نود جی اس Node.js چیست و چه کاربردی دارد؟

اگر در مورد هر برنامه ای صحبت کنیم، قسمتی که کاربر با آن در تعامل است اساساً بخش front end وب سایت ما است، در حالی که چیزهای زیادی در پس زمینه یا باطن وب سایت ما اتفاق می افتد. اساساً سه بخش از هر برنامه وجود دارد، یکی Frontend است که کاربران با آن در تعامل هستند، سپس به سرور باطن و پایگاه داده باطن می‌رسد. برای سرورهای بک اند می توانیم از NodeJS، Java، Python و غیره و برای پایگاه داده های Backend از پایگاه داده های رابطه ای یا غیر رابطه ای استفاده کنیم. بهتر است قبل از هر چیزی بدانیم که نود جی اس چیست؟

هر زمان که یک کاربر چیزی را از سمت کلاینت برنامه درخواست کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ ابتدا درخواست به سرور ارسال می‌شود و سپس در سرور، پردازش یا محاسباتی برای اعتبارسنجی درخواست سمت کلاینت انجام می‌شود و پس از انجام تمام این اعتبارسنجی، پاسخ به سمت کاربر ارسال می شود. اساساً برای انجام تمام این محاسبات و پردازش ها، از فریم ورک NodeJs جاوا اسکریپت استفاده می شود.

برای اجرای برنامه های وب، خارج از مرورگر کاربر نود جی اس بهترین زبان می باشد که می تواند قابلیت های فوق العاده ای را در اختیار شما قرار دهد. در اصل یک متخصص نود جی اس، برای اجرای برنامه های سمت سرور از این کتابخانه استفاده می کنید. برای ساخت برنامه های فشرده I/O مانند سایت های پخش ویدیو، به صورت آنلاین. برنامه های چت و بسیاری از برنامه های کاربردی دیگر، از آن استفاده می شود. بسیاری از شرکت‌های غول‌ پیکر فناوری و استارت‌ آپ‌های تازه تاسیس از فریم ورک NodeJs در شرکت خود استفاده می‌کنند. در سال 2009، NodeJs توسط شخصی به نام Ryan Dahla توسعه یافت و نسخه فعلی NodeJs v16.9.0 است.

Node.js چیست؟

Node.js یک محیط اجرا و کتابخانه جاوا اسکریپت متن باز و چند پلتفرمی برای اجرای برنامه های وب خارج از مرورگر مشتری است. رایان دال، آن را در سال 2009 توسعه داد و آخرین نسخه آن، نسخه 15.14، در آوریل 2021 منتشر شد. توسعه دهندگان از Node.js برای ایجاد برنامه های وب سمت سرور استفاده می کنند و برای برنامه های فشرده داده محور، بسیار مناسب است زیرا از یک رویداد ناهمزمان استفاده می کند (مدل محوری).

اکنون که می دانیم نود جی اس چیست، بیایید ببینیم که معماری نود جی اس چگونه است.

چرا از NodeJs استفاده می کنیم؟

دلایل زیادی وجود دارد که ما ترجیح می دهیم از NodeJs برای سمت سرور برنامه خود استفاده کنیم، برخی از آنها در زیر مورد بحث قرار می گیرند:

• NodeJs بر روی موتور V8 گوگل کروم ساخته شده است و به همین دلیل زمان اجرای آن بسیار بالاست و بسیار سریع اجرا می شود.
• بیش از 50000 بسته در Node Package Manager موجود است و به همین دلیل توسعه دهندگان می توانند هر یک از بسته ها را در هر زمان با توجه به عملکرد مورد نیاز خود وارد کنند که زمان زیادی برای آن صرفه جویی می شود.
• از آنجایی که NodeJ ها برای بازگرداندن داده ها نیازی به صبر کردن برای API ندارند، بنابراین برای ساخت برنامه های وب با حجم واقعی و داده های فشرده، بسیار مفید است. ماهیت آن کاملاً ناهمزمان است، به این معنی که کاملاً غیر مسدود کننده است.
• زمان بارگذاری یک صدا یا ویدیو توسط NodeJs کاهش می یابد زیرا برای داشتن پایه کد یکسان، کد بین کلاینت و سرور همگام سازی بهتری وجود دارد.
• از آنجایی که NodeJs منبع باز است و چیزی جز یک چارچوب جاوا اسکریپت نیست، بنابراین برای توسعه دهندگانی که قبلاً به جاوا اسکریپت عادت کرده اند، شروع توسعه پروژه های خود با NodeJs برای آنها بسیار آسان است. در نتیجه اگر قصد یادگیری نود جی اس را دارید، بهتر است ابتدا آموزش جاوا اسکریپت را شروع کنید.

