اتفاقات روزمره ، اخبار مهم و دیگر مطالب میهن وب هاست را می توانید در این قسمت مطالعه کنید

Node.js یک محیط اجرایی برای زبان برنامه‌نویسی جاوا اسکریپت می باشد که به طور ویژه برای ساخت برنامه‌های سمت سرور (server-side) طراحی شده است. این پلتفرم به توسعه‌دهندگان کمک می کند که از جاوا اسکریپت نه تنها برای برنامه‌نویسی سمت کلاینت بلکه جهت توسعه نرم‌افزارهای سمت سرور نیز استفاده کنند.

محیط Node.js به طور گسترده‌ای برای ایجاد برنامه‌های مقیاس‌پذیر و با عملکرد بالا در دنیای وب استفاده می‌شود. این پلتفرم به دلیل ویژگی‌هایی نظیر سرعت بالا، قابلیت استفاده از زبان جاوا اسکریپت برای هر دو سمت کلاینت و سرور و اکوسیستم عظیم پکیج‌های NPM (مدیر پکیج Node.js)، به یک ابزار بسیار محبوب در دنیای توسعه وب تبدیل شده است.

به صورت کلی هر برنامه شامل سه بخش اصلی می باشد:

1. فرانت‌اند (Frontend): بخشی که کاربران از طریق آن با برنامه تعامل دارند.
2. بک‌اند (Backend): سروری که منطق و عملیات برنامه را اجرا می‌کند.
3. پایگاه‌داده بک‌اند (Backend Database): بخشی که وظیفه مدیریت و ذخیره‌سازی اطلاعات را بر عهده دارد.

در بخش بک‌اند، فناوری‌هایی مانند Node.js، Java و Python برای مدیریت سرورها استفاده می‌شود. همچنین پایگاه‌های داده رابطه‌ای و غیررابطه‌ای برای ذخیره‌سازی داده‌ها، به کار می روند.

تصویر(1)

یکی از فناوری‌های کلیدی در بخش بک‌اند، محیط Node.js است که نقش مهمی در افزایش کارایی و تسهیل توسعه برنامه‌ها ایفا می‌کند.

هنگامی که کلاینت درخواستی را از سمت برنامه ارسال می‌نماید، ابتدا این درخواست به سرور منتقل می‌شود. سرور پس از انجام پردازش‌ها و محاسبات لازم، درخواست را اعتبارسنجی کرده و در نهایت، پاسخی متناسب با آن به کلاینت بازمی‌گرداند.

این فرآیند نه تنها به مدیریت دقیق درخواست‌ها کمک می‌کند بلکه کارایی و سرعت برنامه را نیز به شکل قابل‌توجهی بهبود می‌بخشد.

برای انجام محاسبات و پردازش‌ها، از محیط Node.js که بر پایه زبان جاوا اسکریپت توسعه یافته، استفاده می‌شود. این فریم‌ورک با بهره‌گیری از معماری سبک و مدل غیرهمزمان، عملیات پردازش را به صورت بهینه و کارآمد انجام می‌دهد. این ویژگی‌ها، نود جی اس را به ابزاری قدرتمند برای مدیریت درخواست‌های متعدد و بهبود کارایی برنامه‌ها تبدیل کرده است.

این فناوری در توسعه برنامه‌های سمت سرور نقش کلیدی دارد و برای ایجاد برنامه‌هایی با ورودی/خروجی فشرده، نظیر وب‌سایت‌های پخش ویدئوی آنلاین، برنامه‌های چت و سایر کاربردهای مشابه، بسیار مؤثر است.

محیط Node.js به دلیل کارایی و انعطاف‌پذیری بالا، یکی از محبوب‌ترین فناوری‌ها در میان شرکت‌های بزرگ فناوری و استارت‌آپ‌های نوظهور است. این ویژگی‌ها باعث شده که Node.js به طور گسترده در ساخت و توسعه زیرساخت‌های نرم‌افزاری شرکت‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

تصویر(2)

محیط Node.js چیست؟

Node.js یک محیط اجرایی متن‌باز و چند پلتفرمی مبتنی بر جاوا اسکریپت است که امکان اجرای برنامه‌های وب را خارج از مرورگر کاربران فراهم می‌کند. این فناوری در سال ۲۰۰۹ توسط رایان دال توسعه یافت و آخرین نسخه آن (۱۵.۱۴) در آوریل ۲۰۲۱ منتشر شد.

محیط Node.js به طور خاص برای توسعه برنامه‌های سمت سرور طراحی شده و با بهره‌گیری از مدل رویدادمحور و غیرهمزمان، به گزینه‌ای ایده‌آل برای برنامه‌هایی که نیازمند پردازش داده‌های فشرده و مقیاس‌پذیری بالا هستند، تبدیل شده است. این ویژگی‌ها باعث شده تا Node.js جایگاه ویژه‌ای در توسعه برنامه‌های مدرن پیدا نماید.

محیط Node.js چگونه کار می‌کند؟

Node.js یک محیط اجرایی (runtime environment) است که امکان اجرای کدهای جاوا اسکریپت را در سمت سرور فراهم می‌سازد. این فناوری بر پایه موتور V8 جاوا اسکریپت کروم ساخته شده است، موتوری که کدهای جاوا اسکریپت را به کد ماشین بهینه و کارآمد تبدیل می‌کند.

محیط Node.js از معماری رویدادمحور و تک رشته ای (Single-Threaded) استفاده می‌نماید. این معماری به کمک یک حلقه رویداد (Event Loop)، عملیات های همزمان را مدیریت کرده و از قطع شدن سیستم جلوگیری می‌نماید. به این ترتیب، Node.js قادر خواهد بود تا درخواست‌های متعدد را به صورت همزمان و با بهره‌وری بالا پردازش کند که این ویژگی آن را به انتخابی ایده‌آل برای برنامه‌های مقیاس‌پذیر و داده‌محور تبدیل کرده است.

فرآیند پردازش درخواست در محیط Node.js

هنگامی که یک کلاینت درخواستی را به سرور نود جی اس ارسال می‌کند، مراحل زیر به ترتیب اجرا می‌شوند:

1. افزودن درخواست به صف رویداد: درخواست دریافتی به صف رویداد اضافه می‌شود.
2. بررسی و پردازش درخواست‌ها: حلقه رویداد به صورت پیوسته صف را بررسی کرده و هر درخواست را به نوبت پردازش می‌کند.
3. واگذاری عملیات I/O: در صورتی که عملیات I/O (مانند خواندن از پایگاه‌داده یا دسترسی فایل‌ها) نیاز باشد، محیط Node.js این وظیفه را به هسته سیستم محول می‌کند.
4. اجرای عملیات به صورت ناهمزمان: هسته سیستم، عملیات را به صورت غیرهمزمان اجرا کرده و پس از اتمام، Node.js را مطلع می‌سازد.
5. اجرای تابع Callback: با اطلاع از اتمام عملیات، Node.js تابع Callback مربوطه را اجرا می‌کند تا نتیجه پردازش را به درخواست‌کننده بازگرداند.

تصویر(3)

مزایای مدل بدون انسداد Node.js

مدل ورودی/خروجی بدون انسداد (یا Non-blocking I/O که به یک فرآیند واحد اجازه خواهد داد تا چندین درخواست را همزمان انجام دهد) و رویدادمحور، Node.js را قادر می‌سازد تا اتصالات همزمان زیادی را به صورت کارآمد مدیریت کند. این ویژگی باعث شده که محیط Node.js برای ساخت برنامه‌های تحت شبکه مقیاس‌پذیر و با کارایی بالا، انتخابی ایده‌آل باشد. مانند:

• برنامه‌های چت آنلاین
• سیستم‌های پخش زنده ویدئو
• سایر برنامه‌های آنلاین و داده‌محور

این معماری نه‌تنها کارایی را بهبود می‌بخشد بلکه هزینه‌های زیرساخت را نیز کاهش می‌دهد.

چرا باید از محیط Node.js استفاده کرد؟
Node.js با ویژگی‌های منحصر به فرد و مزایای فراوان، یکی از پرکاربردترین انتخاب‌ها برای توسعه سمت سرور است. در ادامه به دلایل اصلی این محبوبیت پرداخته می‌شود:

1. سرعت بالا و عملکرد بهینه
   Node.js بر پایه موتور V8 گوگل کروم طراحی شده است و کد جاوا اسکریپت را به کد ماشین تبدیل می‌کند که بسیار بهینه و سریع اجرا می‌شود. این ویژگی موجب افزایش قابل‌توجه سرعت عملکرد برنامه‌ها خواهد شد.
2. مدیریت ساده پکیج ها
   نود جی اس به لطف NPM، مجموعه‌ای عظیم با بیش از 50,000 پکیج را در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهد. این قابلیت به آنها امکان خواهد داد تا ابزارها و کتابخانه‌های موردنیاز خود را به سادگی مدیریت و استفاده کنند. این ویژگی علاوه بر کاهش زمان، هزینه‌های توسعه را نیز به طور چشمگیری پایین می‌آورد.
3. مدل بدون انسداد و غیرهمزمان
   مدل غیرهمزمان محیط Node.js به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد درخواست‌های متعدد را به صورت همزمان مدیریت کنند، بدون اینکه نیاز به انتظار برای پاسخ از سمت API‌ ها باشد. این قابلیت، Node.js را جهت توسعه برنامه‌های داده‌محور و پربازدید، به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل کرده است.
4. کاهش زمان بارگذاری
   به دلیل همگام‌سازی کد کلاینت و سرور، Node.js زمان بارگذاری فایل‌های صوتی، تصویری و داده‌های سنگین را به حداقل می‌رساند. این ویژگی برای برنامه‌هایی که نیاز به سرعت بالای پاسخ‌دهی دارند، بسیار کاربردی است.
5. سهولت استفاده برای توسعه‌دهندگان جاوا اسکریپت
   Node.js یک پلتفرم متن‌باز می باشد که بر پایه زبان جاوا اسکریپت بنا شده است. در نتیجه توسعه‌دهندگانی که با این زبان آشنا هستند، می توانند به سرعت با آن کار کنند و پروژه‌های خود را سریع تر توسعه دهند.

با این ویژگی‌ها، محیط Node.js به ابزاری مناسب برای ایجاد پروژه‌های مدرن، مقیاس‌پذیر و کارآمد تبدیل شده است. به همین دلیل، شرکت هایی همچون میهن وب هاست که وظیفه میزبانی از سایت ها را بر عهده دارند، هاست NodeJS و Python را در لیست خدمات خود قرار داده اند. این هاست ها بستر لازم برای اجرای نود جی اس را فراهم می کنند.

تصویر(4)

محیط Node.js؛ انتخابی ایده‌آل برای توسعه برنامه‌های مدرن وب
محیط Node.js به دلیل ویژگی‌های پیشرفته و عملکرد استثنایی خود، گزینه‌ای مناسب برای توسعه برنامه‌هایی است که به مقیاس‌پذیری و پردازش داده‌های سنگین نیاز دارند. در ادامه، مهم‌ترین ویژگی‌های آن بررسی می‌شود:

1. غیرهمزمان و رویداد محور
   قابلیت بدون انسداد Node.js باعث می‌شود سرورها نیازی به انتظار برای پاسخ‌دهی API‌ ها نداشته باشند و مستقیماً به پردازش درخواست‌های بعدی بپردازند. API های Node.js با استفاده از مکانیسم رویداد محور، تمام درخواست‌ها را مدیریت کرده و پاسخ‌های قبلی را پیگیری می‌کنند. این ویژگی، عملکرد روان و کارآمد را برای مدیریت همزمان درخواست‌های متعدد تضمین می‌کند.
2. معماری تک رشته ای
   محیط Node.js از معماری تک رشته ای همراه با حلقه رویداد بهره می‌برد که آن را به وب سروری مقیاس‌پذیر و کارآمد تبدیل کرده است. برخلاف وب سرورهای سنتی مثل آپاچی که به رشته های متعدد متکی هستند، Node.js می‌تواند تعداد زیادی درخواست را به طور همزمان و بدون انسداد پردازش کند. این معماری نه‌تنها بهره‌وری را افزایش می‌دهد بلکه مقیاس‌پذیری سیستم را نیز بهبود می‌بخشد.
3. مقیاس‌پذیری بالا
   مقیاس‌پذیری یکی از الزامات نرم‌افزارهای مدرن است و Node.js با استفاده از ماژول کلاستر این نیاز را برآورده می‌کند. این ماژول به توزیع بار بین تمامی هسته‌های فعال CPU کمک می‌نماید. علاوه بر این، قابلیت پارتیشن‌بندی افقی (تقسیم حجم کاری) Node.js امکان اجرای نسخه‌های متفاوت برنامه برای گروه‌های مختلف کاربران را فراهم می‌سازد.
4. اجرای سریع کد
   استفاده از موتور V8 گوگل کروم در Node.js، جاوا اسکریپت را به کد ماشین تبدیل کرده و زمان اجرای برنامه را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. این ویژگی موجب می‌شود درخواست‌ها با سرعت بالایی پردازش شده و پاسخ‌ها سریع‌تر ارائه شوند.

Node.js با ترکیب این قابلیت‌ها، محیطی ایده‌آل برای توسعه‌دهندگان فراهم کرده است تا بتوانند پروژه‌های خود را با عملکرد بالا، مقیاس‌پذیری مناسب و مدیریت کارآمد منابع، طراحی و پیاده‌سازی کنند.

تصویر(5)

ویژگی‌های دیگر محیط Node.js

محیط Node.js با ویژگی‌های منحصربه فرد خود، توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا برنامه‌هایی با عملکرد بالا و متناسب نیازهای مدرن طراحی کنند. در ادامه، برخی دیگر از قابلیت‌های مهم این پلتفرم بررسی می‌شوند:

1. سازگاری با پلتفرم‌های مختلف
   Node.js روی سیستم‌عامل‌های مختلفی از جمله ویندوز، یونیکس، لینوکس، مک‌او‌اس و حتی دستگاه‌های تلفن همراه اجرا می‌شود. این سازگاری به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد با ترکیب Node.js و بسته‌های مرتبط، برنامه‌هایی مستقل ایجاد کنند که روی هر پلتفرمی به راحتی قابل اجرا هستند.
2. استفاده از زبان جاوا اسکریپت
   یکی از دلایل اصلی محبوبیت محیط Node.js میان توسعه‌دهندگان، زبان جاوا اسکریپت است. آشنایی گسترده اکثر توسعه‌دهندگان با این زبان، باعث می‌شود یادگیری و استفاده از Node.js به مراتب آسان‌تر گردد و فرآیند توسعه با سرعت بیشتری انجام گیرد.
3. Streaming (پخش زنده) سریع
   در برنامه‌هایی که نیاز به پردازش داده‌های Streaming دارند، زمان انتقال و پردازش اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. Node.js با پشتیبانی از پردازش سریع و همزمان، مدت‌زمان موردنیاز برای انتقال داده‌ها را به حداقل می‌رساند. علاوه بر این، امکان آپلود و پردازش همزمان فایل‌ها، سرعت انتقال داده و پخش ویدئو را به طور محسوسی افزایش می‌دهد.
4. جلوگیری از بافر داده‌ها
   یکی دیگر از قابلیت‌های مهم Node.js، عدم بافر داده‌ها (به فرآیندی اشاره دارد که در آن یک فایل یا پاسخ HTTP، ابتدا به طور کامل درون حافظه ذخیره شده و سپس پردازش می‌شود) است. در این پلتفرم، داده‌ها به تدریج پردازش می‌شوند که علاوه بر کاهش زمان پردازش، بهره‌وری کلی برنامه‌ها را نیز افزایش می‌دهد.

محیط Node.js با ترکیبی از این ویژگی‌ها، به ابزاری قدرتمند و انعطاف‌پذیر برای توسعه برنامه‌های مقیاس‌پذیر، سریع و کارآمد تبدیل شده است. این مزایا Node.js را به انتخابی هوشمندانه برای تیم‌های توسعه مدرن تبدیل می‌کند.

در قسمت دوم این مقاله می توانید اطلاعات بیشتری پیرامون Node.js به دست آورید.