Node.js

Pętla zdarzeń (Event Loop) to serce architektury Node.js. Jest to mechanizm, który pozwala Node.js na obsługę ogromnej liczby jednoczesnych operacji I/O (wejścia/wyjścia) w sposób nieblokujący, mimo bycia środowiskiem jednowątkowym. Pętla ta działa w sposób ciągły, przechodząc przez kilka zdefiniowanych faz w każdej 'iteracji'. Najważniejsze z nich to: 1. Timers: Wykonywane są tutaj callbacki ustawione przez `setTimeout()` i `setInterval()`. 2. Pending Callbacks: Wykonywane są callbacki odroczone z poprzednich operacji I/O. 3. Poll: To najważniejsza faza. Node.js pobiera nowe zdarzenia I/O (np. przychodzące żądanie sieciowe, zakończony odczyt z pliku) i umieszcza ich callbacki w kolejce do wykonania. Jeśli nie ma żadnych zdarzeń, Node.js może tutaj 'poczekać' (zablokować się na chwilę). 4. Check: Callbacki ustawione przez `setImmediate()` są wykonywane w tej fazie, zaraz po fazie 'poll'. 5. Close Callbacks: Wykonywane są tutaj callbacki zdarzeń zamknięcia (np. `socket.on('close', ...)`). Dzięki temu, gdy Node.js czeka na zakończenie operacji I/O, jego jedyny wątek nie jest blokowany i może obsługiwać inne żądania, co zapewnia wysoką skalowalność.

Różnica ta jest fundamentalna dla zrozumienia filozofii Node.js. • Operacja blokująca (Synchronous) I/O: - Gdy jest wywoływana, zatrzymuje dalsze wykonywanie kodu JavaScript do momentu jej zakończenia. Wątek jest 'zablokowany' i nie może w tym czasie robić nic innego. - Przykład: `const data = fs.readFileSync('/file.txt');` – kod zatrzyma się, dopóki cały plik nie zostanie odczytany. - W Node.js należy unikać operacji blokujących za wszelką cenę, ponieważ blokują one całą pętlę zdarzeń, uniemożliwiając obsługę innych użytkowników. • Operacja nieblokująca (Asynchronous) I/O: - Gdy jest wywoływana, operacja I/O jest inicjowana, a sterowanie natychmiast wraca do kodu JavaScript, który może wykonywać dalsze instrukcje. - Operacja I/O odbywa się w tle (obsługiwana przez system operacyjny). Po jej zakończeniu, do pętli zdarzeń dodawana jest funkcja zwrotna (callback), która zostanie wykonana, gdy tylko będzie to możliwe. - Przykład: `fs.readFile('/file.txt', (err, data) => { ... });` - Architektura Node.js jest zbudowana wokół nieblokującego I/O, co pozwala na obsługę tysięcy jednoczesnych połączeń przy użyciu jednego wątku.

Middleware w Express.js to funkcja, która ma dostęp do obiektu żądania (`req`), obiektu odpowiedzi (`res`) oraz następnej funkcji middleware w cyklu żądanie-odpowiedź (`next`). Aplikacja Express to w dużej mierze łańcuch (potok) funkcji middleware. Gdy przychodzi żądanie, przechodzi ono przez kolejne middleware'y w zdefiniowanej kolejności. Każdy middleware może: 1. Wykonać dowolny kod. 2. Dokonać zmian w obiektach `req` i `res` (np. dodać dane użytkownika do `req`). 3. Zakończyć cykl żądanie-odpowiedź (wysyłając odpowiedź do klienta). 4. Wywołać następny middleware w łańcuchu za pomocą funkcji `next()`. Typowe zastosowania middleware: • Logowanie: Zapisywanie informacji o każdym przychodzącym żądaniu. • Parsowanie ciała żądania: np. `express.json()` do parsowania danych w formacie JSON. • Autentykacja i autoryzacja: Sprawdzanie, czy użytkownik jest zalogowany i ma uprawnienia do danego zasobu. • Obsługa błędów: Specjalny typ middleware do centralnej obsługi błędów w aplikacji. Middleware to potężny i elastyczny mechanizm, który pozwala na budowanie modułowych i łatwych w rozszerzaniu aplikacji webowych.

Zarządzanie zależnościami w Node.js jest kluczowe dla tworzenia powtarzalnych i stabilnych aplikacji. Odbywa się to za pomocą menedżera pakietów, którym najczęściej jest npm (domyślnie instalowany z Node.js) lub yarn. Proces ten opiera się na dwóch kluczowych plikach: • `package.json`: To 'manifest' projektu. Jest to plik JSON, który zawiera metadane o projekcie (nazwa, wersja) oraz, co najważniejsze, listę zależności. Zależności są podzielone na: - `dependencies`: Pakiety niezbędne do działania aplikacji na produkcji. - `devDependencies`: Pakiety potrzebne tylko w trakcie developmentu (np. narzędzia do testowania, lintery). • `package-lock.json` (lub `yarn.lock`): Ten plik jest generowany automatycznie i nigdy nie powinien być edytowany ręcznie. Zapisuje on dokładne wersje wszystkich zainstalowanych pakietów i ich zależności. Jego rolą jest zapewnienie deterministycznych i powtarzalnych instalacji. Dzięki niemu, każdy deweloper w zespole oraz serwer produkcyjny, po uruchomieniu `npm install`, otrzyma identyczny zestaw pakietów, co zapobiega problemom typu 'u mnie działa'.

To dwa różne systemy modułów w ekosystemie JavaScript, które różnią się składnią i sposobem działania. • CommonJS (`require`/`module.exports`): - To oryginalny system modułów w Node.js. - Jest dynamiczny: `require()` to funkcja, którą można wywołać w dowolnym miejscu kodu, nawet warunkowo. - Jest synchroniczny: Gdy `require()` jest wywoływane, wykonanie kodu jest blokowane do czasu wczytania i wykonania modułu. To dobrze sprawdza się na serwerze, gdzie dostęp do plików jest szybki. • ES Modules (`import`/`export`): - To oficjalny standard modułów wbudowany w język JavaScript, wprowadzony w ES6. - Jest statyczny: Instrukcje `import` i `export` muszą znajdować się na najwyższym poziomie modułu i są analizowane przed wykonaniem kodu. Pozwala to na optymalizacje, takie jak tree-shaking (usuwanie nieużywanego kodu). - Jest asynchroniczny, co jest kluczowe w środowisku przeglądarki. W nowoczesnym Node.js wspierane są oba systemy. Można włączyć obsługę ES Modules, ustawiając `"type": "module"` w `package.json` lub używając rozszerzenia plików `.mjs`. Wybór zależy od projektu, ale ES Modules są postrzegane jako przyszłość.

Strumienie (Streams) to jeden z fundamentalnych konceptów w Node.js. Są to obiekty, które pozwalają na odczytywanie lub zapisywanie danych w sposób ciągły, fragment po fragmencie (chunks), zamiast wczytywania całej zawartości do pamięci naraz. Wyobraźmy sobie, że chcemy przetworzyć plik wideo o rozmiarze 5 GB. Próba wczytania go w całości do pamięci za pomocą `fs.readFileSync()` najprawdopodobniej zakończyłaby się błędem `OutOfMemory`. Strumienie rozwiązują ten problem. Używając `fs.createReadStream()`, możemy odczytywać plik kawałek po kawałku, przetwarzać każdy fragment i od razu przekazywać go dalej (np. wysyłać przez sieć), nie przechowując nigdy całego pliku w pamięci. Główne typy strumieni: • Readable: Do odczytywania danych (np. plik, żądanie HTTP). • Writable: Do zapisywania danych (np. plik, odpowiedź HTTP). • Duplex: Strumienie do odczytu i zapisu (np. gniazdo sieciowe). • Transform: Strumienie, które modyfikują dane w trakcie ich przepływu (np. kompresja gzip). Użycie strumieni jest niezwykle wydajne pod względem pamięci i jest kluczowe przy obsłudze dużych plików, streamingu wideo/audio czy przetwarzaniu dużych ilości danych sieciowych.