Qu’est-ce que Node.js : Comment fonctionne-t-il et comment démarrer

Node.js est un environnement d’exécution open-source et multiplateforme qui vous permet d’exécuter JavaScript côté serveur. L’architecture de ce logiciel permet des transferts de données efficaces, ce qui en fait un choix populaire pour la construction d’applications en temps réel et évolutives. 

Ce tutoriel vous apprendra les bases de Node.js, notamment son fonctionnement et ses applications pratiques. Nous verrons également comment l’installer sur votre serveur afin que vous puissiez démarrer rapidement. 

Qu’est-ce que Node.js ?

Traditionnellement, JavaScript ne fonctionnait que du côté front-end, puisque le moteur d’exécution n’était disponible que dans les navigateurs web tels que Google Chrome. Le langage de programmation peut donc être utilisé pour créer une application côté client, à l’instar d’un site web dynamique. 

Ryan Dahl a créé Node.js en 2009 en tant qu’environnement d’exécution léger et réactif pour JavaScript. Ce logiciel permet aux développeurs d’utiliser le langage de script comme code côté serveur. 

L’utilisation de JavaScript côté serveur permet aux développeurs d’écrire le front-end et le back-end dans le même langage. Cela permet de rationaliser le développement et la maintenance puisqu’ils peuvent réutiliser le même code.

En outre, le développement du back-end en JavaScript permet à votre application de bénéficier du modèle de programmation asynchrone de Node.js. À la base, cette architecture permet à votre service web de répondre plus efficacement aux demandes multiples des utilisateurs. 

Nous reviendrons sur ce concept dans la section suivante.  

Comment fonctionne Node.js ?

Pour comprendre le principe de fonctionnement de Node.js, vous devez comprendre les termes importants suivants.

Modèle E/S non-bloquant

Pour traiter une demande d’utilisateur, les serveurs traditionnels comme Apache et Tomcat utilisent un thread qui peut servir un client à la fois. Lorsque le nombre maximal de threads est atteint, une nouvelle demande doit attendre que les threads existants aient terminé leur tâche.

Les fils qui traitent encore les demandes des utilisateurs bloqueront les entrées des nouveaux clients et ne transmettront pas les sorties à des services externes tels que les API ou les bases de données. Cela peut entraîner des goulets d’étranglement lors de pics de trafic avec de nombreuses connexions simultanées. 

Les paradigmes non bloquants signifient que le thread unique de Node.js peut recevoir et transmettre une nouvelle requête sans attendre la fin de la requête en cours. Un tel système est appelé architecture asynchrone. 

Architecture asynchrone

L’architecture synchrone traite les demandes des clients dans l’ordre, ce qui signifie que le serveur web termine l’opération en cours avant d’en commencer une nouvelle. 

En revanche, une application dotée d’une architecture asynchrone commencera une nouvelle opération en attendant les résultats d’autres opérations. Dès qu’il reçoit une réponse, le serveur web renvoie les données au client. 

L’architecture asynchrone convient aux applications qui nécessitent de récupérer des données auprès d’autres services, comme les interfaces de programmation d’applications (API) ou les bases de données. Au lieu de rester inactif, le serveur web peut traiter de nouvelles demandes en attendant les réponses. 

Bien qu’excellente pour les tâches d’entrée-sortie (E/S), cette architecture rend Node.js plus gourmand en ressources CPU puisqu’il n’utilise qu’un seul thread pour traiter plusieurs requêtes. 

Axé sur les événements

Dans Node.js, les événements sont des signaux indiquant qu’une certaine action s’est produite. Par exemple, ils peuvent déclencher une nouvelle opération ou l’achèvement d’une tâche. 

Les événements font partie intégrante du modèle asynchrone. Ils fonctionnent en boucle, indiquant à Node.js comment gérer le flux de requêtes. 

À la réception d’une nouvelle demande d’un client, la boucle d’événements démarre. Ensuite, Node.js transmet la demande au service externe approprié, comme une API. Une fois que votre serveur reçoit les données, un nouvel événement déclenche une fonction de rappel.

Une fonction de rappel exécute une autre fonction lorsqu’une condition spécifique ou une opération asynchrone est terminée. Elle permet au serveur web de traiter les demandes et d’envoyer les réponses au client.

Moteur JavaScript V8

Au cœur de Node.js se trouve le moteur JavaScript V8, qui analyse et exécute le langage de script. En d’autres termes, il permet à votre serveur dorsal d’exécuter du code JavaScript en dehors d’un navigateur web. 

