NodeJS là gì? Tìm hiểu từ A đến Z về nền tảng mạnh mẽ này

NodeJS là gì?

Node.js là một nền tảng mã nguồn mở được xây dựng trên V8 JavaScript engine. Node.js được viết bằng C++ và JavaScript. Nền tảng này được phát triển vào năm 2009 bởi Ryan Lienhart Dahl.

Mục đích của Node.js là cung cấp một môi trường chạy ứng dụng web hiệu quả và không đồng bộ. Nền tảng này sử dụng mô hình I/O không chặn, cho phép xử lý nhiều yêu cầu cùng lúc mà không bị tắc nghẽn.

Ý nghĩa đằng sau tên gọi Node.JS

Ban đầu, tác giả đặt tên dự án là web.js vì mục đích đơn thuần là sử dụng như một ứng dụng web thay cho Apache hay các server khác. Tuy nhiên, dự án nhanh chóng phát triển vượt qua khả năng của một web server thông thường và trở thành một nền tảng đa mục đích. Vì vậy, sau này dự án được đổi tên thành Node.JS và sử dụng đến hiện nay.

Các thành phần của Node.JS

Để hiểu rõ hơn về Node.JS, cần nắm bắt một số thuật ngữ cơ bản như I/O, không đồng bộ, không chặn, sự kiện và lập trình hướng sự kiện.

Module

Module trong Node.js giống như các gói thư viện nhỏ, chứa các hàm, đối tượng và lớp được viết sẵn để thực hiện các tác vụ cụ thể. Điều này giúp phát triển ứng dụng trở nên mô-đun hóa và dễ quản lý. Để sử dụng một module, chỉ cần dùng hàm require().

Ví dụ:

const http = require('http'); 

Một số module thường được sử dụng trong ứng dụng web:

Bảng điều khiển

Là module hỗ trợ gỡ lỗi trong ứng dụng JavaScript, cho phép in thông tin quan trọng ra console với console.log().

Ví dụ:

console.log('Hello, world!'); 

Cluster

Cluster cho phép tạo nhiều tiến trình con (worker), giúp tận dụng tối đa tài nguyên CPU, cân bằng tải và tăng hiệu suất. Các tiến trình này chia sẻ cùng một cổng máy chủ.

Đối tượng toàn cục

Trong Node.JS, các đối tượng toàn cục là những biến hoặc hàm có sẵn trong mọi module và có thể sử dụng trực tiếp mà không cần khai báo lại.

Xử lý lỗi

Bốn loại lỗi phổ biến trong Node.JS:

• Lỗi JavaScript: Do cú pháp không hợp lệ hoặc lỗi thời gian chạy (EvalError, SyntaxError, TypeError,…)
• Lỗi hệ thống: Do vấn đề cấp hệ thống, như tệp không tồn tại, socket đóng,...
• Lỗi người dùng: Do logic hoặc đầu vào sai từ người dùng
• Lỗi assertion: Vi phạm điều kiện logic mong đợi

Streaming (Luồng)

Streaming là dòng dữ liệu liên tục được truyền từ nguồn đến đích.

Bốn loại luồng chính:

• Luồng đọc
• Luồng ghi
• Luồng duplex
• Luồng chuyển đổi

Ví dụ: Khi xem video trực tuyến, dữ liệu được truyền từ server đến trình duyệt theo dạng luồng.

Buffer (Bộ nhớ đệm)

Buffer là cấu trúc dữ liệu dùng để lưu trữ và thao tác hiệu quả với dữ liệu nhị phân.

Tên miền (Domain)

Module tên miền giúp xử lý và ngăn chặn lỗi tiềm ẩn trong ứng dụng thông qua:

• Liên kết nội bộ: tích hợp bộ phát lỗi trực tiếp vào mã nguồn
• Liên kết bên ngoài: thêm thủ công bộ phát lỗi qua cấu hình hệ thống

DNS

Module DNS cho phép phân giải tên miền thành địa chỉ IP.

• dns.resolve(): Kết nối mạng với máy chủ DNS để phân giải
• dns.lookup(): Phân giải không cần kết nối mạng, dùng cho cache hoặc môi trường offline

Debugger (Trình gỡ lỗi)

Sử dụng trình gỡ lỗi tích hợp bằng lệnh:

node inspect myscript.js 

Ưu và nhược điểm của Node.JS

Ưu điểm

• I/O hướng sự kiện không đồng bộ, xử lý nhiều yêu cầu đồng thời
• Sử dụng JavaScript – dễ học và phổ biến
• Dùng chung code giữa client và server
• Hệ sinh thái NPM và module phát triển mạnh
• Cộng đồng hỗ trợ tích cực
• Cho phép stream các file kích thước lớn

Nhược điểm

• Khả năng mở rộng hạn chế, khó tận dụng mô hình đa lõi
• Khó thao tác với cơ sở dữ liệu quan hệ
• Callback lồng nhau nhiều, dễ gây khó khăn khi quản lý mã
• Yêu cầu kiến thức vững về JavaScript
• Không phù hợp với tác vụ đòi hỏi nhiều CPU

