кода, существование которых не случайно не влияет на другой код.
Вы можете написать свои собственные модули и использовать их в различных приложениях. Node.js имеет набор встроенных модулей, которые вы можете использовать без специальной установки.
V8 ускоряет JavaScript, используя C ++
V8 – движок с открытым исходным кодом, написанный на C ++.
V8 реализует сценарий ECMAScript, как указано в ECMA-262. ECMAScript был создан Ecma International для стандартизации JavaScript.
V8 может работать автономно или может быть встроен в любое приложение C ++. Благодаря этому, вы можете написать свой собственный код на C ++, и сделать его доступным для JavaScript.
События
События – это все, что произошло в нашем приложении, и на что мы можем ответить.
В Node есть два типа событий: