شرح مفهوم Node.js: مَزاياها وتحدّياتها لمطوّري المواقع

كثيرًا ما يَستخدم المُطورين Node.js كأداة لتطوير تَطبيقات الويب. وهي تُقدم العَديد من المَزايا؛ ومع ذلك، فإنها تُقدم كذلك بَعض العَقبات. ستدرس هذه المدونة مَزايا وعُيوب إستخدام Node.js لتَطوير المواقع.

من أجل تسهيل فهمك لهذه المفاهيم، قمنا بإعداد فيديو توضيحي مُباشر لـ Node.js. لو كُنت ترغب في معرفة المزيد، يمكنك الرجوع إلى الفيديو. والآن، دعونا نشرع في إستكشاف مشترك لـ Node.js!

Understanding Node.js

Node.js ليس مُجرد أَداة مساعدة برمجية؛ بل هو بيئة وقت تشغيل غيرت مجال تَطوير المواقع. فهي تمكّن المطوّرين من تنفيذ شيفرة JavaScript خارِج مُتصفح المواقع، ممّا يُتيح تطوير تَطبيقات قويّة من جانِب الخادِم. يتمثل الهدف الأَساسي من Node.js في تسهيل تنفيذ جافا سكريبت على الخوادِم، مِثل خوادِم المواقع المُخصصة، وبالتالي تزويد المطورين الذين يتقنون اللغة بالفعل بعدد كبير من الفرص.

تم تحدي الإعتقاد السائد بأن جافا سكريبت كانت مُناسبة حصريًا للبَرمجة من جانِب العَميل بداخل مُتصفحات المواقع بظُهورها. فقد تحوّلت الجافاسكريبت إلى لُغة تَطوير كاملة من خلال إدخال Node.js لإمكانيات من جانب الخادم.

كَيف يعمل Node.js؟

تتميّز Node.js عن التقنيات التقليدية من جانِب الخادِم ببنيتها المميزة. سنبحث في طريقة عمل Node.js:

البُنية المَدفوعة بالأَحداث: نُموذج الإدخال/الإخراج الذي يحركه الحدث، والذي لا يحركه الحظر، وهو جوهر Node.js. وهذا يَعني أنّ Node.js قادِرة على إدارة إتصالات مُتزامنة مُتعددة بدون أن تعيقها الحاجة إلى إنتظار إنتهاء عمليّات الإدخال/الإخراج. فبدلاً مِن إيقاف تَنفيذ الأكواد البرمجيّة أَثناء إنتظار إكتمال عمليّات الإدخال/الإخراج، مِثل إدخال/إخراج الملفّات أو طَلبات الشّبكة، يستمر Node.js في تنفيذ مهام أخرى، وبالتالي تحسين الكَفاءة والأداء.

مُحرك V8 JavaScript: يَستخدم Node.js مُحرك V8 JavaScript، الذي أَنشأته Google لإستخدامه في مُتصفح كروم. يمكّن مُحرك V8 من التنفيذ السريع والفعال لكود جافا سكريبت من خلال تجميعها في كود آلي.

إستخدام Node.js أحادي الخيط: لتنفيذ الكود البرمجي وإدارة الطلبات الواردة، وهو ما يشار إليه بحلقة الأحداث أحادية الخيط. تتم مراقبة الأحداث الواردة، بما في ذلك طلبات HTTP وأحداث نِظام الملفّات، بشكل دائم بواسطة حلقة الأحداث هذه، والتي تستمر في معالجتها عند حُدوثها.

البَرمجة الغير متزامنة: إن البَرمجة الغير متزامنة هي خاصية أساسية في Node.js تمكّن المطورين من تنفيذ الأكواد البرمجية بشَكل غَير مُتزامن بدون إعاقة حَلقة الحَدث. تقدم Node.js مجموعة متنوعة من آليات البرمجة الغير متزامنة، مثل البرمجة الغير متزامنة/الترقب والوعود وعمليات الإسترجاع. فيمكن للمطوّرين تنفيذ عمليّات الإدخال/الإخراج، بما في ذلك الكتابة إلى الملفّات أو القراءة منها، وإجراء طَلبات الشّبكة، وإستجواب تقنيّات قَواعد البيانات، بدون إنتظار إنتهاء العملية، وذلك بإستخدام هذه الأنماط الغير متزامنة.

حالات الإستخدام والتّطبيقات الشّائعة

شَهدت Node.js طَفرة غير مسبوقة في الشهرة مُنذ إنشائها، حيث أثبتت نفسها كواحدة من أَكثر التّقنيات المُستخدمة على نِطاق واسِع في مَجال تَطوير المواقع. وقد أستحوذت على إهتمام المُطورين والشّركات من مجموعة متنوعة من الصناعات نظرًا لقابليتها للتطوير وسُرعتها وقابليتها للتكيف. تُعد Node.js منصّة مثالية لتطوير مَجموعة مُتنوعة من التّطبيقات، بما في ذلك التّطبيقات المُعقدة في الوَقت المباشر وخوادم الإستضافة المُشتركة الأساسية. وقد تم إعتماد Node.js من قبل جهات فاعلة رئيسية مِثل Netflix وUber وLinkedIn لتغذية تطبيقاتها ذات المهام الحرجة، مما يؤكد قُدرتها على إدارة أَحجام حَركة الزيارات العالية وتوفير أَداء إستثنائي.

أضف إلى هذا، فإن Node.js مدعوم بنِظام بِيئي واسِع مِن المَكتبات وأطر العمل والأَدوات، ممّا يشجع على إعتماده ويمكّن المُطورين مِن إنشاء حُلول مُبتكرة.

إيجابيات Node.js في تَطوير المواقع

تُعد Node.js الخَيار المُفضل لمبادرات تَطوير المواقع نظرًا لمزاياها العديدة. سوف ندرس العديد من المزايا الأساسية:

القابلية للتوسّع والأَداء

إن البنية المميزة لـ Node.js هي السبب في أدائها الإستثنائي وقابليتها للتوسع:

نُموذج البَرمجة الغير مُتزامنة: في البَرمجة المُتزامنة التّقليدية، يتِم تَنفيذ المَهام بالتتابع، ممّا قَد يؤدّي إلى بُطء الأداء والعقبات، خاصة في التّطبيقات ذات التّزامن المرتفع. ومع هذا، يُستخدم Node.js نُموذج البرمجة الغير متزامنة، والذي يسمح بالتنفيذ المتزامن للمهام بدون إعاقة تَنفيذ المَهام الأُخرى. فيمكّن هذا Node.js من إدارة طَلبات مُتعددة بشكل متزامن، وبالتالي تعزيز قابليته للتوسع وكفاءته في إدارة كميات كَبيرة من حَركة الزيارات.

عمليّات الإدخال/الإخراج الغير معطلة: يَستخدم Node.js عمليّات الإدخال/الإخراج غَير متوقفة، والتي تمكنه من تنفيذ الأنشطة المرتبطة بالإدخال/الإخراج، مِثل القِراءة مِن مَلف أو الكِتابة إليه أو إجراء طَلبات الشّبكة، بدون إنتظار انتهاء العمليّة. وبدلاً من إيقاف تطبيق المَهام الأخرى أَثناء إنتظار إكتمال عمليّات الإدخال/الإخراج، يَستمر Node.js في مُعالجة المهام الأخرى، وبالتالي تحسين الأداء الكلي وزيادة إستخدام وِحدة المُعالجة المركزية. هذا يَجعل Node.js مُناسب بشَكل خاص لتطوير تَطبيقات الوقت المباشر التي تتطلّب إستجابات مُنخفضة زمن الوصول.

لُغة واحِدة للواجِهة الخلفيّة والواجِهة الأمامية

يتيح Node.js للمطورين إستخدام جافا سكريبت للتطوير من جانِب الخادِم ومِن جانِب العميل:

جافا سكريبت للتطوير من جانِب الخادِم ومن جانِب العَميل: يمكّن Node.js المطورين من إستخدام جافا سكريبت لتطوير الواجهة الخلفية والأمامية على حد سواء، ممّا يَلغي الحاجَة إلى إكتساب وتوظيف لُغات أو أُطر برمجة مُتعددة. فيعمل هذا النهج التطويري الموحّد على تسهيل عمليّة التّطوير ويُقلل مِن الحاجة إلى الإنتقال بين مختلف التقنيات، ممّا يؤدّي إلى زيادة الإنتاجية ودورات تطوير أسرع.

إِعادة توظيف الكود والإتساق: فيمكن للمطوّرين إِعادة إستخدام الأكواد البرمجيّة بسُهولة بَين مكوّنات الواجهة الخلفيّة والواجهة الأمامية لتطبيقاتهم عن طريق إستخدام JavaScript في جميع أنحاء البنية بأكملها. أضف إلى هذا، يُمكن للمُطورين الحفاظ على الإتساق وتقليل منحنى التعلم لأعضاء الفريق الجدد من خلال إستخدام نَفس مَجموعة الأَدوات والمَكتبات وأَفضل المُمارسات طَوال عمليّة التطوير.

نِظام بيئي كَبير ودَعم للمجتمع

النظام البيئي النابض بالحياة والمُجتمع النشط هي مزايا Node.js:

وُفرة المَكتبات والوحدات النّمطية عَبر npm: تَفتخر Node.js بنِظام بيئي واسِع مِن المَكتبات والوِحدات النّمطية التّابعة لجِهات خارجيّة والتي يمكن الوصول إليها من خلال مدير حزم Node (npm). تشمل هذهِ الوِحدات مَجموعة مُتنوعة من الوظائِف، مِثل أُطر عَمل المواقع وموصّلات قواعِد البَيانات وآليات المصادقة. فيمكن للمطوّرين تَسريع الجداول الزمنية للتطوير والتّركيز على تَطوير مميزات خاصّة بالتّطبيق من خلال إستخدام الوحدات الموجودة مسبق، بدل مِن إِعادة إختراع العَجلة.

مُجتمع نَشط للدّعم والتّحديثات: تعد Node.js موطن لمُجتمع نابض بالحياة مِن المُطورين الذين يشاركون بنَشاط في تطويرها وتقديم الدعم ومشاركة المَعرفة. يَضمن هذا المُجتمع النّشط أن يتم تحديث Node.js بإستمرار بأحدث التقنيات والإتجاهات، ويتلقّى إِصلاحات سريعة للمشاكل والتدابير الأمنية، ويوفر وثائِق ودروس تعليميّة شامِلة للمُطورين من كافة مُستويات المَهارة. علاوة على ذلك، يشجع المُجتمع على مشاركة المَعرفة والتعاون عن طريق المُجتمعات والمُنتديات والفعاليات على الإنترنت، ممّا يُسهل تبادل المعرفة والحفاظ على الروابط بين المطورين.

سلبيّات Node.js في تَطوير المواقع

Node.js، على الرّغم مِن فوائده العَديدة، إلا أنه يقدم أيضًا مجموعة فريدة من العقبات التي ينبغي على المطورين أن يكونوا على دِراية بها:

جحيم رد الإتصال وتَعقيد البَرمجة الغير متزامنة

يمكن أن تكون عملية التّنقل عَبر مطهر رد النداءات أمر مرهق، كما أن إكتساب الكفاءة في نَماذج البَرمجة الغير متزامنة مِثل المزامنة/الترقب والوعود وعمليات رد النداءات يتطلب المثابرة والمُمارسة.

العقبات في إِدارة الأخطاء وإدارة ردود الإتصال: يشير المُطورين إلى ظاهرة ”جحيم رد النداء“ كنتيجة للبرمجة الغير متزامنة، والتي تُعد مكوّن أساسي في Node.js. وهذا نتيجة لصعوبة فِهم الكود البَرمجي وصِيانتها بسبب تداخل العمليات الغير متزامنة والمتعددة. فيمكن أن يكون الكود البرمجي الأكثر صعوبة في التّصحيح والصيانة نتيجة تعقيد إِدارة عمليّات الإستدعاء وحَل الأَخطاء في مِثل هذه السيناريوهات.

يواجه المُطورين الجُدد في البَرمجة الغير متزامنة منحنى تعليمي أكثر حدة: يمكن أن يكون التعرف على Node.js مهمة صعبة للمطورين الذين ليسوا على دراية بنماذج البَرمجة الغير متزامنة، بما في ذلك عمليات رد الإستدعاء والوعود و async / الإنتظار. فمنحنى التعلّم السريع ضروري لفهم الهيكلة الفعّالة للبرمجة الغير متزامنة وإدارة التزامن. لو لم يتم فهم هذا التعقيد وتنفيذه بشكل صحيح، فقد يثني هذا التّعقيد بَعض المُطورين عن إستخدام Node.js أو يؤدّي إلى كود أَقل كفاءة.

قُيود الأَداء للمهام كثيفة الإستخدام لوحدة المعالجة المركزية

قد يواجه Node.js قيود على الأداء تؤثر على إستجابة التطبيق نتيجة لطبيعته أُحادية الخَيط، ممّا قد يؤدي إلى صعوبة تنفيذ العمليّات التي تتطلّب وِحدة مُعالجة مَركزية مكثفة.

غَير فعّال للمَهام التي تتطلّب مُعالجة كثيفة لوِحدة المُعالجة المركزيّة: على الرّغم مِن أن Node.js متفوق في إدارة المَهام المُرتبطة بالإدخال/الإخراج، إلا أنّه قَد لا يَكون الخَيار الأَمثل للعمليّات المُرتبطة بوحدة المُعالجة المركزيّة التي تتطلّب مُعالجة حاسوبية مُكثفة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن Node.js أُحادي الخيوط ويَستخدم حَلقة حَدث غَير مُتوقفة، والتي يُمكن أَن تُصبح معرقلة بسَبب تنفيذ المَهام التي تتطلّب وحدة معالجة مركزية مكثفة. وبالتالي، قد تُواجه التّطبيقات التي تَعتمد بصورة كبيرة على مُعالجة وِحدة المُعالجة المركزيّة إختناقات في الأَداء وقت إستخدام Node.js.

إقتراحات الحلول البديلة في وجود عمليات مرتبطة بوِحدة المُعالجة المركزية: من أجل حل قُيود الأَداء للمَهام المُرتبطة بوِحدة المُعالجة المركزية، قد يحتاج المُطورين إلى البحث عن حلول بديلة. قد يستلزم ذلك نقل الواجبات المرتبطة بوحدة المُعالجة المركزيّة إلى عمليات عامِلة متميزة أو إستخدام لُغات وأُطر عَمل أَكثر مُلاءمة للمُعالجة المتوازية مِثل Python أو Java.

الإعتماد على المَكتبات الخارجيّة

على الرغم من أن npm يُقدم مُستودع واسع من الوحدات، إلا أن أهمية التدقيق الدقيق والمراقبة الدقيقة للتبعيات تؤكدها المخاطر الأمنية المحتملة التي يثمكن أَن تنتج عن الإعتماد المفرط على كود الطرف الثالث.

مَخاطر الإعتماد على وِحدات الطرف الثالث ذات الثغرات المحتملة: تَعتمد Node.js بشَكل كَبير على مَكتبات ووحدات الطرف الثالث التي يمكن الوصول إليها عن طريق npm. على الرغم من أن هذا النّظام البِيئي الواسع يوفر للمُطورين وفرة من الموارد والأدوات، إلا أنه يُشكل كذلك خَطر الإعتماد على الأكواد البرمجية التي قد تكون عرضة للخطر. من أجل تقليل إحتمالية حدوث مخاطر أمنية، ينبغي على المُطورين توخّي الحَذر وقت إختيار التّبعيات الخارجيّة وإستخدامها.

ضرورة المراقبة والتحديثات اليقظة للتّخفيف من المخاطر الأمنية: ينبغي على المُطورين مُراقبة التبعيات وتحديثها بإستمرار للحماية من الثغرات الأمنية. ولضمان أن تكون التّطبيقات آمنة ومُحدثة بأَحدث الترقيات والتحديثات الأمنية، من الضروري الحفاظ على اليقظة والصيانة المُستمرة. قد يؤدي عدم القِيام بهذا إلى تعرّض التطبيقات للإختراق والإستغلال.

الإفتقار إلى الكِتابة القويّة ومُعالجة الأخطاء

قد تنتج أخطاء وقت التشغيل والتحديات التشخيصية من الترميز الديناميكي ل Node.js وإدارة الأَخطاء المَفروضة بشَكل فَضفاض. قَد يُواجه المُطورين أخطاءً في وقت التشغيل وسُلوك غَير مُتوقع نتيجةً للتناقضات في النوع في غياب الكتابة القوية. وعلى نفس المنوال، قَد تَستلزم آليات مُعالجة الأَخطاء في Node.js، على الرّغم من قابليتها للتكيف، معالجة الأخطاء الصريحة لمَنع سُلوك التّطبيق الغير متوقع. فيمكن أن تَزداد إحتمالية حُدوث عُيوب ومَشاكل وَقت التّشغيل في تَطبيقات Node.js بسبب غياب الكتابة الصارمة وإتفاقيات معالجة الأخطاء.

الخلاصة

بإختصار، تعد Node.js خيار مُقنع لتَطوير المواقع، بحيث توفّر مَزيج من القابلية للتوسع والأداء والقدرة على التكيف. ويُعزى إنتشاره وشعبيته الواسعة بين المطورين إلى نُموذج البَرمجة الغير متزامن، واللغة الموحّدة لتَطوير الواجِهة الخلفيّة وواجهة المُستخدم، والنّظام البيئي الواسع. ومع هذا، لا بد من الإعتراف بالعقبات المُرتبطة بـ Node.js وحلها، بما في ذلك مشكلة ردّ الإتصال، وقيود الأَداء للمَهام التي تتطلّب وِحدة مُعالجة مركزيّة مكثفة، وإِدارة التبعية.

أسئلة وأجوبة