Những ứng dụng nên viết bằng Node.JS

• Ứng dụng trò chuyện thời gian thực: Xử lý giao tiếp nhanh, mở rộng tốt, dễ tích hợp chatbot và thông báo đẩy
• Internet of Things (IoT): Phù hợp với dữ liệu nhỏ, xử lý đồng thời nhanh
• Truyền dữ liệu: Netflix sử dụng Node.JS để stream dữ liệu nhanh chóng
• SPA phức tạp: Tối ưu yêu cầu nền nhờ vòng lặp sự kiện
• Ứng dụng REST API: Dùng JavaScript ở cả frontend/backend, dễ tích hợp Express.js, Koa

Một số thuật ngữ liên quan đến Node.JS

I/O

I/O (Input/Output) nói về sự tương tác không đồng bộ của chương trình với hệ thống như đọc/ghi dữ liệu, tạo yêu cầu HTTP, truy vấn cơ sở dữ liệu,…

Không đồng bộ

Không đồng bộ (Asynchronous) nghĩa là chương trình có thể tiếp tục thực hiện các tác vụ khác mà không cần chờ một tác vụ hoàn thành.

Không chặn

Không chặn (Non-blocking) cho phép chương trình tiếp tục chạy trong khi một tác vụ đang xử lý, tăng hiệu suất và khả năng xử lý đồng thời.

Sự kiện và lập trình hướng sự kiện

Sự kiện là các tương tác từ người dùng hoặc hệ thống. Lập trình hướng sự kiện giúp chương trình phản ứng theo các sự kiện thay vì thực thi theo thứ tự cố định.

Các tính chất của Node.JS

Không đồng bộ và hướng sự kiện

Node.JS hoạt động hiệu quả với I/O nhờ mô hình không đồng bộ và hướng sự kiện. Các phản hồi được theo dõi linh hoạt, đảm bảo hiệu suất và xử lý đồng thời.

Kiến trúc đơn luồng

Node.JS sử dụng một luồng chính duy nhất, kết hợp vòng lặp sự kiện để xử lý nhiều yêu cầu mà không bị chặn bởi I/O, rất phù hợp cho ứng dụng thời gian thực và I/O-bound.

Những kết luận sai lầm về Node.JS

• NodeJS là một nền tảng, không phải là một framework web
• NodeJS không phải là ngôn ngữ lập trình, mà là môi trường runtime cho JavaScript
• NodeJS có thể dùng cho cả frontend lẫn backend nhờ vào các framework như Express.js, Meteor.js
• Một số stack phổ biến như MERN dùng NodeJS cho backend và tái sử dụng thành phần giữa frontend – backend

Top 5 framework của NodeJS cho lập trình viên

1. Hapi.js

Framework mã nguồn mở dùng cho API quy mô lớn, nổi bật với tính năng xác thực, lưu nhật ký, caching và bảo mật cao.

2. Express.js

Framework linh hoạt, đơn giản, phù hợp xây dựng ứng dụng web đơn trang, đa trang, di động.

3. Koa.js

Được phát triển bởi nhóm tạo ra Express.js, có hệ thống middleware mạnh mẽ, dễ mở rộng và tương tác.

4. Sails.js

Framework MVC phổ biến, đơn giản hóa quá trình xây dựng ứng dụng Node.js cho doanh nghiệp, cấu trúc giống Ruby on Rails.

5. Meteor.js

Kết hợp Node.js với frontend framework (React, Angular…), tích hợp MongoDB và hỗ trợ đa nền tảng.

Những công ty lớn đang sử dụng NodeJS

• Netflix: Xây dựng ứng dụng truyền dữ liệu thời gian thực, mở rộng tốt
• Walmart: Sử dụng NodeJS để xử lý nhiều request cùng lúc, phù hợp với hệ thống lớn
• Uber: Ứng dụng đặt xe toàn cầu, tận dụng mô hình I/O không đồng bộ
• NASA: Tối ưu hóa truy cập và xử lý dữ liệu phức tạp
• Paypal: Xây dựng hệ thống thanh toán trực tuyến, xử lý dữ liệu lớn
• Medium: Nền tảng xuất bản nội dung sử dụng NodeJS cho backend
• Ngoài ra còn có: Twitter, Spotify, eBay, Reddit, Linkedin,…

Hướng dẫn cài đặt và khai báo cho Node.JS

Cài đặt Node.JS

• Bước 1: Tải từ website chính thức
• Bước 2: Kiểm tra bằng lệnh node -v
• Bước 3: Tạo thư mục và file Project.js, ví dụ:

console.log('Hello World'); 

• Mở terminal, chạy lệnh:

node Project.js 

Khai báo biến và hằng trong Node.JS

• Khai báo biến:

var variable_name = value; variable_name = value; 

• Khai báo hằng:

const constant_name = value; 

Cấu trúc rẽ nhánh:

if (điều kiện) { // lệnh nếu điều kiện đúng } else { // lệnh nếu điều kiện sai } 

Lời kết

NodeJS là một môi trường lập trình phổ biến, phù hợp cho các ứng dụng cần xử lý nhiều request đồng thời. Với I/O non-blocking đơn luồng và khả năng mở rộng mạnh mẽ, NodeJS là lựa chọn lý tưởng cho ứng dụng thời gian thực, streaming và các API phức tạp. Hy vọng bài viết giúp bạn hiểu rõ NodeJS là gì và ứng dụng hiệu quả trong công việc. Chúc bạn thành công.