Node JS là gì? Tổng quan kiến thức cần biết về các thành phần có trong Node Js

Node JS là gì? Đây là nền tảng giúp xây dựng các ứng dụng thời gian thực, API và cả các ứng dụng di động sử dụng JavaScript. Node JS có một kiến trúc đơn luồng không đồng bộ giúp xử lý đồng thời nhiều yêu cầu mà không bị chặn lại. Trong bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu thêm kiến thức về Node Js nhé!

Node Js là gì?

Nếu bạn đang thắc mắc Node Js là gì thì trên thực tế, đây là một môi trường chạy mã JavaScript phía máy chủ (server-side) và là một phần của runtime environment V8 JavaScript engine của Google Chrome. Với Node Js, bạn có thể viết mã JavaScript để xây dựng cả phía máy chủ và phía khách hàng ở môi trường web. Để hiểu rõ hơn về định nghĩa này, bạn có thể chia Node Js thành các khái niệm nhỏ như sau:

Node Js là mã nguồn mở

Node Js là một dự án mã nguồn mở và được cung cấp công khai. Điều này có nghĩa là mã nguồn của Node Js có sẵn cho mọi người xem, sửa đổi và phát triển theo nhu cầu của họ.

Cộng đồng mã nguồn mở giúp đảm bảo rằng Node Js luôn được cập nhật, bảo mật và có tính ổn định cao. Điều này cũng tạo điều kiện cho các nhà phát triển có thể chia sẻ kiến thức, giải pháp và tài liệu với nhau, từ đó, thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ của Node Js.

Node Js hỗ trợ đa nền tảng

Node Js được xây dựng bằng ngôn ngữ C++ và có thể biên dịch, chạy trên nhiều nền tảng khác nhau. Các phiên bản Node Js đã được dịch có sẵn cho các hệ điều hành phổ biến, đi kèm với bản cài đặt và tài liệu hướng dẫn chi tiết. 

Việc Node Js được hỗ trợ đa nền tảng giúp cho nhu cầu phát triển, triển khai ứng dụng trở nên linh hoạt và tiện lợi. Bạn có thể xây dựng và chạy ứng dụng Node Js trên máy tính cá nhân hoặc máy chủ chạy hệ điều hành Linux, macOS hoặc Windows mà không phải lo lắng về khả năng tương thích.

Node Js là môi trường thời gian chạy mã JavaScript

Node Js còn được xây dựng trên công cụ JavaScript của Chrome, gọi là V8 Engine. V8 Engine là một công cụ mạnh mẽ, có tính tối ưu hóa cao để biên dịch và chạy mã JavaScript nhanh chóng. Node Js sẽ sử dụng V8 Engine để biên dịch và chạy mã JavaScript trên máy chủ.

Với Node Js, bạn có thể xây dựng các ứng dụng backend, API, máy chủ web và nhiều loại ứng dụng khác bằng JavaScript. Điều này cho phép bạn sử dụng cùng một ngôn ngữ lập trình trong cả phía máy chủ và phía khách hàng, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong việc học và phát triển ứng dụng.

Các thuật ngữ liên quan đến Node Js

Một số người dùng cũng thắc mắc về các thuật ngữ liên quan đến Node Js là gì? Thực tế, những định nghĩa có sự liên đới với Node Js không quá khó để tìm hiểu, cụ thể như sau:

I/O (input/output)

I/O (input/output) là thuật ngữ chỉ các hoạt động tương tác của chương trình với hệ thống ngoại vi, bao gồm đọc hoặc ghi dữ liệu đến disk, truy cập mạng, tương tác với cơ sở dữ liệu. Ví dụ, một ứng dụng web có thể đọc dữ liệu từ cơ sở dữ liệu để hiển thị trang web cho người dùng hoặc gửi yêu cầu HTTP để truy cập dữ liệu từ máy chủ.

Hoạt động I/O thường chậm hơn so với các hoạt động trực tiếp trên bộ nhớ hoặc CPU. Do đó, việc quản lý I/O một cách hiệu quả là điều quan trọng để xây dựng các ứng dụng có hiệu suất cao.

Không đồng bộ (Asynchronous)

Lập trình không đồng bộ thường được sử dụng trong các tình huống mà việc chờ đợi hoàn thành của một tác vụ có thể làm gián đoạn quá trình thực thi của chương trình, ví dụ như khi gửi yêu cầu mạng, đọc hoặc ghi dữ liệu từ disk hay truy vấn cơ sở dữ liệu.

Trong Node Js, lập trình không đồng bộ được hỗ trợ mạnh mẽ bằng cách sử dụng callback, promise và async/await. Những cơ chế này giúp việc xử lý các hoạt động I/O trở nên hiệu quả và không gây trì hoãn trong quá trình thực thi chương trình.

Không chặn (Non-blocking)

Trong môi trường non - blocking, khi một tác vụ được gọi, chương trình sẽ tiếp tục thực hiện các tác vụ khác mà không chờ đợi tác vụ ban đầu hoàn thành. Điều này giúp đảm bảo tiến độ chương trình không bị chặn và có thể tiếp tục thực thi các tác vụ khác trong quá trình chờ đợi kết quả của tác vụ non - blocking.

Ở Node Js, việc sử dụng các phương pháp non - blocking như callback, promise và async/await cho phép chương trình tiếp tục xử lý các tác vụ khác trong quá trình chờ đợi kết quả của những tác vụ không đồng bộ như I/O hoặc yêu cầu mạng. Điều này hỗ trợ tăng hiệu suất làm việc và khả năng phản hồi của ứng dụng.

Tính chất của Node Js

Tính chất của Node Js là gì cũng là thông tin mà bạn cần tìm hiểu nếu muốn sử dụng nền tảng phát triển ứng dụng này hiệu quả hơn. Cụ thể, Node Js sẽ có một số tính chất quan trọng như sau: 

Không đồng bộ về bản chất và Hướng sự kiện 

Node Js được thiết kế để hoạt động theo cơ chế không đồng bộ và hướng sự kiện. Điều này có nghĩa là các yêu cầu API trong Node Js không chờ đợi cho đến khi nhận được phản hồi từ API trước, thay vào đó, nền tảng sẽ chuyển đến xử lý các yêu cầu tiếp theo mà không bị gián đoạn. 

Cơ chế hướng sự kiện trong Node Js cho phép xử lý đồng thời nhiều yêu cầu và sự kiện mà không khiến chương trình bị chặn. Điều này giúp tăng tính mở rộng và hiệu suất của ứng dụng hiệu quả hơn. 

Kiến trúc đơn luồng (Single Threaded Architecture)

Node Js hoạt động trên một luồng duy nhất và sử dụng mô hình vòng lặp sự kiện đơn luồng (single threaded event loop model). Mô hình vòng lặp sự kiện đơn luồng cho phép Node Js thực hiện các hoạt động I/O không chặn mặc dù JavaScript là đơn luồng. Thay vì chờ đợi sự hoàn thành của một hoạt động I/O, Node Js sẽ gửi yêu cầu I/O đến hệ điều hành và sau đó tiếp tục thực hiện những tác vụ khác có trong vòng lặp của sự kiện. Khi hoạt động I/O hoàn thành, Node Js sẽ nhận được một callback để xử lý kết quả. Mô hình này giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và tăng hiệu suất của ứng dụng. 

Ưu điểm của Node Js

Node Js mang đến nhiều lợi ích trong việc phát triển và xây dựng ứng dụng trong lập trình, cụ thể như sau:

Có thể mở rộng

Node Js hoạt động không đồng bộ và xử lý yêu cầu đồng thời cùng một lúc hiệu quả. Điều này giúp tăng hiệu suất và khả năng mở rộng của ứng dụng. 

Node Js cũng hỗ trợ các tính năng phân vùng và phân tán ứng dụng. Bằng cách sử dụng các tiến trình con, Node Js cho phép tạo ra các phiên bản ứng dụng riêng biệt để đáp ứng nhu cầu của khách hàng hoặc phục vụ những đối tượng mục tiêu khác nhau. Điều này giúp ứng dụng được phân chia thành các phần nhỏ hơn và chạy trên nhiều tiến trình, tận dụng sức mạnh của hệ thống, từ đó, tăng khả năng mở rộng.

Thời gian thực thi code nhanh

Thời gian thực thi code của Node Js nhanh hơn nhờ sử dụng công cụ thời gian chạy (runtime engine) JavaScript V8. Đây là công cụ cùng sử dụng trong trình duyệt Google Chrome. Trình thời gian chạy JavaScript V8 của Google Chrome có khả năng biên dịch mã JavaScript thành mã máy trực tiếp, thay vì thông dịch mã JavaScript như các trình thời gian chạy khác. Điều này giúp mã JavaScript chạy nhanh hơn và tối ưu hóa hiệu suất.

Khả năng tương thích trên nhiều nền tảng

Node Js có khả năng tương thích trên nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm Windows, UNIX, LINUX, MacOS và các thiết bị di động khác. Node Js được phát triển để có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau mà không cần thay đổi mã nguồn. Điều này cho phép lập trình viên phát triển ứng dụng Node Js trên mọi nền tảng hoặc triển khai trên nền tảng khác mà không cần lo lắng về vấn đề có tương thích hay không. 

Truyền dữ liệu nhanh

Khi xử lý dữ liệu, Node Js sử dụng mô hình không đồng bộ và non - blocking I/O nên giúp giải quyết các yêu cầu đồng thời mà không cần chờ đợi quá trình hoàn thành của yêu cầu trước đó. Điều này giúp giảm thời gian chờ và tăng tốc độ xử lý dữ liệu hiệu quả. 

Node Js cũng hỗ trợ xử lý tệp tin tốt hơn. Thay vì đọc toàn bộ tệp vào bộ nhớ trước khi xử lý, nền tảng này cho phép lập trình viên xử lý tệp tin theo từng mảnh (chunk), giúp giảm tải trọng bộ nhớ và nâng cao hiệu suất làm việc.

Tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí

Node Js đi kèm với NPM (Node Package Manager) - một kho lưu trữ các module và thư viện mã nguồn mở phong phú. NPM cho phép các nhà phát triển dùng các module đã có sẵn để tái sử dụng code và thêm các chức năng đa dạng vào ứng dụng của mình.

Ngoài ra, việc sử dụng NPM cũng giúp giảm chi phí phát triển. Vì NPM là một kho lưu trữ mã nguồn mở nên các module và thư viện trong đó thường miễn phí hoặc có giá thành rất thấp. 

Thành phần của Node Js 

Bên cạnh tìm hiểu định nghĩa về Node Js là gì, bạn cũng cần biết rõ chi tiết về các thành phần của nền tảng này để việc ứng dụng vào thực tế mang lại hiệu suất làm việc như bạn mong đợi. Cụ thể, Node Js sẽ có những thành phần chính như sau:

Module

Trong Node Js, module là một tập hợp các hàm, lớp và đối tượng JavaScript được tổ chức và sắp xếp lại để sử dụng trong ứng dụng. Module giúp tách biệt code thành các thành phần nhỏ hơn để dễ quản lý và tái sử dụng. 

Để sử dụng một module trong ứng dụng Node Js, bạn sử dụng hàm require() và điền vào tên của module trong dấu ngoặc đơn. Ví dụ, nếu bạn muốn sử dụng module express trong ứng dụng Node Js, bạn có thể import như sau: const express = require('express');

Bảng điều khiển (Console)

Trong Node Js còn có một module được gọi là console mà cung cấp các phương pháp để gỡ lỗi và in ra các tin nhắn trên thiết bị stdout và stderr.

Module console trong Node Js cung cấp các phương thức như log(), error(), warn(), info() và nhiều hơn nữa để in ra các tin nhắn trên bảng điều khiển. Ví dụ, bạn có thể sử dụng phương thức log() để in ra một tin nhắn đơn giản trên bảng điều khiển như sau: console.log('Hello, World!');

Cụm (Cluster)

Cụm (cluster) là một module cho phép thực hiện đa luồng (multithreading) bằng cách tạo ra các tiến trình con (child processes) chạy đồng thời để xử lý các yêu cầu. Mỗi tiến trình con trong cụm sẽ chia sẻ cùng một cổng máy chủ (server port) và có thể được phân công xử lý các yêu cầu từ người dùng. Điều này giúp tăng hiệu suất và khả năng đáp ứng của ứng dụng hiệu quả hơn. 

Đối tượng toàn cục (Global)

Node Js cung cấp một số đối tượng toàn cục (global objects) mà bạn có thể sử dụng trong tất cả các module như global, process, __dirname,... Các đối tượng toàn cục này có sẵn trong hầu hết module của nền tảng và bạn có thể sử dụng ở mọi thời điểm mà không cần import bất kỳ module nào.

Luồng (Streaming)

Luồng (streaming) trong Node Js là một đối tượng cho phép bạn xử lý dữ liệu liên tục (continuous data). Có bốn loại luồng trong nền tảng này như sau:

• Readable Stream: Đây là loại luồng mà dữ liệu có thể được đọc từ hệ thống nguồn, chẳng hạn như tệp tin, kết nối mạng, hoặc luồng dữ liệu khác.
• Writable Stream: Loại luồng này giúp dữ liệu có thể được ghi vào.
• Duplex Stream: Đây là loại luồng mà bạn có thể đọc, ghi dữ liệu nhờ vào việc kết hợp cả tính năng của Readable Stream và Writable Stream.
• Transform Stream: Loại luồng này có thể giúp bạn thực hiện các thao tác chuyển đổi dữ liệu trong quá trình đọc hoặc ghi.

Miền (Domain)

Module miền được sử dụng để xử lý các lỗi không được bắt trong các callback của Node Js. Nền tảng sẽ cung cấp cơ chế để gắn các bộ phát lỗi (error emitters) vào các miền (domain) riêng biệt, cho phép xử lý các lỗi xảy ra trong miền đó. Module miền cung cấp hai phương pháp để chặn các lỗi: 

• Liên kết nội bộ (Implicit Binding): Khi một miền được kích hoạt, bộ phát lỗi được gắn vào miền tạo ra tự động. Bất kỳ lỗi nào xảy ra trong miền sẽ được tự gửi đến bộ phát lỗi được gắn vào miền đó.
• Liên kết bên ngoài (Explicit Binding): Bộ phát lỗi có thể được thêm vào miền bằng cách sử dụng phương thức domain.add(emitter) của đối tượng miền. Điều này cho phép xác định rõ ràng bộ phát lỗi nào sẽ xử lý các lỗi trong miền đó.

DNS

DNS trong Node Js cung cấp các phương thức để thực hiện phân giải tên (DNS resolution) và kết nối với máy chủ DNS. Có hai phương pháp chính để thực hiện phân giải tên bằng DNS:

• dns.resolve(): Phương thức resolve() được sử dụng để phân giải tên thành các địa chỉ IP hoặc các bản ghi DNS khác. Kết quả trả về có thể là một mảng IP hoặc các bản ghi DNS tương ứng với tên miền được cung cấp.
• dns.lookup(): Phương thức lookup() được sử dụng để thực hiện phân giải tên mà không cần kết nối mạng. Kết quả có thể là một địa chỉ IP cụ thể hoặc một đối tượng với thông tin phân giải.

Trình gỡ lỗi (Debugger)

Node Js cung cấp một trình gỡ lỗi tích hợp (built-in debugger) cho việc gỡ lỗi ứng dụng trên nền tảng. Để sử dụng trình gỡ lỗi tích hợp của Node Js, bạn có thể sử dụng từ khóa --inspect trước tên tệp JavaScript khi chạy ứng dụng Node Js trong thiết bị đầu cuối (terminal). Ví dụ: node --inspect app.js.

Lời kết

Hy vọng bài viết này đã đem đến cho bạn những thông tin hữu ích về Node Js và các thành phần chính của nền tảng này. Node Js có nhiều ưu điểm khi phát triển ứng dụng web, giúp tạo ra các phần mềm có hiệu suất cao và có khả năng mở rộng. Những lợi ích này đã định vị Node Js như một công cụ mạnh mẽ để xây dựng ứng dụng có hiệu suất cao, giúp đồng bộ hóa code giữa phía máy chủ và phía máy khách.

Xem thêm: 

• JDK là gì? Tìm hiểu các thông tin về Java Development Kit cho người mới bắt đầu
• Script là gì? Nhận diện và phân biệt Script trong hệ thống ngôn ngữ máy tính hiện nay

Nếu bạn đang muốn mua một chiếc Macbook để có thể phục vụ cho công việc lập trình của mình, bạn hãy ghé đến FPT Shop ngay nhé, ở đây phân phối các mặt hàng của Apple với chất lượng đảm bảo và giá cả phải chăng. 

Macbook