Prg67.ru

Онлайн вебинары
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Node js язык программирования

Всё что вам нужно знать о Node.js

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.

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 выделаят 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?

  • Когда пользователь стучится на /products особый метод или функция должна выполниться, что бы обработать запрос. Маленький кусочек кода (Ваш или фреймворка) анализирует URL-адрес запроса и ищет подходящий метод или функцию. Поток работает.
  • Теперь нужный метод или функция выполняется, так как и в первом пункте — поток работает.
  • Так как Вы хороший разработчик, Вы сохраняете все системные логи в файл, ну и конечно же, что бы быть уверенными, что роутер выполняет нужный метод/функцию — Вы так же логируете строку “Method X executing!!». Но всё это блокирующие операции ввода/вывода. Поток ждёт.
  • Все логи сохранены и следующие строки функции выполняются. Поток работает снова.
  • Время обращаться к базе данных и получать все продукты — простой запрос, вроде SELECT * FROM products , выполняет свою работу, но угадайте что? Да-да, это блокирующая операция ввода/вывода. Поток ждёт.
  • Вы получили массив или список всех продуктов, но убедитесь, что Вы всё это залогировали. Поток ждёт.
  • Теперь у Вас есть все продукты и пришло время рендерить шаблон для будущей страницы, но перед этим Вам нужно их прочитать. Поток ждёт.
  • Движок рендеринга делает свою работу и шлёт ответ клиенту. Поток работает снова.
  • Поток свободен, словно птица в небесах.

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 выделаят 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:

  • Главный поток не будет блокироваться операциями ввода/вывода.
  • Сервер будет продолжать обслуживать запросы.
  • Нам придётся работать с асинхронным кодом.

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.

Если запрашиваемый url-адрес /home , тогда используется нативный модуль fs для чтения файла home.html .

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.

  • timers: в этой фазе выполняются коллбэки, запланированные методами setTimeout() и setInterval() ;
  • pending callbacks: выполняются почти все коллбэки, за исключением событий close , таймеров и setImmediate() ;
  • idle, prepare: используется только для внутренних целей;
  • poll: ответственен за получение новых событий ввода/вывода. Node.js может блокироваться на этом этапе;
  • check: коллбэки, вызванные методом setImmediate() , выполняються на этом этапе;
  • close callbacks: например, socket.on(‘close’, . ) ;

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.

Файл же index.js отвечает за создание сервера и использует модуль prime.js для обработки каждого запроса на /primes . Число N прокидывается через строку запроса в URL-адресе.

Что бы получить первых 20 простых чисел нам нужно сделать запрос на http://localhost:8080/primes?n=20 .

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

  • Первый запрашивает 5 простых чисел каждую секунду.
  • Второй запрашивает 1000 простых чисел каждую секунду
  • Третий запрашивает 10 000 000 000 простых чисел, но…

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.

Python vs Node.js. Какой язык программирования выбрать?

Каждый проект имеет свои спецификации и требования. И когда вы создаете приложение, очень важно выбрать правильную технологию для его кодирования. В этой статье мы рассмотрим сравним Python и Node.js, чтобы узнать об их преимуществах, недостатках и вариантах использования, для того, чтобы вы могли принять обоснованное решение о том, какой из них лучше всего подходит для вашего проекта.

Почему ваш технический стек имеет значение

Вы можете попросить своих коллег о том, какую технологию выбрать, поискать Google или спросить разработчиков, какую технологию они предпочитают. Каждый источник даст вам разный ответ, но ни один из этих вариантов не скажет вам, какая технология лучше всего подходит для вашего проекта.

Языки программирования и структуры были разработаны для достижения конкретных целей проекта, и это основные критерии, на которых нужно основывать свой выбор. Не надо идти за трендами. Например, некоторые технологии лучше подходят для BigData приложений (таких как Python и R ), в то время как другие чаще используются для создания крупных настольных приложений (таких как Java и C/++/ # ).

Выбор технологии должен быть осознанным и основываться на ваших потребностях и возможностях, таких как:

  • Тип проекта: бизнес-приложение, игра, программное обеспечение для оплаты.
  • Тип продукта: динамический мессенджер или платформа для анализа данных.
  • География применения: местная, по всей стране или по всему миру.
  • Бюджет: сколько вы можете потратить на технологии и зарплату разработчиков, чтобы построить и поддержать ваш проект в долгосрочной перспективе
Читать еще:  Английский язык и программирование

Список можно продолжать, но важно учитывать все особенности вашего будущего продукта при выборе технологии, которую вы будете использовать для его создания. Сравнивая Python и Node.js для бэкэнд-разработки , мы покажем вам, как хорошие технологии отличаются своими преимуществами и областями применения.

Python: плюсы, минусы и примеры использования Python

Python — старый, но хороший. Этот язык программирования возник в начале 90-х годов и до сих пор остается одной из самых инновационных, гибких и универсальных технологий благодаря постоянно развивающимся библиотекам, превосходной документации и передовым реализациям. Например, Python является языком перехода к науке о данных, машинному обучению и проектам искусственного интеллекта. Согласно исследованию JetBrains , так будет и в ближайшие пять лет.

Python также имеет одно из крупнейших сообществ, которое способствует улучшению языка для решения современных задач, как показано на этой диаграмме.

Как и любая другая технология, у Python есть свои плюсы, минусы и конкретные области применения. Python используется для многих различных проектов, таких как платформы для мониторинга и оплаты, решения для недвижимости и безопасности, финтеха, путешествия и платформы здравоохранения. Снова и снова она доказывает, что является надежной технологией для решения всех задач, с которыми сталкиваются многие разработчики.

Плюсы Python

У Python есть много преимуществ, которые облегчают разработку в разнообразных проектах, от стартапов до крупных корпоративных платформ. Вот некоторые из самых привлекательных:

  • Python сокращает время разработки и позволяет разрабатывать MVP или прототип в ограниченные сроки, что позволяет сократить время выхода продукта на рынок. Это возможно благодаря методологии быстрой разработки Python , которая позволяет вам поддерживать несколько итераций одновременно, и принципу DRY (не повторяйся), что означает, что вы можете повторно использовать части кода.

Эти функции Python обеспечивают большую гибкость вашего проекта, поскольку вы можете обмениваться мнениями с потребителями, предлагать решения, собирать отзывы, вносить улучшения и масштабировать свой прототип в полноценное веб-приложение.

  • У Python простой синтаксис. Одна из главных причин, по которой разработчики так любят Python, заключается в том, что он имеет синтаксис, который позволяет им выражать концепции всего в нескольких строках кода и облегчает решение ошибок и отладку кода. Python — это все о читабельности кода. Он также достаточно прост для понимания клиентов, что делает сотрудничество более удобным.
  • Python обладает широким спектром инструментов и структур разработки. Sublime Text , популярный редактор кода, обеспечивает поддержку кодирования Python , а также дополнительные функции редактирования и расширения синтаксиса. Мощные веб-инфраструктуры упрощают процесс и позволяют разработчикам сосредоточиться на логике ваших приложений. Мы используем Django , который представляет собой полнофункциональную инфраструктуру для разработки всех видов приложений (простых или сложных) и (благодаря философии DRY ) оптимизирует время, необходимое для завершения проекта.
  • Имеет большое сообщество. Сравнивая Python и Node.js,Python является более зрелым языком с открытым исходным кодом и имеет одно из крупнейших пользовательских сообществ. В нем невероятное количество участников, от младших до опытных. Это означает, по крайней мере, две вещи: легко найти разработчиков, и вы получите активное, поддерживающее сообщество, которое стремится делиться решениями и улучшать язык.

Минусы Python

Python отлично подходит для большинства типов проектов, но имеет пару ограничений:

  • Python — это однопоточный язык программирования. Как и любой интерпретируемый язык, Python имеет более медленную скорость выполнения по сравнению со скомпилированными языками (такими как C или Swift ). Он может быть не лучшим выбором для приложений, в которых используется много сложных вычислений, или для любого проекта, где скорость исполнения является наиболее важным требованием (например, в торговле на высоких частотах).
  • Несмотря на то, что Python подходит для разработки серверных и настольных платформ, достаточно слабый в мобильных вычислениях. Вот почему так мало приложений для смартфонов пишется на Python.

Когда использовать Python?

Python является языком выбора для всех видов проектов, маленьких или больших, простых или сложных. Туда входят бизнес-приложения, настольные пользовательские интерфейсы, образовательные платформы, игровые и научные приложения. Что касается области применения, Python в основном используется в:

  • DataScience , включая анализ данных ( Apache Spark ), машинное обучение ( Tensorflow ) и визуализацию данных ( Matplotlib ): некоторые системы Facebook используют библиотеку инструментов анализа данных Pandas от Python ; системы распознавания лица и голоса; нейронные сети и системы глубокого обучения.
  • Веб-разработка : фреймворки веб-разработки (Django, Flask, CherryPy, Bottle)
  • Настольный графический интерфейс : программное обеспечение для обработки 2D-изображений, такие как Scribus и GIMP; программное обеспечение для 3D-анимации, такие как Cinema 4D, Maya и Blender.
  • Научные приложения : программное обеспечение для 3D-моделирования — FreeCAD, и программное обеспечение для конечных элементов — Abaqus.
  • Игры : 3D игровые движки (PySoy) и игры: Civilization-IV и Vega Strike
  • Бизнес-приложения : Reddit был переписан на Python в 2005 году, и на нем написан движок Netflix.
  • DevOps , системное администрирование и сценарии автоматизации : небольшие приложения для автоматизации простых задач
  • Парсеры, скребки и сканеры : парсер для сбора данных о прогнозах с разных веб-сайтов и отображения результатов.
  • Тестирование программного обеспечения (включая автоматические тесты) : инструменты модульного тестирования, такие как Pytest, или инструменты веб-тестирования, такие как PAMIE и Selenium.

Опрос разработчиков программного обеспечения Hackerrank: В каких целях вы используете Python?

Python — это простой, но мощный, универсальный язык программирования с расширенной документацией и высокоуровневыми средами разработки. Это язык для приложений BigData, который также подходит для бизнес-решений, образовательных платформ, научных и медицинских приложений.

Node.js: плюсы, минусы и случаи использования Node.js

Node.js — это среда, которая позволяет использовать JavaScript как для front-end, так и для back-end разработки, а также для решения проблем совместимости. Его также можно определить как язык сценариев на стороне сервера. Он был запущен в 2009 году, не так давно, и неуклонно набирает популярность.

Node.js Плюсы

Сравнивая Python и Node.js для веб-разработки, Node.js имеет несколько преимуществ, которыми он может похвастаться:

  • Node.js обеспечивает высокую производительность. Сравнивая Node.js со скоростью Python , вы обнаружите, что первая быстрее. Node.js основан на движке Google V8 , что делает его пригодным для разработки чат-ботов и аналогичных приложений реального времени.
  • Node.js позволяет разрабатывать полный стек. Вам лишь нужна команда разработчиков, которая знает JavaScript, и которые могут работать full-stack. Node.js также позволяет сократить расходы, учитывая, что на сегодняшний день существует много JavaScript разработчиков.
  • Отлично подходит для разработки приложений реального времени. Его архитектура, управляемая событиями, позволяет разрабатывать приложения чата и веб-игры.

Node.js Минусы

  • Node.jsтребует четкой архитектуры . Это среда, управляемая событиями, поэтому она может запускать несколько событий одновременно, только если они написаны хорошо.
  • Он не может поддерживать задачи с высокой загрузкой процессора . Тяжелый вычислительный запрос блокирует обработку всех других задач и замедляет работу приложения, написанного на Node. Поэтому он не подходит для проектов, основанных на BigData .
  • Не развитая документация. В отличие от Python, который имеет исчерпывающую и актуальную документацию, документация Node.js отстает. Плюс, нет никаких основных библиотек и инструментов; у него слишком много альтернатив, поэтому не всегда понятно, какой из них выбрать.

Когда использовать Node.js

Node.js — это технология для разработки приложений, таких как рекламные сервисы, игровые платформы или форумы. Он хорош для обработки проектов с множеством одновременных подключений или приложений с высокоскоростным и интенсивным вводом / выводом, а также приложений, таких как платформы повышения производительности (например, системы управления контентом), торговые площадки P2P и платформы электронной коммерции , Node используется в различных типах веб-приложений, таких как:

  • Социальные и продуктивные платформы: LinkedIn, Trello
  • Бизнес-приложения: eBay, Walmart;
  • Платежные системы: PayPal;
  • Развлекательные площадки: Netflix.

Чем хорош Node.js: практика современного веб-программирования

Каждые несколько лет браузер с HTML5 изменяется — это совершенно нормально. Важно выбрать подходящие инструменты.

Чтобы создавать приложения на HTML5, нужно постоянно осваивать новые технологии и инструменты. Браузер с HTML5 — очень изменчивая платформа. Каждые несколько лет всё опять становится с ног на голову, а набор технологий для создания современного приложения изменяется.

Node.js — один из таких «мастхэв»-средств разработки клиентских приложений. Это среда выполнения JavaScript-программ, построенная на JavaScript-движке Chrome V8. Среди прочего, Node.js позволяет запускать написанные на JavaScript программы из командной строки прямо на компьютере. Большинство инструментов разработчика клиентской части рассчитано на применение Node.js.

Почему возник Node.js и что это такое

Язык JavaScript создавался в середине девяностых компанией Mozilla как простой скриптовый язык программирования, встраиваемый в код HTML-страниц. Как вспоминает его автор Брэндан Эйх, разработчики ставили перед собой цель обеспечить «язык для склеивания» составляющих частей веб-ресурса: изображений, плагинов и Java-апплетов, который был бы удобен для веб-дизайнеров и программистов, не обладающих высокой квалификацией. Он создавался для программирования как на стороне клиента, так и на стороне сервера.

Но, как часто бывает, со временем разработчики начали использовать JavaScript совсем иначе, чем было задумано. Самый неправильно понятый в мире язык программирования в итоге стал самым популярным. К настоящему времени он лидирует в качестве средства для разработки веб-приложений на стороне клиента. Это произошло из-за того, что эволюция веба двинулась в сторону интерактивных веб-приложений, хотя Сеть не была изначально предназначена для этого, как не был предназначен и JavaScript. Пришлось приспособиться.

Новый инструментарий для веба

Для новой роли понадобился новый инструментарий. Постепенно JavaScript оброс целой инфраструктурой фреймворков, библиотек, компиляторов и протоколов. В том числе появилось несколько платформ исполнения серверных и клиентских приложений. Node.js — самая популярная из них. Эту платформу выпустил американский программист Райан Дал в 2009 году.

Программная платформа Node.js работает на движке V8, который транслирует JavaScript в машинный код. Грубо говоря, сам Node является приложением C++, которое получает на входе JavaScript-код и выполняет его.

В Node есть собственный интерфейс на C++ для взаимодействия с устройствами ввода-вывода на компьютере. То есть эта платформа фактически превращает JavaScript из специализированного скриптового языка в язык общего назначения. Это означает, что на Node.js вы можете писать любые компьютерные программы.

Событийно-ориентированный подход

Главная особенность Node.js — то, что вместо традиционной модели параллелизма на основе потоков автор выбрал событийно-ориентированный подход. Это такая парадигма программирования, в которой выполнение программ определяется событиями. Например, это действие пользователя, поступление сетевого пакета, сообщение из другой программы и т.д.

Читать еще:  Что можно программировать на python

Такой подход сильно упрощает программирование некоторых приложений, особенно при реализации удобного интерфейса ввода-вывода (I/O), как у Node.js. По легенде, идея создания Node.js пришла автору, когда он увидел полосу загрузки файлов на Flickr, которая не понимала реального процента загрузки файлов, то есть не имела обратной связи из браузера из-за отсутствия событийной привязки.

С распространением в интернете социальных сетей и других «интерактивных» сайтов резко выросла востребованность Node.js как платформы для приложений, реагирующих на действия пользователя: чатов, игр, инструментов совместной работы — теперь всё это делают на JavaScript с помощью Node.js.

Таким образом, Node.js — это событийно-ориентированный I/O фреймворк на JavaScript. Технические особенности Node.js делают приложения на его основе легковесными и эффективными. Этим и объясняется его огромная популярность.

Разработку языка координирует Фонд Node.js, который финансируется по программе поддержки свободных проектов Linux Foundation. Это свободный распределенный проект, в создании которого на безвозмездной основе участвуют тысячи разработчиков со всего мира.

Как используется Node.js

Node.js представляет собой платформу для написания JavaScript-приложений с использованием внешних библиотек.

Благодаря Node.js написанный для браузера код JavaScript получает доступ к глобальным объектам, таким как document и window, наряду с другими API и библиотеками. С помощью Node код обращается к жесткому диску, базам данных и Сети. Это делает возможным написание абсолютно любых приложений: от утилит командной строки и видеоигр до полноценных веб-серверов.

Чаще всего Node.js используется при написании веб-приложений с интенсивным вводом-выводом. Самый распространенный пример — это веб-серверы. Node.js популярен для создания приложений реального времени: чатов, коммуникационных программ и игр. Многие приложения Node.js имеют и серверную, и клиентскую части.

Пакетный менеджер npm

Важной частью Node.js является пакетный менеджер npm — Node.js Packet Manager, который устанавливается вместе с интерпретатором Node (см. ниже).

Как установить Node.js

Последнюю версию Node.js можно скачать с официального сайта nodejs.org. Для большинства пользователей рекомендуется установка версии с долговременной поддержкой (LTS). На данный момент это 8.11.2.

Установленный Node.js предоставляет две программы командной строки: node и npm. Программа node запускает софт, созданный на JavaScript. Например, напишем простую программу на JavaScript, которая выводит в консоль текст:

console.log («Skillbox test»);

Сохраним ее в файл skillbox.js. Так вот, установленная программа Node может выполнить эту программу, как и любую другую программу с js-кодом:

Как видим, команда node выполнила программу skillbox.js. Как и положено, она вывела в консоль текст «Skillbox test».

Кроме node, на компьютер устанавливается программа npm — это система управления пакетами Node, необходимая для установки свободно распространяемых инструментов из Сети. Нам как раз впоследствии понадобятся некоторые из этих инструментов, которые нужно будет скачать после установки npm. Все программы здесь скачиваются и устанавливаются стандартным путем:

Доступные пакеты и их краткое описание

Например, нам понадобится программа browser-sync для запуска примеров кода в браузере и автоматического обновления страницы при сохранении изменений в коде. Инструмент устанавливается такой командой (с параметром -g, который означает «глобальную» установку пакета для выполнения из любого каталога):

Node.js как конструктор приложений

Платформа Node.js содержит огромное количество полезных модулей, помогающих при работе с файлами и каталогами, взаимодействии по Сети и обработке событий. По текущей статистике, для Node.js выпущено более650 000 пакетов свободного программного обеспечения. То есть создание многих приложений похоже на сборку из кубиков конструктора.

Кроме node и npm, нужно еще установить редактор кода, если его у вас до сих пор нет. Есть несколько удобных редакторов, в том числе Visual Studio Code от Microsoft, Brackets от Adobe и популярный свободный редактор Atom. Все они бесплатные.

В дальнейших статьях мы изучим, как работать с Node.js, как настроить Node.js и какие еще инструменты понадобятся в процессе разработки клиентских приложений. Лучше всего начать обучение с вводного курса «JavaScript с нуля».

  • Живая обратная связь с преподавателями
  • Неограниченный доступ к материалам курса
  • Стажировка в компаниях-партнёрах
  • Дипломный проект от реального заказчика
  • Гарантия трудоустройства в компании-партнёры для выпускников, защитивших дипломные работы

«JavaScript с нуля» — практический четырехмесячный курс для тех, кто хочет научиться основам языка сценариев с индивидуальным наставником, разработать фронтенд для интерактивного веб-проекта и положить кейс к себе в портфолио. Курс идеально подойдет дизайнерам-разработчикам и начинающим программистам, кто уже знаком и умеет разрабатывать страницу на HTML и CSS, но не намерен останавливаться в изучении программирования.

Преподаватели практически «на пальцах» объяснят базовые основы синтаксиса JavaScript, научат создавать визуальные интерактивные элементы и помогут разработать первый веб-проект на JavaScript.

Python или Node.Js: какой язык программирования выбрать?

Каждый проект обладает определенными особенностями и требованиями. При создании приложения важно выбрать правильную технологию. В этой статье мы рассмотрим особенности Python и Node.js, чтобы определить, какой из них лучше всего подойдет для использования в проекте.

Значение стека технологий

ЯП и фреймворки созданы для достижения конкретных целей проекта, которые и являются основными критериями выбора. Например, некоторые технологии лучше подходят для приложений с большими данными (такие как Python и R), а другие чаще используются для создания больших настольных приложений (такие как Java и C/++/#).

Выбор технологии должен основываться на таких потребностях и возможностях, как:

  • Тип проекта: бизнес-приложение, игра, программное обеспечение для осуществления расчетов.
  • Тип продукта: динамический мессенджер или платформа для анализа данных.
  • География применения приложения: локально, по всей стране или по всему миру.
  • Бюджет: сколько вы готовы потратить на технологию и зарплату разработчиков для создания и поддержки проекта в долгосрочной перспективе.

При выборе технологии важно учитывать все особенности будущего продукта.

Python: плюсы, минусы и варианты использования

Старенький, но хороший ЯП, возникший в начале 90-х годов, который до сих пор остается одним из самых инновационных, гибких и универсальных технологий благодаря постоянно развивающимся библиотекам, превосходной документации и новейшим реализациям. Python является основным языком для науки о данных, машинного обучения и проектов искусственного интеллекта. Согласно исследованию JetBrains, он сохранит свои позиции на ближайшие пять лет.

Python также обладает одним из крупнейших сообществ, которое работает над улучшением языка для решения современных задач программирования.

Преимущества Python

У Python есть множество преимуществ, упрощающих разработку проектов, от стартапов до крупных корпоративных платформ. Рассмотрим некоторые из них:

  • Python сокращает время выхода на рынок
    С помощью Python можно разрабатывать MVP или прототип в ограниченные сроки для сокращения времени выхода на рынок (TTM). Этого можно достичь благодаря методу быстрой разработки Python, который позволяет поддерживать несколько итераций одновременно, и принципу DRY, предполагающему возможность повторного использования частей кода.

  • Простота синтаксиса Python
    Одна из главных причин любви разработчиков к Python заключается в простоте синтаксиса, с помощью которого можно выразить концепции в нескольких строках кода, что облегчает решение ошибок и отладку. Python — это о читабельности кода. Он также достаточно прост для понимания клиентами, что облегчает сотрудничество.
  • Широкий спектр инструментов разработки и фреймворков Python
    Популярный редактор кода Sublime Text обеспечивает поддержку разработки на Python, а также дополнительные функции редактирования и расширения синтаксиса. Мощные веб-фреймворки упрощают процесс и позволяют разработчикам сосредоточиться на логике приложений.
  • Большое сообщество
    В сравнении с Node.js, Python является более зрелым open-source языком и обладает одним из крупнейших сообществ с невероятным количеством участников: от новичков до опытных специалистов, которые делятся решениями и улучшают язык.

Недостатки Python

Python отлично подходит для большинства типов проектов, однако обладает несколькими ограничениями:

  • Python является однопоточным языком
    Как и любой интерпретируемый язык, Python обладает более медленной скоростью выполнения по сравнению с компилируемыми языками (такими как C или Swift). Он может быть не лучшим выбором для приложений со множеством сложных вычислений или для любого проекта, где скорость выполнения является наиболее важным требованием (например, в высокочастотном трейдинге).
  • Слабость в мобильных вычислениях
    Python отлично подходит для разработки серверных и настольных платформ, но он считается слабым в мобильных вычислениях.

Варианты использования Python

Python подходит для всех видов проектов: маленьких и больших, простых и сложных, включая бизнес-приложения, настольные пользовательские интерфейсы, образовательные платформы, игровые и научные приложения. Чаще всего Python используется в следующих случаях:

  • Наука о данных, включая анализ данных (Apache Spark), машинное обучение (Tensorflow) и визуализацию данных (Matplotlib): некоторые системы Facebook используют библиотеку инструментов для анализа данных Pandas от Python; системы распознавания лица и голоса; нейронные сети и системы глубокого обучения.
  • Веб-разработка: фреймворки веб-разработки (Django, Flask, CherryPy, Bottle).
  • Настольный GUI: программное обеспечение для обработки 2D-изображений (Scribus и GIMP), программное обеспечение для 3D-анимации (Cinema 4D, Maya и Blender).
  • Научные приложения: программное обеспечение для 3D-моделирования (FreeCAD) и программное обеспечение для анализа методом конечных элементов (Abaqus).
  • Игры: игровые 3D-движки (PySoy) и игры, такие как Civilization-IV и Vega Strike.
  • Бизнес-приложения: Reddit был переписан на Python в 2005 году, а также на нем написан движок Netflix.
  • DevOps, системное администрирование и сценарии автоматизации: небольшие приложения для автоматизации простых задач.
  • Парсеры, скраперы и поисковые роботы: парсер для сбора данных о прогнозах с разных веб-сайтов и отображения результатов.
  • Тестирование ПО (включая автоматическое тестирование): инструменты модульного тестирования (Pytest) или инструменты веб-тестирования, такие как PAMIE и Selenium.

Python — это простой, но мощный, универсальный ЯП с расширенной документацией и высокоуровневыми фреймворками для разработки.

Node.js: плюсы, минусы и варианты использования

Node.js — это среда, которая позволяет использовать JavaScript как для бэкенд, так и для фронтенд разработки, а также для решения проблем совместимости. Node.js также можно определить как язык сценариев на стороне сервера. Он был запущен в 2009 году и постепенно набирает популярность.

Преимущества Node.js

В сравнении с Python Node.js обладает следующими преимуществами для веб-разработки:

  • Node.js обеспечивает высокую производительность
    В отношении скорости Node.js быстрее, чем Python. Он основан на движке Google V8, что делает его пригодным для разработки чат-ботов и аналогичных приложений реального времени.
  • Предоставляет возможность full-stack разработки
    Для создания всего приложения потребуется лишь одна команда разработчиков, знающих JavaScript, что позволяет сократить расходы.
  • Отлично подходит для разработки приложений реального времени
    Благодаря событийно-ориентированной архитектуре можно разрабатывать чат-приложения и веб-игры.
Читать еще:  Язык программирования go самоучитель

Недостатки Node.js

  • Node.js требует чистой архитектуры
    Это событийно-ориентированная среда, поэтому она может запускать несколько событий одновременно, но только если отношения между ними хорошо прописаны.
  • Не поддерживает задачи с высокой загрузкой процессора
    Тяжелый вычислительный запрос блокирует обработку других задач и замедляет работу приложения, написанного на Node. Поэтому он не подходит для проектов, основанных на науке о данных.
  • Недостаточно развитая документация
    В отличие от Python, документация Node.js развита не достаточно. К тому же Node.js не обладает основными библиотеками и инструментами, а из-за большого количества альтернатив не всегда понятно, какой вариант стоит выбрать.

Варианты использования Node.js

Node.js — это ключевая технология для разработки приложений, таких как рекламные сервисы, игровые платформы или форумы. Он подходит для обработки проектов со множеством одновременных подключений или приложений с высокоскоростным вводом/выводом, а также таких приложений, как платформы для повышения производительности (например, системы управления контентом), торговые площадки P2P и платформы электронной коммерции. Node используется в различных типах веб-приложений, таких как:

  • Социальные платформы и платформы продуктивности: LinkedIn, Trello;
  • Бизнес-приложения: eBay, Walmart;
  • Платежные системы: PayPal;
  • Развлекательные платформы: Netflix.

Всё что вам нужно знать о Node.js

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.

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 выделаят 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?

  • Когда пользователь стучится на /products особый метод или функция должна выполниться, что бы обработать запрос. Маленький кусочек кода (Ваш или фреймворка) анализирует URL-адрес запроса и ищет подходящий метод или функцию. Поток работает.
  • Теперь нужный метод или функция выполняется, так как и в первом пункте — поток работает.
  • Так как Вы хороший разработчик, Вы сохраняете все системные логи в файл, ну и конечно же, что бы быть уверенными, что роутер выполняет нужный метод/функцию — Вы так же логируете строку “Method X executing!!». Но всё это блокирующие операции ввода/вывода. Поток ждёт.
  • Все логи сохранены и следующие строки функции выполняются. Поток работает снова.
  • Время обращаться к базе данных и получать все продукты — простой запрос, вроде SELECT * FROM products , выполняет свою работу, но угадайте что? Да-да, это блокирующая операция ввода/вывода. Поток ждёт.
  • Вы получили массив или список всех продуктов, но убедитесь, что Вы всё это залогировали. Поток ждёт.
  • Теперь у Вас есть все продукты и пришло время рендерить шаблон для будущей страницы, но перед этим Вам нужно их прочитать. Поток ждёт.
  • Движок рендеринга делает свою работу и шлёт ответ клиенту. Поток работает снова.
  • Поток свободен, словно птица в небесах.

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 выделаят 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:

  • Главный поток не будет блокироваться операциями ввода/вывода.
  • Сервер будет продолжать обслуживать запросы.
  • Нам придётся работать с асинхронным кодом.

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.

Если запрашиваемый url-адрес /home , тогда используется нативный модуль fs для чтения файла home.html .

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.

  • timers: в этой фазе выполняются коллбэки, запланированные методами setTimeout() и setInterval() ;
  • pending callbacks: выполняются почти все коллбэки, за исключением событий close , таймеров и setImmediate() ;
  • idle, prepare: используется только для внутренних целей;
  • poll: ответственен за получение новых событий ввода/вывода. Node.js может блокироваться на этом этапе;
  • check: коллбэки, вызванные методом setImmediate() , выполняються на этом этапе;
  • close callbacks: например, socket.on(‘close’, . ) ;

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.

Файл же index.js отвечает за создание сервера и использует модуль prime.js для обработки каждого запроса на /primes . Число N прокидывается через строку запроса в URL-адресе.

Что бы получить первых 20 простых чисел нам нужно сделать запрос на http://localhost:8080/primes?n=20 .

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

  • Первый запрашивает 5 простых чисел каждую секунду.
  • Второй запрашивает 1000 простых чисел каждую секунду
  • Третий запрашивает 10 000 000 000 простых чисел, но…

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector