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Node.js的興起:成為完美企業級應用開發平台的原因解析

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Node.js的興起:成為完美企業級應用開發平台的原因解析

Node.js的興起:成為完美企業級應用開發平台的原因解析

什麼是 Node.js?

什麼是 Node.js? Node.js 是一個開源且跨平台的 JavaScript 運行環境,於2009年由Ryan Dahl創建。它允許開發者使用JavaScript來撰寫伺服器端軟體,這在以往通常僅能透過如PHP、Python或Ruby等語言來執行。Node.js 的崛起標誌著JavaScript的進化——從一個單純用於網頁前端交互的腳本語言,轉變成一種功能全面的開發語言,可用於構建高性能、事件驅動的伺服器應用程序。

Node.js 最大的特點之一是其非阻塞性I/O模型(Non-blocking I/O model),即事件迴圈(event loop)。此模型使得Node.js 能夠處理數量龐大的並行連接而不會造成性能下降,這對於需要高效率資料處理和即時操作的現代Web應用至關重要。除此之外,它採用了Google Chrome V8引擎來執行代碼,因此可以非常快速地處理JavaScript指令。

隨著企業級市場對於快速開發與部署具有豐富功能且易於維護更新系統需求日益增加,Node.js 以其單一語言開發全棧(Full Stack)解決方案而被廣泛採納。不但前端和後端可以共享某些代碼片段, 減少學習曲線, 更有利於團隊協作;同時也提供了強大生態系統——npm(Node Package Manager),其中包含了超過100萬個套件(package),幾乎任何你所需求的工具或庫都可以在其中找到。 除了上述特性外, Node.js還支持許多現代化程式設計範例例如異步Await/Async函數, 使得回味更清晰及容易管理; 加上良好支援各式各樣硬體裝置及操作系統, 從而保證其靈活性與可攜帶性,在物聯網(IoT)領域中也展現出強勁實力。

總而言之, Node.js 不僅提供了開發高效、可伸缩企業級應用程序所需的所有工具和特性,同時也促進了現代Web技術生態系統向前推進。無論是在初創公司還是大型企業中,Node.js都已成爲完美整合解決方案与创新技术实践的象徵。
優勢 劣勢
機會
  • 快速開發:node.js具有簡單且直觀的語法,並且能夠利用javascript在前後端共享程式碼,這使得開發人員可以更快速地構建企業級應用。
  • 適合即時應用:node.js在處理大量同時連接和即時通訊方面表現出色,這使得它成為開發聊天應用、遊戲伺服器等實時互動性高的應用的理想平台。
  • 微服務架構支援:node.js適合建立微服務架構,在現代化的分布式系統中具有巨大的發展空間。
  • 高效能:node.js是基於事件驅動和非阻塞i/o模型的平台,具有出色的性能表現。
  • 豐富的生態系統:node.js擁有龐大而活躍的開源社區,提供了許多成熟且豐富的模組和框架,方便開發人員快速構建企業級應用。
  • 跨平台支援:node.js可以在不同作業系統上運行,包括windows、linux和mac等,這使得它更具彈性和可移植性。
威脅
  • 單線程限制:由於node.js使用單一線程處理所有請求,當某個請求處理時間過長時會導致整體性能下降。
  • 相對新興技術: node.js雖然已經存在一段時間,但相對於其他傳統的企業級應用開發平台如java或.net等來說仍屬於相對新興技術,在企業中可能面臨接受度和風險評估方面的挑戰。
  • 不適合cpu密集型任務:由於node.js是基於單線程的事件驅動模型,對於需要大量計算的cpu密集型任務表現較差。
  • 競爭壓力:儘管node.js已經取得了成功,但仍然面臨來自其他主流企業級開發平台如java和.net等的競爭壓力。
  • 安全性問題:由於javascript是一門相對容易入門但也容易出錯的語言,使用不當可能會引入安全漏洞和風險。
  • 可靠性挑戰:在高負載和大規模使用的情況下,node.js可能面臨可靠性挑戰,需要適當的監控和調優。
表: 強弱危機分析(最後更新: 2024-01-12)

Node.js的崛起統計數據

Node.js的崛起不僅僅是一個普通的聲稱,而是有數據支持的。下麵的圖表顯示了2019年Node.js在IT世界中的主導地位。另一個顯示Node.js日益流行的指標是Indeed Job Trends,該指標展示了工作職位總數以及相關技能的增長情況。

需要注意的是,上述圖表展示和比較的是增長率而不是工作職位的絕對數量。Java仍然以最大數量的工作職位佔據領先地位。這張圖表清楚地告訴我們,與其他所有技術相比,Node.js的增長速度最快。

現在很多人可能會質疑,在新技術初期這種趨勢是否適用於所有技術。那麼這有什麼大不了呢?嗯,你說對了,每一項新技術在開始時都會得到動力推動。這主要是因為初創公司通常希望使用他們可用的新技術。

此外,還有很多實驗性初創公司可能會考慮嘗試相對較新的技術。然而,使Node.js與其他任何技術不同的是,許多已建立的公司已經採用了Node.js。這種現象非常罕見,也是Node.js與所有其他技術不同之處所在。


其他重要的Node.js統計數據

Node.js是一項被證明能夠提升您業務效益的技術,全球70%的企業相信它已經提高了開發者的生產力。使用Node.js佔據了全球總開發時間的58%。每年,所有版本的Node.js下載量都以驚人的速度增長,約為40%。


Node.js架構如何運作?

Node.js是基於事件驅動架構的。它具有兩個特點,使得Node.js的性能引人注目:每個輸入/輸出都是非阻塞性質,以及它是異步的。這些特點也增強了其在開發大規模企業Web應用程式方面的可擴展性,這些應用套裝程式含大量的事務操作(輸入/輸出)。

除了企業解決方案外,Node.js還可以輕鬆擴展Web應用程式和遊戲,其中包括實時通信。讓我們以一家餐廳為例來理解Node.js的非阻塞性和異步性質。在一家餐廳中,有多張桌子供客人就坐並下單。

一旦下單,服務員會記錄下來並通知廚師準備菜品。服務員可以同時接收多個訂單,而廚師仍在為第一份菜品做準備。在這裡,服務員不需要等待廚師完成第一份菜品才能繼續為其他桌子提供服務。

Node.js的工作方式也非常類似。分配給管理請求的線程可以像服務員一樣同時處理多個請求。我們可以使用同樣的餐廳例子來理解同步和阻塞性質。

在這種情況下,服務員接收一張桌子的訂單,然後在廚房等待菜品準備完成。在準備餐點期間,服務員無法接受其他訂單。在這種情況下,您需要為每個請求使用一個線程。

這意味著如果請求數量很大,則可能會用完線程。此類情況突出了同步和阻塞性質的反生產力,因為由於額外的請求,您將不得不等待多個線程無效化。這正是Ruby on Rails和ASP.net等同步和阻塞性技術的工作原理所在。


Node.jS用於什麼?

Node.js是建立在Chrome的V8 JavaScript引擎上的。它是一個非同步事件驅動的JavaScript運行時。它使用非阻塞/事件回調方法,提供單線程的事件IO模型,可以協調並行運行的所有任務。

此外,它不需要大量內存來支援多個連接。Node.js的應用不僅僅限於Web應用程式開發。它還可以用於:前端和後端服務器API開發微服務自動化和腳本編寫現在我們瞭解了Node.js的用途之後,讓我們看看何時應該和不應該使用Node.js。


聊天功能

聊天應用程式是Node.js的最佳範例之一。它是一個資料密集、輕量級且高流量的應用程式,可以在各種設備上運作。這也是學習的理想案例,因為它簡單且涵蓋了在Node.js應用程式中可能不常使用的大部分方面和範式。

現在,讓我們來瞭解它的工作原理。 以網站上的單一聊天室為例,人們可以在其中互相交換訊息。假設有三個人連接到留言板上。

伺服器端使用Express.js應用程式實現了兩件事情: 1. GET / 請求處理程式,提供包含「發送」按鈕和訊息輸入欄位初始化的網頁。 2. WebSockets 伺服器,監聽WebSocket客戶端所傳送的每則新訊息。 因此,在HTML頁面中我們建立了兩個處理程式,其中之一是針對「發送」按鈕點擊事件而設置的處理程式,其功能是取得輸入訊息並將其傳送到WebSocket。

另一個處理程式則監聽WebSockets客戶端傳來的新訊息。 當其中一個客戶端發布一則訊息時,以下是所發生的事情: 1. 瀏覽器透過JavaScript處理程式接收到「發送」按鈕點擊事件。 2. 它從輸入欄位中取得值,並使用與伺服器相連接的WebSocket客戶端將其傳送到WebSocket伺服器。

3. 接著,在伺服器端的WebSocket連線組件接收到該訊息後,使用廣播方法將其轉發給所有其他已連線的客戶端。 4. 現在,所有客戶端都通過頁面內執行的WebSockets用戶端元件以推播訊息形式接收到新訊息。 5. 接著,他們只需提取訊息內容並更新網頁,將最新的訊息附加在留言板上。

這是最基本和最簡單的範例。你還可以使用基於Redis存儲庫的簡單快取來實現更強大可靠的解決方案。

物件資料庫上的API

除了即時應用程式之外,Node.js還可很好地用於公開對象數據庫中的數據。JSON存儲的數據使得Node.js可以在不進行數據轉換和阻抗不匹配的情況下運作。例如,如果您正在使用Rails,則需要將其從JSON轉換為二進制模型。

只有在此之後,當AngularJS、Backbone.js等消費數據時,才能通過HTTP將它們作為JSON公開出來。Node.js允許您暴露JSON對象以及REST API供客戶端使用。此外,在編寫或讀取數據庫中的JSON時,您無需擔心轉換JSON。

重點是您使用統一的數據序列化格式來服務器-客戶端和數據庫之間,以避免多次轉換的需要。

資料串流技術

在傳統的網頁平臺中,HTTP的回應和請求被視為個別的事件。但從更實質的角度來看,它們實際上是流動的。這可以用來開發一些真正令人驚艷的功能。

例如,在檔上傳時可以同時處理檔。這是因為數據通過流動方式進入,使我們能夠以在線方式處理它。這對於實時視頻和音頻編碼也是可行的。

同樣,這也可以用於不同數據源之間的代理。

Node.js框架及其種類

每個網絡應用技術都有各種不同的框架,以支持開發生命週期中的特定用例。如果我們看一下Node.js,它有三種類型的框架,分別是:

MVC框架設計模式

MVC框架以將應用程式邏輯分割為三個部分,即視圖、模型和控制器而聞名。這種分割有助於區分開發關注點,從而實現應用程式的易於擴展和維護。Express.js就是一個MVC框架的例子。


全棧MVC框架設計模式

這些類型的框架被用於即時應用程式,因為它們提供了豐富的庫、腳手架、模板引擎和其他開發能力。此外,它還能夠處理應用程式的後端和前端開發。

REST API框架設計模式

這個框架以其卓越的REST API經驗而聞名,能夠以極快的速度建立應用程式。這保證您不必擔心由於網路應用程式的架構風格而引起的問題。現在讓我們來看看一些最重要的Node.js框架吧!

Express.js介紹

Express.js 可能是最好的 Node.js 框架。它以其極簡主義的方法和經典的編碼架構而聞名。Express.js 的學習曲線不陡,這使得即使對於基本的 Node.js 編程技巧和環境的理解也足夠。

Express 能無縫地配合 Node 的高速 I/O 操作和單執行緒特性,這使得 Express 成為使用 Node.js 構建的所有應用程式的默認要求。許多大型公司如Accenture、Twitter、Uber和IBM都部署了使用 Express 構建的應用程式。讓我們來看一下一些能將後端開發提升到另一個水準的 Express 功能。

異步編程可以執行彼此之間互不相關的多個操作。HTTP 助手集群使程式更可重用且易於理解。通過給 URL 提供 HTTP 標頭,它增強了服務器與客戶端之間的通信。

這些 URL 可以從客戶端/用戶端中提取準確資訊,從而改善內容協商。

Koa.js介紹

Koa.js非常適合用於創建多樣化的網絡服務或API。 Koa通過一種類似堆疊的方法有效處理HTTP中間件,使API構建變得簡單有趣。此外,它還解決了Node的一些缺陷,例如可以使用相同URL將各種類型的內容呈現給用戶,如在電子商務網站上個性化內容、頁面翻譯、不同圖像格式等等。

Koa最大的優點是具有Express的靈活性,但更自由。此外,在編寫代碼時也較少複雜性。讓我們來看看Koa.js的一些特點。

該框架出色地管理錯誤。它提供了層級式中間件,提供更多自定義選項,並支援從頭開始創建應用程式。還支援內容協商和代理以及清除緩存功能。


Socket.io介紹

Socket.io是一個JavaScript庫,用於構建實時應用程式,並在服務器和Web客戶端之間建立雙向通信。該庫框架使您能夠使用WebSocket開發要求構建應用程式。WhatsApp是一個很好的例子,它不斷運行以進行實時更新,同時刷新後台進程。

它還提供了只需幾行代碼即可實現實時分析的功能。許多公司使用Socket.io,其中包括Patreon、Barogo和Bepro等名字。Socket.io的特點包括:高可靠性、二進制支持(帶有服務器端庫和客戶端庫)、錯誤檢測與自動修正、多路徑支持。

整理編輯如下: Socket.io是一個JavaScript庫,可以用來建立服務器和Web客戶端之間的雙向通信,從而構建實時應用程式。這個庫的框架可以讓您使用WebSocket開發所需的應用程式。WhatsApp就是一個很好的例子,它在不斷刷新後台處理過程中無間斷地運行以提供最新更新資訊。

此外,它還可以僅使用幾行代碼實現實時分析。許多公司都在使用Socket.io,包括Patreon、Barogo和Bepro等。Socket.io的特點還包括高可靠性、二進制支援(提供服務器端庫和客戶端庫)、錯誤檢測與自動修正以及多路徑支持。


Hapi.js介紹

Hapi是一個開源的框架和商業可用的伺服器,用於網絡應用程式。它以構建REST API、代理伺服器和許多其他桌面應用程式而聞名。這是因為Hapi非常可靠和安全。

它帶有一套內置外掛程式,確保您不必擔心使用任何非官方的中間件。Hapi具有幾個突出的特點,包括:安全默認值、最小開銷、輕鬆快速修復錯誤、與MongoDB、MySQL和其他數據庫相容。

高效能和可擴展性導向開發

Node.js 是用 C++ 語言撰寫的,並建立在 Google Chrome 的 V8 runtime 上。它可以運行在多個作業系統上,以其迅速的速度而聞名。Node 和 V8 都經常進行更新、安全補丁、性能優化和支援現代 JavaScript 功能。

由於其事件驅動和單線程架構,Node.js 能夠高效地管理多個同時連接。許多流行平臺會為每個新請求生成一個額外的執行緒,這樣會佔用大量記憶體並需要更長的處理時間。相反地,Node 使用回調和事件循環來進行 I/O 操作,在單一執行緒上運作。

這就是 Node.js 如何管理數千甚至百萬個連接的方式。不僅如此,Node.js 開發還提供了可擴展性,例如集群模塊可以幫助在多個 CPU 核心之間平衡負載。此外,像 PM2 這樣的進程管理器使監控、優化和部署 Node 應用程式變得容易。


跨功能團隊合作方式

跨職能團隊比技能封閉的團隊更有效,因為團隊中的每個成員都負責應用程式生命週期的各個階段,例如:編寫代碼、託管、測試、部署和維護。這些團隊由來自相關領域的專家組成,如基礎架構工程師、品質保證專家、前端專家和後端專家。敏捷方法學非常流行這種工作方式。

初創公司普遍採用這種工作方式,因為他們人手有限。這種工作方式以其創新性、靈活性和順暢的合作而聞名。在這種工作方式下,“不是我的工作”態度被放到次要位置,每個人通過提供自己的觀點解決各種問題來共同實現共同目標。

Node.js在跨職能團隊中發揮了重要作用。由於它使用JavaScript語言,它有效地彌補了開發者在後端開發和前端開發技能之間的空缺。因此,所有開發者都可以成為全棧開發者,而無需學習任何其他語言。

這非常重要,因為應用程式的某些部分需要更多關注於客戶端,而其他部分則需要更多關注於服務器端。具有JavaScript技能的全棧開發者可以兩者兼顧。

節點管理套件工具 (NPM)使用方法

Node Package Manager(NPM)現已推出企業版,以解決大型企業對安全和隱私的擔憂。NPM幫助程式員安裝、更新和使用小型開源軟件包,也被稱為模塊。這意味著程式員不需要從頭開始編寫常見功能。

此外,它還允許他們避免增加新的複雜性層次。NPM企業版是大型組織的福音,因為他們擔心將數據存儲在雲端中。NPM企業版允許他們在公司的防火牆後運行NPM基礎架構。

它通過提供私有註冊表以及高級安全功能來增強企業實力。這些功能幫助他們識別漏洞、控制代碼訪問權限並自動替換不安全的代碼。

長期支援服務說明文稿 (LTS) 透析

IT世界的本質變化無常,因為事物迅速變遷。科技的興衰在IT行業中很常見。有些情況下,技術甚至在進入長期支援(LTS)之前就已經衰退。

這使得開發人員難以維護和建立使用過時語言撰寫的應用程式。在這方面,Node.js無疑成為大多數開發人員的首選。根據2018年Node.js用戶調查報告顯示,61% 的開發人員認為Node.js的LTS(長期支援)功能重要。

這種一致性使得開發人員能夠更好地預測其應用程式未來可能面臨的挑戰,以及如何計劃進一步的開發。所有主要版本的Node.js都會主動保持18個月,然後進入LTS階段,在接下來的12個月內處於維護模式。在此期間將不再添加新功能;然而,團隊將負責處理所有安全更新和錯誤修正。


跨平台開發技巧

Node.js允許您在類似NW.js或Electron的平臺上建立跨平臺桌面應用程式。這使您可以將一些來自Web應用程式的代碼重複使用到Windows、macOS和Linux的桌上出版本中。同時,即使是網絡應用程式開發團隊,也可以無需具備Objective-C、C#和其他本地應用程式語言的專業知識或技能,就能夠開發桌面應用程式

此外,Node開發人員還能夠使用一些優秀工具,如Google Chrome開發者工具,在客戶端應用程式上高效地調試和分析桌面應用程式及後端。主要的Node開發工具都支持跨平臺操作,這意味著開發人員不需要Windows電腦來開發Windows應用程式,也不需要Mac來調試、建立和撰寫macOS應用程式

微服務模式

所有的項目都有謙卑的開始。有些人喜歡從MVP版本開始。然而,隨著時間的流逝,許多新功能被添加到應用程式中,這提高了用戶的期望值。

在你意識到之前,你可能會面臨手頭上一個龐大且難以應對的項目。隨著時間推移,應用程式變得越來越複雜,甚至連一個小改變都變得困難。這對任何企業來說都是一個頭疼的問題。

然而,這也是他們常見的情況。例如,假設你正在運行一個市場營銷應用程式,該應用程式服務於三個不同且同等重要的領域:CMS、報告和電子郵件營銷。現在,你的用戶明顯會更多地使用其中一個功能而不是其他兩個功能。

你可能還會面臨極端情況,在某些用戶只使用一個功能(比如CMS)並忽略其他功能。隨著你的用戶基數增加,你將需要更多計算能力來防止應用程式崩潰。其中一種方式可能是僅對CMS部分進行擴展,因為其他兩個功能輕松處理流量負載。

然而,對於單體應用程式來說,不可能採取這種方法,這迫使你需要擴展整個系統。此外,正如前面所討論的那樣,處理複雜的應用程式並檢查在其後面工作的大團隊的效率是一場鬥爭。但幸好,有解決方案。

這就是微服務架構模式。微服務本質上是一個單獨自包含的組件,它是一個大型應用程式的組成部分。你可以將你的應用程式劃分為更小的片段,從而可以獨立地進行擴展和部署。

此外,你可以利用不同團隊和程式語言來撰寫和測試各個片段的程式碼。這也意味著你可以在多個國家運行不同團隊,在相同應用程式的不同片段上獨立工作。小團隊相對容易管理。

此外,每次對應用程式的任何片段進行更改時,你都不需要部署整個程式碼庫。

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