ویژگی های نود جی اس (Node js)

• ناهمزمان در طبیعت و رویداد محور: سرورهای ساخته شده با NodeJs هرگز منتظر API نیستند. بدون انتظار برای داده های API، مستقیماً به API بعدی منتقل می شود. بنابراین تمام API های NodeJS ماهیت کاملا غیر مسدود کننده دارند. برای دریافت و ردیابی تمام پاسخ‌های درخواست‌های API قبلی، از یک مکانیسم مبتنی بر رویداد پیروی می‌کند. از این رو می توان گفت که تمام NodeJs API ماهیت غیر مسدود کننده دارند.
• معماری Single Threaded: با رویداد Looping، معماری تک رشته ای توسط NodeJ ها دنبال می شود و برای این معماری NodeJ ها را مقیاس پذیرتر می کند. برخلاف سایر سرورها، رشته های محدودی توسط آنها برای پردازش درخواست ها ایجاد می شود. در حالی که برای مکانیسم رویداد محور، سرورهای NodeJS به صورت غیر مسدود کننده یا ناهمزمان پاسخ می دهند و به همین دلیل NodeJS مقیاس پذیرتر می شود. اگر NodeJs را با سایر سرورهای سنتی مانند سرورهای HTTP Apache مقایسه کنیم، می‌توان گفت که NodeJs تعداد بیشتری از درخواست‌ها را مدیریت می‌کند. NodeJS یک برنامه رشته ای را دنبال می کند و این اجازه می دهد تا تعداد زیادی درخواست را پردازش کند.
• مقیاس پذیر: امروزه نرم افزارهای مقیاس پذیر مورد تقاضای اکثر شرکت ها هستند. یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در توسعه نرم‌افزار توسط NodeJs مورد توجه قرار می‌گیرد و آن مقیاس‌پذیری است. درخواست‌های همزمان را می‌توان با استفاده از نود جی اس بسیار کارآمد انجام داد. یک ماژول کلاستر توسط NodeJs برای مدیریت تعادل بار برای تمام هسته های CPU فعال استفاده می شود. جذاب ترین ویژگی NodeJs این است که میتواند برنامه ها را به صورت افقی پارتیشن بندی کند و این رویه پارتیشن عمدتاً توسط این فریم ورک به دلیل استفاده از پردازش های فرزند حاصل می شود. با استفاده از این ویژگی، نسخه‌های برنامه متمایز در اختیار مخاطبان هدف مختلف قرار می‌گیرد و همچنین برای سفارشی‌ سازی به آنها اجازه می‌دهد تا اولویت‌های مشتری را تامین کنند.
• زمان اجرای سریع کد: موتور اجرای جاوا اسکریپت V8 توسط NodeJs استفاده می شود و گوگل کروم نیز از آن استفاده می کند. یک wrapper برای جاوا اسکریپت توسط هاب در نظر گرفته شده است و به همین دلیل موتور زمان اجرا سریعتر می شود.
• سازگاری بر روی پلتفرم های مختلف: انواع مختلف سیستم ها مانند ویندوز، یونیکس، لینوکس، MacOS و سایر دستگاه های تلفن همراه می توانند از NodeJs استفاده کنند. برای ایجاد یک اجرای خودکار، می توان آن را با هر بسته مناسب جفت کرد.
• از جاوا اسکریپت استفاده می کند: از دیدگاه یک مهندس، یک جنبه بسیار مهم از NodeJs است که این فریم ورک از جاوا اسکریپت استفاده می کند. اکثر توسعه دهندگان با جاوا اسکریپت آشنا هستند، بنابراین آموزش نود جی اس برای آنها بسیار آسان تر می شود.
• جریان سریع داده: زمان پردازش داده هایی که به جریان های مختلف منتقل شده اند زیادی می باشد. در حالی که برای پردازش داده ها، NodeJs زمان بسیار کوتاهی را صرف می کند و این کار را با سرعت بسیار بالایی انجام می دهد. NodeJs در زمان صرفه جویی می کند زیرا فایل ها به طور همزمان توسط NodeJs پردازش و آپلود می شوند. بنابراین، در نتیجه، سرعت کلی جریان داده و ویدیو توسط NodeJs بهبود می یابد.
• بدون بافر: داده ها هرگز در برنامه NodeJs بافر نمی شوند.

معماری Node.js

اکنون که در مورد Node اطلاعاتی به دست آوردید، بیایید به معماری آن بپردازیم. Node.js روی یک رشته کار می کند و به آن اجازه می دهد هزاران حلقه، رویداد همزمان را مدیریت کند. حال، بیایید هر قسمت از Node.js را مرور کنیم تا درک بهتری از این زبان برنامه نویسی سمت سرور داشته باشیم.

ماژول های نود جی اس

ماژول ها مانند کتابخانه های جاوا اسکریپت هستند که می توانند در برنامه Node.js برای گنجاندن مجموعه ای از توابع استفاده شوند. به منظور گنجاندن یک ماژول در برنامه Node.js، از تابع require() با پرانتز حاوی نام ماژول استفاده کنید.

Node.js دارای ماژول های بسیاری است که عملکرد اولیه مورد نیاز برای یک برنامه وب را فراهم می کند. برخی از آنها در این جدول ذکر شده است:

کنسول

کنسول ماژولی است که روشی را برای اشکال زدایی ارائه می دهد که مشابه کنسول اصلی جاوا اسکریپت ارائه شده توسط مرورگرهای اینترنتی است. این بخش، پیام ها را به stdout و stderr چاپ می کند.

خوشه یا کلاستر

Node.js بر اساس مفهوم برنامه نویسی تک رشته ای ساخته شده است. Cluster ماژولی است که با ایجاد فرآیندهای فرزند که پورت سرور یکسانی را به اشتراک می گذارند و به طور همزمان اجرا می شوند، امکان چند رشته ای را می دهد.

جهانی (global)

اشیاء گلوبال در Node.js در همه ماژول ها در دسترس هستند. این اشیاء توابع، ماژول ها، رشته ها و غیره هستند. برخی از آبجکت های سراسری Node.js در جدول زیر ذکر شده اند:

رسیدگی به خطا

برنامه های Node.js چهار نوع خطا را تجربه می کنند.

خطاهای Node.js از طریق استثناها کنترل می شوند. به عنوان مثال، بیایید خطایی را که هنگام تقسیم یک عدد بر صفر رخ می دهد، مدیریت کنیم. این خطا برنامه Node.js را از کار می‌اندازد، بنابراین باید این خطا را مدیریت کنیم تا به اجرای عادی برنامه ادامه دهیم.

استریمینگ در node js

جریان ها اشیایی هستند که به شما امکان می دهند داده ها را به طور مداوم بخوانید یا بنویسید. چهار نوع جریان وجود دارد:

• خواندنی: اینها انواع جریان هایی هستند که داده ها را می توان از آنها خواند
• Writable: اینها انواع جریان هایی هستند که داده ها را می توان روی آنها نوشت
• دوبلکس: این جریان‌ها هم قابل خواندن و هم قابل نوشتن هستند
• تبدیل: جریان هایی که می توانند داده ها را در حین خواندن یا نوشتن دستکاری کنند

بافر (Buffer)

بافر ماژولی است که امکان مدیریت جریان هایی را که فقط حاوی داده های باینری هستند را می دهد. یک بافر خالی به طول ’10’ را می توان با این روش ایجاد کرد:

دامنه در نود جی اس

ماژول دامنه خطاهایی را که کنترل نشده باقی می‌مانند رهگیری می‌کند. برای رهگیری این خطاها از دو روش استفاده می شود:

Internal Binding: Error Emitter کد خود را در متد run اجرا می کند
External Binding: ارسال کننده خطا به صراحت از طریق روش افزودن آن به دامنه اضافه می شود

DNS

ماژول DNS برای اتصال به سرور DNS و انجام تفکیک نام با استفاده از روش زیر استفاده می شود:

ماژول DNS همچنین برای انجام وضوح نام بدون ارتباط شبکه با استفاده از روش زیر استفاده می شود:

دیباگر

Node.js شامل یک ابزار دیباگر است که توسط یک سرویس گیرنده اشکال زدایی داخلی قابل دسترسی است. دیباگر Node.js دارای ویژگی نیست اما از بازرسی ساده کد پشتیبانی می کند. دیباگر را می توان با استفاده از کلمه کلیدی ‘inspect’ قبل از نام فایل جاوا اسکریپت در ترمینال استفاده کرد. برای بررسی یک فایل، برای مثال myscript.js – می توانید این روش را دنبال کنید:

اکنون که با بخش‌های اصلی Node.js آشنا شدیم، بیایید جلوتر برویم و در مورد چارچوب Node.js Express بیاموزیم.

فریم ورک Node.js Express

Express یک چارچوب برنامه کاربردی وب Node.js انعطاف پذیر است که مجموعه گسترده ای از ویژگی ها را برای توسعه برنامه های کاربردی وب و موبایل ارائه می دهد. این یک لایه ساخته شده در بالای Node.js است که به مدیریت سرور و مسیرها کمک می کند. برای شروع راه کار با جاوا اسکریپت در صورتی که مبتدی هستید، می توانید پروژه های ساده جاوا اسکریپت را مشاهده کنید.

چه سازمان هایی از node.js استفاده می کنند؟

در سال 2022، بیش از 15 شرکت محبوب وجود دارد که از NodeJs استفاده می کنند. از جمله این شرکت ها:

• NASA : کاهش زمان دسترسی، توانایی انجام کارهایی که داده فشرده دارند، قابلیت فعال نگه داشتن سرور 24/7
• Netflix : برای مقیاس پذیری و فشرده سازی داده ها
• PayPal : زمان ساخت بسیار سریع، خطوط کد کمتر، توانایی مدیریت حجم زیادی از داده ها
• Walmart : ایجاد ورودی و خروجی ناهمزمان و رسیدگی به درخواست های همزمان
• Uber : ورودی/خروجی ناهمزمان، تکرارهای سریع، جامعه منبع باز فعال
• Twitter
• Yahoo
• eBay
• GoDaddy
• Trello
• LinkedIn

چه زمانی میتوانیم از NodeJS استفاده کنیم؟

• زمانی که تعداد بسیار کمی از چرخه های CPU توسط کد های سمت سرور استفاده می شود.
• زمانی که عملیات غیر انسدادی توسط ما انجام می‌شود و کارهای سنگین یا الگوریتم‌های سنگینی که چرخه‌های CPU زیادی مصرف می‌کنند، نداشته باشد.
• همچنین اگر قبلاً با جاوا اسکریپت آشنایی داشته اید و در نوشتن کدهای تک رشته ای مانند جاوا اسکریپت سمت کلاینت تخصص دارید، بهتر است از نود جی اس استفاده کنید.

چه زمانی از NodeJs استفاده نکنیم:

• NodeJS یک برنامه بسیار سنگین CPU است، وقتی صحبت از محاسبات سنگین می شود، NodeJS گزینه خوبی نیست. به غیر از NodeJs، راه حل های بهتری برای برنامه های فشرده CPU وجود دارد.
• با استفاده از یک CPU واحد، یک مدل I/O غیر مسدود کننده مبتنی بر رویداد، توسط NodeJS استفاده می‌شود و به همین دلیل درخواست ورودی در واقع توسط تمام فعالیت‌های پردازش شدید CPU مسدود می‌شود.
• برای پروژه های نوع دسترسی به پایگاه داده رابطه ای، استفاده از NodeJs اصلا ایده کارآمدی نیست. در مقایسه با جعبه‌های ابزار دیگر فریم‌ ورک، ابزارهای پایگاه داده رابطه‌ای NodeJs چندان قوی، قابل اعتماد وآسان نیستند.

جمع بندی

Node js یکی از کتابخانه های زبان برنامه نویسی جاوا اسکریپت می باشد که محبوبیت زیادی در مدیریت داده های بزرگ برای مجموعه هایی عظیم دارد. این زبان برنامه نویسی سرعت بالایی دارد و همچنین می توانند چندین فرایند را به صورت همزمان بر روی سی پی یو اجرا کند و با اینکار می توان برای فرایند هایی که روزانه میلیون ها داده را تبادل می کنند یک سیستم پایدار راه اندازی کرد.

اما در نظر داشته باشید که زبان برنامه نویسی جاوا اسکریپت و کتابخانه های محبوب جاوا اسکریپت ممکن است برای فعالیت های شما مناسب نباشند. در کنار این زبان و تکنولوژی های ارائه شده، شما می توانید تحقیقات خود را در مورد زبان های دیگر و فرم ورک های مشابه ادامه دهید تا به بهترین انتخاب برسید. در اینجا بهتر است تا مطلب مقایسه زبان برنامه نویسی پایتون با جاوا اسکریپت را نیز مطالعه کنید.

در صورتی که به زبان برنامه نویسی پایتون نیز علاقه مند هستید، دوره آموزش برنامه نویسی پایتون به صورت تخصصی در سایت ما ارائه شده است که می توانید به صورت پروژه محور، آموزش پایتون را به شما ارائه کند.