📌Розуміння Node.js та інших технологій

1️⃣ Традиційні сервери (на основі потоків) vs. Node.js (на основі подій)

У більшості традиційних веб-серверів, таких як Apache (PHP, Java, Python-сервери тощо), кожен вхідний запит створює новий потік. Це означає:

  • якщо 1000 користувачів запитують веб-сторінку, сервер створює 1000 окремих потоків.
  • Кожен потік споживає ресурси ЦП та пам'ять.
  • Занадто багато запитів -> перевантаження ЦП -> сервер виходить з ладу!

🔥Приклад: Багатопотоковий сервер (Традиційний підхід — Java)

import java.io.*;  
import java.net.*;  

public class MultiThreadedServer extends Thread {  
 private Socket socket;  

 public MultiThreadedServer(Socket socket) {  
 this.socket = socket;  
 }  

 public void run() {  
 try {  
 PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);  
 out.println("Hello, Client!");  
 socket.close();  
 } catch (IOException e) {  
 e.printStackTrace();  
 }  
 }  

 public static void main(String[] args) throws IOException {  
 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5000);  
 while (true) {  
 Socket clientSocket = serverSocket.accept();  
 new MultiThreadedServer(clientSocket).start(); // Створює новий потік на кожен запит  
 }  
 }  
}

⚡Проблема?

  • Кожен запит створює новий потік ( new MultiTreadedServer(clientSocket).start(); );
  • Більше користувачів = Більше потоків = Більше використання пам'яті = сервер може вийти з ладу!

Переваги систем на основі потоків:

  1. Паралелізм: Можна використовувати кілька ядра ЦП. Це означає, що якщо ваш додаток інтенсивно використовує ЦП (важкі обчислення), кілька потоків можуть працювати паралельно.
  2. Простота для задач з інтенсивним використанням ЦП: Якщо ваш додаток потребує значної обробки ЦП (наприклад, обробка зображень, відео монтаж, машинне навчання), модель потоків може допомогти, розподіливши роботу між кількома потоками.
  3. Синхронний робочий процес: Легше розуміти, оскільки кожен потік працює в лінійному, передбачуваному порядку. Виконання коду відбувається по черзі (без зворотних викликів на основі подій).

Недоліки систем на основі потоків:

  1. Великі вимоги до ресурсів: Створення нових потоків для кожного запиту може призвести до високого використання пам'яті та перевантаження. Кожен потік займає пам'ять, і занадто багато потоків може виснажити ресурси системи.
  2. Проблеми з масштабуванням: Зі збільшенням кількості запитів система може зіткнутися з конкуренцією потоків, коли кілька потоків намагаються одночасно доступити один і той самий ресурс, що призводить до вузьких місць.
    3.
    Повільний перехід між контекстами: Перехід між потоками (перемикання контексту) є обчислювально витратним.

Коли використовувати системи на основі потоків:

  • Додатки з високим навантаженням на ЦП (наприклад, складна обробка даних, штучний інтелект/машинне навчання).
  • Великі вимоги до багатопоточності, коли завдання повинні виконуватись паралельно на кількох ядрах (наприклад, кодування відео, системи моделювання).
  • Додатки рівня підприємства, які вимагають синхронної обробки запитів, особливо при роботі з застарілими системами.

2️⃣ Node.js: Однопоточний і без блокування підхід

Замість створення нового потоку для кожного запиту, Node.js обробляє всі запити в одному потоці за допомогою "Event Loop" (Цикл подій).

  • Не створюється новий потік для кожного запиту.
  • Використовує зворотні виклики (callbacks) і асинхронні операції, щоб обробляти кілька запитів одночасно.
  • Ефективне використання пам'яті -> Може обробляти 100,000+ одночасних підключень без збоїв.

💡 Чому Node.js швидший?

  • Він не створює новий потік для кожного запиту.
  • Замість цього він використовує один потік з Event Loop (Циклом подій) для асинхронного управління всіма запитами.

3️⃣Візуалізація різниці

🧵 Багатопотоковий сервер (Традиційний)

1️⃣ Користувач 1 → Новий потік → Обробляє запит → Закриває потік

2️⃣ Користувач 2 → Новий потік → Обробляє запит → Закриває потік

2️⃣ Користувач 3 → Новий потік → Обробляє запит → Закриває потік

Якщо підключаються 10,000 користувачів -> 10,000 потоків -> Високе використання пам'яті -> Сервер виходить з ладу!

🚀 Однопоточний (Node.js)

1️⃣ Користувач 1 → Запит йде до Event Loop

2️⃣ Користувач 2 → Запит йде до Event Loop

2️⃣ Користувач 3 → Запит йде до Event Loop

Навіть 100,000 користувачів можна обробити за допомогою одного потоку! Node.js ефективно управляє цим за допомогою без блокуючого I/O.

Практичний приклад: обробка кількох запитів

Перевіримо, як Node.js ефективно обробляє кілька запитів одночасно.

const http = require('http');  

const server = http.createServer((req, res) => {  
 // Імітація задачі, що займає багато часу (наприклад, запит до бази даних)  
 setTimeout(() => {  
 res.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/plain' });  
 res.end('Запит оброблений!');  
 }, 5000); // Затримка 5 секунд  
});  

server.listen(5000, () => {  
 console.log('Сервер працює на порту 5000');  
});

💡 Що відбувається?

  • Навіть якщо 1000 користувачів надсилають запити, Node.js не блокує інших користувачів, поки обробляє один запит.
  • Замість очікування (блокування) він продовжує обробляти нові запити.
  • Через 5 секунд відповідь надсилається.

Переваги подієво-орієнтованої моделі Node.js:

  1. Ефективне оброблення I/O: Без блокуючий I/O означає, що Node.js не витрачає ресурси ЦП, чекаючи на операції, такі як запити до бази даних або зчитування файлів. Він може обробляти тисячі одночасних підключень в одному потоці без значних витрат.
  2. Масштабованість: Node.js є дуже масштабованим, оскільки може обробляти тисячі одночасних запитів без витрат на керування кількома потоками.
  3. Легкість: Використовує один потік і не створює нових потоків для кожного запиту, що мінімізує використання пам'яті та підвищує продуктивність.
  4. Подієво-орієнтований: Чудово підходить для реальних додатків (чат, сповіщення), де необхідні миттєві відповіді без очікування на інші операції.

Недоліки подієво-орієнтованої моделі Node.js:

  1. Обмеження на обробку ЦП: Node.js не є ідеальним для додатків, які потребують значних обчислень на ЦП. Він може стати повільним, якщо потрібно виконати багато обчислень, оскільки всі завдання виконуються в одному потоці.
  2. Пекло зворотних викликів: Хоча Node.js використовує зворотні виклики для обробки асинхронних операцій, якщо вони не структуровані належним чином, це може призвести до пекла зворотних викликів (callback hell), що ускладнює підтримку та налагодження коду.
    3.
    Обмеження однопоточних систем: Оскільки Node.js працює на одному потоці, довготривалі обчислення можуть заблокувати цикл подій (Event Loop) і зробити сервер непрацездатним.

Коли використовувати подієво-орієнтовану модель Node.js:

  • Додатки в реальному часі, такі як чати, живі сповіщення, колаборативні інструменти або будь-які додатки, які обробляють велику кількість одночасних підключень.
  • API-сервіси, мікросервіси та веб-додатки, яким потрібно обробляти велику кількість мережевих запитів.
  • Додатки, орієнтовані на I/O (наприклад, веб-сервери, API, файлові сервери), які не сильно залежать від обробки ЦП.
  • Стрімінгові додатки (наприклад, відео стрімінг, онлайн-ігри), де потрібно підтримувати безперервні підключення без блокування.

🧠 Вибір між системами на основі потоків і подієво-орієнтованою моделлю Node.js

Коли вибирати системи на основі потоків:

  1. Важкі обчислення: Якщо ваш додаток потребує складних обчислень або обробки даних (ШІ, машинне навчання, обробка зображень).
  2. Використання кількох ядер ЦП: Якщо ваша система повинна запускати паралельні завдання на кількох ядрах ЦП.
  3. Синхронні завдання: Коли ви хочете мати синхронний, послідовний потік операцій.
  4. Застарілі системи: Якщо ви працюєте зі старими системами або технологіями, що залежать від моделей на основі потоків (наприклад, додатки на Java або C++).

Коли вибирати подієво-орієнтовану модель Node.js:

  1. Додатки в реальному часі (чати, колаборативні інструменти, ігри, живі оновлення).
  2. API-сервіси: Коли потрібно обробляти багато I/O запитів (мережеві запити, запити до бази даних).
  3. Веб-сервери: Для високої конкуруентності та легких серверів, які обробляють багато HTTP запитів.
  4. Стрімінг: Для безперервних потоків даних (аудіо, відео тощо).
  5. Мікросервіси: Коли потрібно створити мікросервіси, які мають бути високосумісними та ефективними.
  6. I/O-додатки: Додатки з великою кількістю операцій вводу/виводу, такі як зчитування з баз даних або обробка великої кількості HTTP запитів.

🔍 Приклад порівняння:

Приклад завдання, орієнтованого на ЦП (системи на основі потоків)

Уявіть, що ви створюєте додаток для обробки зображень, де додаток змінює розмір зображень або застосовує фільтри. Це ресурсоємне завдання для ЦП. У системі на основі потоків ви можете створити кілька потоків, щоб одночасно обробляти різні зображення, повністю використовуючи багатоядерні процесори. Node.js не підходить для такого завдання, оскільки він однопоточний, і обчислення заблокує цикл подій.

Приклад завдання, орієнтованого на I/O (Node.js, подієво-орієнтований)

Тепер уявімо, що ми будуємо API-сервер, який взаємодіє з базою даних. Коли надходить запит, додаток надсилає запит до бази даних. У Node.js один потік надсилає запит, і поки чекає на відповідь бази даних, цикл подій переходить до обробки наступного запиту. Це робить його дуже ефективним для завдань, орієнтованих на I/O, де ви не використовуєте багато ЦП, але маєте справу з великою кількістю мережевих або файлових операцій.

🔥 Чи є Node.js потужнішим за інші технології?

Node.js не завжди є найкращим вибором для кожного додатку, він має свої переваги та недоліки в порівнянні з іншими технологіями.
Найкращий вибір залежить від конкретного випадку.

✅ Коли використовувати Node.js?

Node.js є найкращим для додатків в реальному часі, які потребують масштабованості, де важливі продуктивність і ефективність.

🔹 Використовуйте Node.js для:

✔ Додатків в реальному часі (чати, відеодзвінки) → Приклад: WhatsApp, Zoom
✔ Стрімінгових додатків (Netflix, YouTube)
✔ Мікросервісів та API (Швидкі, легкі API)
✔ ІоТ-додатків (Розумні пристрої, датчики)
✔ Односторінкових додатків (SPA) (React.js, Angular)
✔ Подієво-орієнтованих додатків (живі сповіщення, додатки для фондового ринку)
✔ Масштабованих веб-додатків (eBay, PayPal)

🔥 Приклад: Створіть додаток для чату в реальному часі за допомогою Node.js та WebSockets.

🚫 Коли НЕ використовувати Node.js?

Node.js не підходить для додатків, які використовують багато ЦП, оскільки він однопоточний і має проблеми з інтенсивними обчисленнями.

❌ Не використовуйте Node.js для:

❌ ЦП-інтенсивних додатків → (ШІ, машинне навчання, обробка відео, редагування зображень)
❌ Важкої обробки даних та великих обчислень → (Великі дані, машинне навчання)
❌ Додатків для банківських/фінансових підприємств → (Банки використовують Java/Spring)

🔥 Альтернатива: Використовуйте Python (для ШІ/МН), Java (для банкінгу), або Go (для важких обчислень).

✅ Коли використовувати Python?

Python чудово підходить для ШІ, МН, автоматизації та наукових обчислень.

🔹 Використовуйте Python для:

✔ ШІ та машинного навчання (TensorFlow, PyTorch)
✔ Науки про дані та аналітики (Pandas, NumPy)
✔ Автоматизації та сценаріїв (веб-скрапінг, боти)
✔ Наукових обчислень
✔ Розробки бекенду для веб-додатків (Django, Flask)

🔥 Приклад: Створіть додаток для розпізнавання обличчя за допомогою Python та OpenCV.

✅ Коли використовувати Java?

Java є найкращим для корпоративних додатків, банкінгу та великих систем.

🔹 Використовуйте Java для:

✔ Корпоративних додатків (банкінг, електронна комерція)
✔ Масштабованих веб-додатків (Spring Boot)
✔ Розробки для Android
✔ Багатопоточних додатків
✔ Великих баз даних та транзакційних систем

🔥 Приклад: Створіть платформу для торгівлі акціями за допомогою Java та Spring Boot.

✅ Коли використовувати PHP?

PHP є найкращим для веб-додатків та контентних сайтів.

🔹 Використовуйте PHP для:

✔ Блогів та CMS (WordPress, Joomla)
✔ Вебсайтів електронної комерції (WooCommerce, Magento)
✔ Сайтів для малого бізнесу

🔥 Приклад: Створіть персональний блог за допомогою PHP та WordPress.

Перекладено з: 📌Understanding Node.js vs others technologies

Вам також може сподобатися

iOS 18.3 автоматично увімкне Apple Intelligence, і її потрібно буде вимкнути вручну.
Передові концепції та можливості в Angular 19
Розуміння та впровадження станів у штучний інтелект боса для ігор на Unity

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *