O Node.js pode ser definido como um ambiente de execução Javascript server-side.
Isso significa que com o Node.js é possível criar aplicações Javascript para rodar como uma aplicação standalone em uma máquina, não dependendo de um browser para a execução, como estamos acostumados.
Apesar de recente, o Node.js já é utilizado por grandes empresas no mercado de tecnologia, como Netflix, Uber e LinkedIn.
O principal motivo de sua adoção é a sua alta capacidade de escala. Além disso, sua arquitetura, flexibilidade e baixo custo, o tornam uma boa escolha para implementação de Microsserviços e componentes da arquitetura Serverless. Inclusive, os principais fornecedores de produtos e serviços Cloud já têm suporte para desenvolvimento de soluções escaláveis utilizando o Node.js.
Neste artigo, vamos trazer a história, características e vantagens que tornam o Node.js uma tecnologia única.
O surgimento do Node.js
Apesar do Javascript ter mais de 20 anos, o seu uso server-side é bem recente.
A linguagem Javascript foi criada em 1995, e se tornou a linguagem padrão dos browsers e consequentemente da Web para o desenvolvimento client-side.
Desde então, houveram diversas tentativas de implementar sua execução server-side. Todas elas fracassaram, devido à sua performance ser extremamente baixa comparado com as linguagens existentes no mercado, como o PHP ou Java.
Porém, com a rápida evolução da Web nos últimos anos, a linguagem Javascript e seus motores de execução passaram por diversas melhorias, tornando viável sua execução com outros propósitos além da manipulação de páginas HTML.
Com essa nova fase no uso do Javascript, aplicações server-side passaram a ser implementadas, e em 2009 foi criado o primeiro ambiente de execução Javascript com este propósito: O Node.js.
Características
A principal característica que diferencia o Node.JS de outras tecnologias, como PHP, Java, C#, é o fato de sua execução ser single-thread. Ou seja, apenas uma thread é responsável por executar o código Javascript da aplicação, enquanto que nas outras linguagens a execução é multi-thread.
Mas o que isso significa na prática?
Em um servidor web utilizando linguagens tradicionais, para cada requisição recebida é criada uma nova thread para tratá-la. A cada requisição, serão demandados recursos computacionais (memória RAM, por exemplo) para a criação dessa nova thread. Uma vez que esses recursos são limitados, as threads não serão criadas infinitamente, e quando esse limite for atingido, as novas requisições terão que esperar a liberação desses recursos alocados para serem tratadas.
A figura abaixo representa esse cenário em um servidor tradicional:
No modelo Node.js, apenas uma thread é responsável por tratar as requisições. Essa thread é chamada de Event Loop, e leva esse nome pois cada requisição é tratada como um evento. O Event Loop fica em execução esperando novos eventos para tratar, e para cada requisição, um novo evento é criado.
Apesar de ser single-threaded, é possível tratar requisições concorrentes em um servidor Node.js. Enquanto o servidor tradicional utiliza o sistema multi-thread para tratar requisições concorrentes, o Node.js consegue o mesmo efeito através de chamadas de E/S (entrada e saída) não-bloqueantes. Isso significa que as operações de entrada e saída (ex: acesso a banco de dados e leitura de arquivos do sistema) são assíncronas e não bloqueiam a thread. Diferentemente dos servidores tradicionais, a thread não fica esperando que essas operações sejam concluídas para continuar sua execução.
A figura abaixo representa a diferença de funcionamento de um servidor web tradicional e um Node.JS:
No servidor Node.js, o Event Loop é a única thread que trata as requisições, enquanto que no modelo tradicional uma nova thread é criada para cada requisição. Enquanto o Event Loop delega uma operação de E/S para uma thread do sistema de forma assíncrona e continua tratando as outras requisições que aparecerem em sua pilha de eventos, as threads do modelo tradicional esperam a conclusão das operações de E/S, consumindo recursos computacionais durante todo esse período de espera.
Apesar do Node.js ser single-threaded, sua arquitetura possibilita um número maior de requisições concorrentes sejam tratadas em comparação com o modelo tradicional, que é limitado devido ao alto consumo computacional pela criação e manutenção de threads a cada requisição.
Vantagens de uso do Node.js
Flexibilidade
O NPM (Node Package Manager) é o gerenciador de pacotes do Node.js e também é o maior repositório de softwares do mundo. Isso faz do Node.js uma plataforma com potencial para ser utilizada em qualquer situação. O pacote mais conhecido se chama Express.js e é um framework completo para desenvolvimento de aplicações Web.
Leveza
Criar um ambiente Node.js e subir uma aplicação é uma tarefa que não exige muitos recursos computacionais em comparação com outras tecnologias mais tradicionais. Se utilizado em conjunto com ferramentas como o Docker, o ganho na velocidade de deploy e replicação de máquinas pode ser muito significativo e em ambientes escaláveis isso significa menos custo e mais eficiência.
Tanto sua leveza quanto flexibilidade fazem do Node.JS uma tecnologia indicada para a implementação de serviços e componentes de arquiteturas como a de microsserviços e serverless. Além disso, conta com suporte das principais empresas de produtos e serviços Cloud do mercado, como a AWS, Google Cloud e Microsoft Azure que oferecem na maioria de seus produtos suporte nativo ao Node.JS.
Produtividade da equipe
Maior repositório do mundo: O NPM fornece pacotes de código reusáveis e provavelmente aquela integração que você precisa fazer com outro sistema ou banco de dados já está implementado e disponível gratuitamente para instalar via NPM.
Mesma linguagem no frontend e backend: Javascript é a linguagem padrão para desenvolvimento web client-side. Empresas de desenvolvimento Web contam como esse know-how como um ponto de partida importante para iniciar o uso do Node.js. Além disso, esse fator pode representar ganhos de reutilização de código e criação de equipes multidisciplinares, com melhor aproveitamento de recursos.
Ambiente de inovação: Possibilidade de deploys e iterações mais rápidas, e resolução de problemas On the Fly. Isso também permite a criação de soluções próprias e inovadoras, como fez o Uber criando produtos em Node.js para resolver alguns de seus problemas.
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Casos de uso mais comuns
Aplicações em Tempo Real
Um exemplo comum é uma aplicação de conversa (chat). Tal aplicação exige muito pouco processamento e basicamente consiste em transferir as mensagens de um lado para outro.
Ambientes Escaláveis
O Node.js é bastante indicado para ambientes escaláveis (com grande número de conexões concorrentes), já que tem potencial para suportar um número maior de conexões simultâneas do que servidores tradicionais.
Camada de Entrada do Servidor
O Node.js faz pouco processamento de dados e apenas passa a requisição para frente, se comunicando com serviços de backend.
Mocks e Protótipos
Por utilizar uma linguagem bastante conhecida no mundo Web, o Node.js possibilita criar mocks e protótipos de APIs e serviços de backend com grande rapidez, podendo assim simular a comunicação com um serviço externo, por exemplo.
API com NoSQL por trás
As base de dados NoSQL são baseadas em JSON (JavaScript Object Notation), portanto, sua comunicação com Node.js é bastante intuitiva. Com isso, não é necessário converter modelos de dados, por exemplo, pois os mesmos objetos JavaScript armazenados na base de dados podem ser enviados para o front-end sem a necessidade de nenhum tipo de tratamento ou conversão.
