node js что это процесс

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:

Источник

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.

Источник

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.

Источник

Всё что вам нужно знать о Node.js

Привет, Хабр! Представляю вашему вниманию перевод статьи «Everything you need to know about Node.js» автора Jorge Ramón.

В наши дни платформа Node.js является одной из самых популярных платформ для построения эффективных и масштабируемых REST API’s. Она так же подходит для построения гибридных мобильных приложений, десктопных программ и даже для IoT.

Я работаю с платформой Node.js более 6 лет и я на самом деле люблю её. Этот пост главным образом пытается быть путеводителем по тому, как Node.js работает на самом деле.

О чем пойдёт речь:

Мир до Node.js

Многопоточный сервер

Веб-приложения, написанные следуя клиент/серверной архитектуре, работают по следующей схеме — клиент запрашивает нужный ресурс у сервера и сервер отправляет ресурс в ответ. В этой схеме сервер, ответив на запрос, прерывает соединение.

Такая модель эффективна поскольку каждый запрос к серверу потребляет ресурсы (память, процессорное время и т.д.). Для того чтобы обрабатывать каждый последующий запрос от клиента, сервер должен завершить обработку предыдущего.

Значит ли это, что сервер может обрабатывать только один запрос за раз? Не совсем! Когда сервер получает новый запрос он создаёт отдельный поток для его обработки.

Поток, если простыми словами, это время и ресурсы, что CPU выделяет на выполнение небольшого блока инструкций. С учётом сказанного, сервер может обрабатывать несколько запросов одновременно, но только по одному на поток. Такая модель так же называться thread-per-request model.

Для обработки N запросов серверу нужно N потоков. Если сервер получает N+1 запросов, тогда он должен ждать пока один из потоков не станет доступным.

На рисунке выше, сервер может обрабатывать до 4 запросов (потоков) единовременно и когда он получает следующие 3 запроса, эти запросы должны ждать пока любой из этих 4 потоков не станет доступным.

Один из способов избавиться от ограничений — добавить больше ресурсов (памяти, ядер процессора и т. д.) на сервер, но это не самое лучшее решение….

И, конечно, не забываем о технологических ограничениях.

Блокирующий ввод/вывод

Ограниченное число потоков на сервере не единственная проблема. Возможно, Вам стало интересно почему один поток не может обрабатывать несколько запросов одновременно? всё из-за блокирующих операций ввода/вывода.

Допустим, Вы разрабатываете онлайн магазин и Вам нужна страница где пользователь может просматривать список всех товаров.

Пользователь стучится на http://yourstore.com/products и сервер рендерит HTML файл со всеми продуктами с базы данных в ответ. Совсем не сложно, да?

Но, что же происходит за кулисами?

На сколько медленны операции ввода/вывода? Ну это зависит от конкретной. Давайте обратимся к таблице:

Операции сети и чтения с диска слишком медленные. Представьте сколько запросов или обращений к внешним API ваша система могла бы обработать за это время.

Подбивая итоги: операции ввода/вывода заставляют поток ждать и тратить ресурсы впустую.

Проблема C10K

Проблема

C10k (англ. C10k; 10k connections — проблема 10 тысяч соединений)

В ранние 2000-е, серверные и клиентские машины были медленными. Проблема возникала при параллельной обработке 10 000 клиентских соединений к одной машине.

Но почему традиционная модель thread-per-request (поток на запрос) не могла решить эту проблему? Что ж, давайте используем немного математики.

Нативная реализация потоков выделяет больше 1 Мб памяти на поток, выходя из этого – для 10 тысяч потоков требуется 10 Гб оперативной памяти и это только для стека потоков. Да, и не забывайте, мы в начале 2000-х!!

В наши дни серверные и клиентские компьютеры работают быстрее и эффективней и почти любой язык программирования или фреймворк справляются с этой проблемой. Но фактически проблема не исчерпана. Для 10 миллионов клиентских соединений к одной машине проблема возвращается вновь (но теперь она C10M Problem).

JavaScript спасение?

Осторожно, спойлеры.
Node.js на самом деле решает проблему C10K… но как?!

Серверный JavaScript не был чем-то новым и необычным в начале 2000-х, на тот момент уже существовали реализации поверх JVM (java virtual machine) – RingoJS и AppEngineJS, что работали на модели thread-per-request.

Но если они не смогли решить проблему, тогда как Node.js смог?! Всё из-за того, что JavaScript однопоточный.

Node.js и цикл событий

Node.js

Node.js это серверная платформа, что работает на движке Google Chrome – V8, который умеет компилировать JavaScript код в машинный код.

Node.js использует событийно-ориентированную модель и неблокирующую ввод / вывод архитектуру, что делает его легковесным и эффективным. Это не фреймворк, и не библиотека, это среда выполнения JavaScript.

Давайте напишем маленький пример:

Non-blocking I/O

Node.js использует неблокирующие ввод/вывод операции, что же это значит:

Давайте напишем пример, в котором на запрос к /home сервер в ответ шлёт HTML страницу, а для всех других запросов — ‘Hello World’. Что бы отослать HTML страницу сначала ее нужно прочитать из файла.

Функции что попадают в http.createServer и fs.readFile как аргументы — колбэки. Эти функции будут выполнены в какой-то из моментов в будущем (Первая, как только сервер получит запрос, а вторая — когда файл будет прочитан с диска и помещён в буфер).

Пока файл считывается с диска, Node.js может обрабатывать другие запросы и даже считывать файл снова и всё это в одном потоке… но как?!

Цикл событий

Цикл событий — это магия, которая происходит внутри Node.js. Это буквально бесконечный цикл и на самом деле один поток.

Libuv — C библиотека которая реализует этот паттерн и является частью ядра Node.js. Вы можете узнать больше о libuv здесь.

Цикл событий имеет 6 фаз, каждое исполнение всех 6 фаз называют tick-ом.

Хорошо, есть только один поток, и этот поток и есть цикл событий, но тогда кто выполняет все операции ввода/вывода?

Обратите внимание.
Когда циклу событий нужно выполнить операцию ввода/вывода он использует поток ОС с тредпула (thread pool), а когда задача выполнена, коллбэк ставится в очередь во время фазы pending callbacks.

Разве это не круто?

Проблема CPU-ёмких задач

Node.js кажется идеальным! Вы можете создавать всё, что захотите.

Давайте напишем API для вычислений простых чисел.

Простое число – это целое (натуральное) число больше единицы и делимое только на 1 и на само себя.

Дано число N, API должен вычислять и возвращать первые N простых чисел в список (или массив).

prime.js это реализация нужных вычислений: функция isPrime проверяет является ли число простым, а nthPrime возвращает N таких чисел.

Предположим, к нам стучатся 3 клиента и пытаются получить доступ к нашему не блокирующемуся вводом/выводом API:

Когда третий клиент шлёт запрос – главный поток блокируется и это главный признак проблемы CPU-ёмких задач. Когда главный поток занят исполнением «тяжёлой» задачи он становится недоступен для других задач.

Но как насчёт libuv? Если Вы помните, эта библиотека помогает Node.js исполнять операции ввода/вывода с помощью потоков ОС избегая блокировки главного потока и Вы абсолютно правы, это решение нашей проблемы, но для того, что бы это стало возможным, наш модуль должен быть написан на языке C++, что бы libuv могла с ним работать.

К счастью, начиная с v10.5 в Node.js добавлен нативный модуль Worker Threads.

Воркеры и их потоки

Воркеры полезны для выполнения CPU-ёмких JavaScript операций; не используйте их для операций ввода/вывода, уже встроенные в Node.js механизмы более эффективно справляются с такими задачами, чем Worker thread.

Исправление кода

Пришло время переписать наш код:

primes-workerthreads.js изменён немного. Он импортирует workerData (это копия параметров, переданных с основного потока) и parentPort через который результат работы воркера передаётся назад в главный поток.

Теперь давайте испробуем наш пример снова и посмотрим, что случиться:

Основной поток больше не блокируется .

Теперь всё работает как нужно, но плодить воркеры без всяких на то причин все же не лучшая практика, создавать потоки не дешёвое удовольствие. Обязательно создайте пул потоков перед этим.

Заключение

Node.js мощная технология, которую стоит изучить при возможности.
Моя личная рекомендация – всегда будьте любопытными! Если Вы знаете, как что-то работает изнутри, Вы сможете работать с этим более эффективно.

Это всё на сегодня, ребята. Я надеюсь этот пост был полезен для Вас и вы узнали что-то новое о Node.js.

Спасибо за прочтение и до встречи в следующих постах.

Источник