À l’origine, Google a développé ce moteur pour Google Chrome. Plus tard, Node.js a adopté cette technologie pour permettre à JavaScript de fonctionner de manière indépendante au-dessus de Node.js. 

Avantages de l’utilisation de Node.js

Après avoir compris le mécanisme de Node.js, voyons comment ce modèle peut bénéficier au développement de vos applications web.

• Vitesse. L’architecture asynchrone de Node.js gère plus efficacement les opérations d’E/S multiples, ce qui se traduit par une application plus réactive. Elle permet également d’exécuter des données en temps réel. 
• Mécanisme de gestion des erreurs. Les objets d’erreur intégrés offrent aux utilisateurs une plus grande souplesse dans le traitement de nombreux problèmes. Ils permettent aux développeurs d’obtenir des informations plus détaillées sur l’erreur pour un dépannage et un traitement plus efficaces. 
• Efficacité du développement. Node.js permet aux développeurs d’utiliser JavaScript n’importe où pour un développement complet. Il facilite le développement car le code fonctionne de manière transparente entre le back-end et le front-end. 
• Un écosystème riche. Les utilisateurs peuvent installer divers modules via le gestionnaire de paquets Node (NPM) pour ajouter facilement de nouvelles fonctionnalités à leurs applications Node.js sans avoir à les écrire à partir de zéro.
• Flexibilité et évolutivité. Les développeurs peuvent utiliser Node.js avec d’autres cadres et systèmes d’exploitation. Ils peuvent également faire évoluer le moteur d’exécution en utilisant différentes approches, comme l’installation d’un équilibreur de charge ou la mise en place de microservices.
• Open source. Le code source de Node.js est accessible à tous les utilisateurs, et ses créateurs prônent la transparence, l’innovation et la personnalisation. Ce moteur d’exécution bénéficie également d’un soutien important de la part de la communauté. 

Ce que vous pouvez faire avec Node.js

Voici plusieurs cas d’utilisation de Node.js qui peuvent bénéficier des opérations d’E/S réactives et de l’architecture asynchrone du moteur d’exécution :

• Discussions en direct et diffusion en continu. Les plateformes de chat et de streaming impliquent un grand nombre d’opérations d’E/S, les utilisateurs envoyant et recevant des données en temps réel. Le traitement efficace de Node.js permet de minimiser les délais puisqu’il peut traiter les demandes des clients simultanément.
• Flux de données. Node.js peut rapidement récupérer et pousser des informations à partir de sources externes, ce qui le rend parfaitement adapté aux flux de données en temps réel. Les applications de cette technologie comprennent la surveillance des marchés boursiers et des systèmes. 
• Proxy de serveur. Un proxy de serveur est un intermédiaire entre les clients et le serveur hôte, généralement utilisé pour l’équilibrage de la charge ou le filtrage du trafic. Node.js veille à ce que les requêtes des clients et les réponses du serveur se déroulent sans heurts. 
• API RESTful. Node.js est couramment utilisé pour créer des API RESTful qui permettent aux applications d’utiliser des services externes sur un réseau. 
• Applications à page unique (SPA). Les SPA telles que Gmail et PayPal mettent à jour les données du client en temps réel sans rafraîchissement manuel. Node.js permet de transférer rapidement les données du serveur hôte.

Node.js vs autres technologies back-end

Outre Node.js, les développeurs utilisent une myriade de technologies pour développer des applications dorsales. En voici quelques-unes, très répandues, et leur comparaison avec le runtime JavaScrpt.

.NET 

.NET est un cadre d’application web populaire pour les applications d’entreprise à grande échelle. Bien qu’il s’agisse d’un produit Microsoft, cette technologie est compatible avec Linux et MacOS. Toutefois, de nombreux développeurs affirment qu’elle est plus réactive lorsqu’elle fonctionne sous Windows.

.NET prend en charge les langages de programmation orientés objet tels que C++, C# et VB. Cette capacité rend le cadre de travail adapté aux développeurs qui veulent profiter de la flexibilité et des fonctionnalités de ces langages. 

Le cadre .NET adopte l’approche multithread avec un modèle de traitement asynchrone. Cette architecture convient si votre service implique principalement des tâches complexes et gourmandes en ressources humaines.

Cependant, les applications .NET sont plus difficiles à développer. Si vos services web impliquent de nombreux appels externes, il est plus efficace d’utiliser Node.js pour construire le back-end.

Ruby on Rails

Ruby on Rails est un cadre de développement web écrit dans le langage orienté objet Ruby. Il suit l’approche modèle-vue-contrôleur (MVC), qui fournit une structure définie pour votre application.

Cette structure permet aux développeurs de construire efficacement un prototype d’application fonctionnel et d’inclure des fonctionnalités supplémentaires par la suite. Ruby on Rails est donc idéal pour les projets itératifs, dans lesquels les développeurs divisent un projet en tâches plus petites.

Malgré sa simplicité, l’approche MVC rend Ruby on Rails moins flexible que Node.js. En revanche, le moteur d’exécution JavaScript vous permet de développer une application sous forme de microservices, ce qui la rend très modulaire et évolutive.

Ruby on Rails étant multithread, il convient mieux à un système doté de plusieurs cœurs. Cependant, il ne fonctionne pas de manière asynchrone, ce qui risque de ralentir les performances de votre application si elle nécessite de fréquents appels d’entrées/sorties. 

Django

Django est un cadre de développement web pour Python, un langage de programmation très polyvalent et flexible. Il est populaire pour la construction d’applications ou de services qui traitent de grandes quantités de données. 

Contrairement à Node.js, qui est idéal pour construire des microservices, les développeurs utilisent généralement Django pour développer une application monolithique. Dans ce modèle, vous écrivez les services de votre programme dans une seule grande base de code. 

Bien qu’assez évolutives, les applications monolithiques de Django sont moins flexibles que les microservices. Cependant, le modèle MVT (model-view-template) de ce cadre aide les développeurs à construire des services plus efficacement en utilisant des composants plus petits et réutilisables. 

Django utilise une architecture synchrone et multithread, ce qui le rend adapté à une application monolithique gourmande en données et à un système doté de plusieurs cœurs.

Laravel

Laravel propose différents modèles couramment utilisés dans une application web, notamment l’authentification, l’autorisation et les notifications. 

Les modèles et la syntaxe simple de Laravel rendent le codage d’une application web plus accessible, en particulier pour les débutants. En outre, il suit l’architecture MVC qui aide les développeurs à maintenir et à modifier rapidement la base de code. 

Cependant, de nombreux utilisateurs signalent que Laravel offre des performances sous-optimales par rapport à d’autres technologies d’arrière-plan. Cela signifie que vous devez affiner la configuration ou installer un logiciel supplémentaire comme Octane pour améliorer sa vitesse.

Si votre application implique beaucoup de flux de données en temps réel et d’opérations d’E/S, Laravel n’est peut-être pas la solution idéale car il utilise un mécanisme de blocage multithread. 

Gestionnaire de paquets Node (NPM)

Node Package Manager (NPM) est un outil permettant d’installer des logiciels, tels que des modules ou des dépendances, pour les applications JavaScript. Il contribue à améliorer l’efficacité du développement de Node.js en permettant aux utilisateurs d’accéder à des composants supplémentaires à partir d’un seul endroit. 

Le dépôt NPM contient actuellement des millions de paquets et de modules, dont la très populaire bibliothèque JavaScript Lodash. Vous pouvez également télécharger d’autres frameworks à partir du dépôt, comme Express.js et Mocha.js.

Le téléchargement et la gestion des paquets à partir de NPM utilisent l’interface de ligne de commande de votre système. Par défaut, cet utilitaire est automatiquement configuré après l’installation de Node.js, ce que nous allons expliquer dans la section suivante.

Démarrer avec Node.js

Maintenant que vous comprenez comment Node.js peut profiter à vos projets de développement web, plongeons dans les étapes de sa mise en place. Pour ce tutoriel, nous allons montrer comment le faire sur un VPS Hostinger fonctionnant sous Ubuntu 22.04.

Installation de Node.js

Les utilisateurs de Hostinger VPS peuvent facilement installer Node.js sur Ubuntu sans commandes en utilisant le modèle de système d’exploitation. 

Après avoir acheté le plan d’hébergement VPS Node.js, il vous suffit de compléter les tâches d’accueil et d’attendre que le processus de configuration soit terminé. Cela devrait prendre quelques minutes et notre système configurera automatiquement l’environnement d’exécution sur votre serveur. 

Pour les autres hébergeurs, vous devez installer manuellement Node.js à l’aide de commandes. Voici les étapes à suivre pour ce faire :

1. Connectez-vous à votre serveur en utilisant le client SSH PuTTY ou des outils de ligne de commande comme Terminal. Nous vous recommandons de le faire en tant que superutilisateur plutôt qu’en tant que root.
2. Mettez à jour le package de votre système en exécutant ces commandes une à une :

sudo apt update && sudo apt upgrade

3. Maintenant, entrez ce qui suit pour installer Node.js :

sudo apt install nodejs -y 

4. Votre gestionnaire de paquets devrait également installer automatiquement NPM. Cependant, exécutez ce qui suit pour vous assurer que l’outil est correctement configuré :

sudo apt install npm -y 

5. Confirmez l’installation en interrogeant la version du nœud à l’aide de la commande suivante :

node -v

Lorsque vous développez une application Node.js localement, vous devez installer le runtime sur votre machine locale. La manière la plus simple de le faire est de télécharger l’installateur préconstruit basé sur votre système d’exploitation à partir de la page de publication officielle. 

Créer et exécuter des applications avec Node.js

Les étapes de la création d’applications Node.js sont similaires à celles des autres développements web. Voici ce que vous devez faire :

1. Installer Node.js, NPM, l’éditeur de code VSCode et l’extension Live Server. 
2. Créez un dossier pour votre projet. Ouvrez VSCode → Fichier → Ouvrir un dossier et sélectionnez votre nouveau répertoire.
3. Naviguez vers votre terminal VSCode et exécutez la commande suivante pour créer un fichier de configuration pour votre projet :

npm init

4. Saisissez les informations requises. Une fois terminé, vous devriez voir le fichier package.json dans la fenêtre d’exploration de VSCode.  
5. Dans l’écran principal, sélectionnez Nouveau fichier et créez un nouveau fichier de projet. Par exemple, nommez-le app.js. 
6. Rédigez le code de votre application. Pour les tests, vous pouvez créer un simple programme Hello World. Appuyez sur Ctrl + S pour l’enregistrer. 

7. Depuis votre terminal VSCode, lancez node suivi du nom de votre fichier JS pour démarrer votre application :

node app.js

C’est fait ! Dans notre scénario, vous pouvez accéder à l’application en ajoutant l’adresse localhost et le numéro de port désigné à votre navigateur web.

Les étapes sont similaires quel que soit votre système d’exploitation. 

Pour le déployer sur le site réel, téléchargez le fichier du projet à l’aide de commandes, de git ou du protocole de transfert de fichiers sécurisé (SFTP).

Travailler avec des modules et des dépendances

NPM vous permet de gérer facilement les modules et les dépendances afin d’améliorer les fonctionnalités de votre application Node.js. 

Le fichier package.json dans le dossier de votre projet contient des informations sur les dépendances de votre application. Au lieu de gérer les paquets individuellement, vous pouvez appeler package.json en bloc.

Par exemple, la commande suivante met à jour toutes les dépendances répertoriées dans le fichier :

npm install

Vous pouvez vérifier la présence de paquets obsolètes et installer les mises à jour à l’aide d’une seule commande. Cette possibilité rend le processus plus efficace et maintient la cohérence entre les différents environnements de projet. 

De plus, Node.js vous permet de lister automatiquement les nouveaux modules ou dépendances dans packages.json lors de l’installation en utilisant l’option –save. Cette commande se présente comme suit :

npm install software-name --save

Node.js comprend des modules internes préconfigurés lors de l’installation de l’environnement d’exécution. Vous pouvez également installer des modules externes à partir du dépôt npm. 

Pour charger un module dans le code de votre application, utilisez la fonction require. Par exemple, l’extrait suivant appelle express.js et l’affecte à la variable express :

const express = require('express')

Les modules intégrés varient en fonction de la version de Node.js. Pour vérifier lesquels sont installés sur votre système actuel, utilisez la commande suivante :

npm list -g

Frameworks et bibliothèques Node.js

Dans la pratique, les développeurs ne s’appuient pas uniquement sur Node.js pour créer une application. Ils intègrent un cadre pour créer la structure du projet et une bibliothèque pour ajouter facilement des fonctions. Voici quelques-unes des options les plus populaires.

Express.js

Express.js ou Express est le framework Node.js le plus utilisé. Il est apprécié pour son modèle minimaliste et non imposé, qui permet aux développeurs de structurer le code de leur application sans restriction. 

Parmi les caractéristiques notables de ce framework, on peut citer la gestion polyvalente et intégrée des requêtes. Il permet aux développeurs d’appeler rapidement une fonction spécifique basée sur les méthodes et les URL des requêtes HTTP. Sans Express, un tel mécanisme ne serait possible qu’en utilisant un long code. 

En outre, le cadre Express.js permet aux développeurs d’utiliser des logiciels intermédiaires, c’est-à-dire des logiciels qui modifient les demandes et les réponses pendant la transmission. Il permet par exemple d’authentifier, d’enregistrer ou de limiter les données transférées. 

React.js

React.js est une bibliothèque JavaScript front-end utilisée pour développer l’interface utilisateur (UI) d’un site ou d’une application web. Bien que relativement récente, elle a gagné une popularité massive en raison de l’importance qu’elle accorde à la facilité d’utilisation et à la convivialité pour les débutants. 

Comme d’autres bibliothèques, React fournit un ensemble de composants réutilisables qui aident les développeurs à construire sans effort une interface complexe. Ce qui la distingue, c’est l’utilisation de la syntaxe JSX, qui permet d’écrire des balises de type HTML en JavaScript. 

React permet d’améliorer la vitesse de chargement de votre site ou de votre application web en utilisant un modèle d’objet de document virtuel (DOM). Cette fonctionnalité permet aux navigateurs web de ne rendre que les sections modifiées de l’interface utilisateur plutôt que la page entière, ce qui rend le processus plus efficace.

Socket.io

La bibliothèque JavaScript Socket.io offre des fonctionnalités permettant de gérer la transmission de données en temps réel, ce qui en fait une alternative populaire pour le développement de services à forte intensité d’E/S tels que les jeux, les plateformes de diffusion en direct et les applications de chat. 

Socket.io permet à votre application Node.js de répondre aux clients sans attendre leurs requêtes. Dans les applications de messagerie, par exemple, cette fonctionnalité permet aux membres d’un groupe de recevoir automatiquement un message d’un utilisateur. 

Socket.io offre un moyen plus fiable et plus réactif que les WebSockets traditionnels pour permettre une communication bidirectionnelle avec les clients. Sans cela, vous devriez développer un code personnalisé pour gérer la connexion bidirectionnelle et contourner manuellement les demandes des clients.

Next.js

Next.js est un cadre de développement web complet basé sur React qui peut gérer le front-end et le back-end. Il fournit des blocs de construction et des outils pour construire l’interface utilisateur de votre application et les systèmes côté serveur. 

Par exemple, la nouvelle version de Next dispose d’un compilateur intégré qui améliore considérablement le temps de rafraîchissement du code. Lorsque les développeurs adaptent l’application, les changements se reflètent plus rapidement dans le navigateur.  

Next.js utilise également un mécanisme de pré-rendu qui compile les applications JavaScript à la place du navigateur du client. Cela permet d’améliorer la vitesse de chargement des pages et l’optimisation des moteurs de recherche (SEO). 

Sites web populaires utilisant Node.js

Cette section explore plusieurs sites web remarquables construits sur Node.js afin de démontrer ses capacités. 

Netflix

La capacité de Node.js à gérer des opérations en temps réel et à forte intensité d’E/S en fait une technologie idéale pour créer une application web de diffusion en direct comme Netflix. 

Uber

Uber utilise Node.js pour gérer la communication en temps réel entre les différents clients et API. 

Par exemple, son application traite des données provenant de services cartographiques, des systèmes de positionnement global des conducteurs et des demandes de commande des utilisateurs.

eBay

Node.js permet aux plateformes de commerce électronique telles qu’eBay de gérer efficacement les appels d’API provenant de services externes tels que les fournisseurs de services logistiques ou de paiement. 

En outre, les développeurs peuvent mettre en œuvre séparément des fonctions telles que la gestion des stocks et le chat en direct, et tirer parti de l’efficacité des opérations d’E/S du moteur d’exécution. 

PayPal

Les applications de passerelle de paiement comme PayPal fonctionnent avec d’autres API et logiciels intermédiaires pour permettre des transactions sécurisées et cryptées. 

Node.js permet le traitement de données en temps réel à partir de nombreuses sources, y compris des microservices, pour des tâches telles que la détection des fraudes. 

Conclusion

Node.js est un environnement d’exécution qui vous permet d’exécuter du code JavaScript sur le serveur pour le développement back-end. Il est construit sur le moteur V8 de Google, initialement prévu pour le navigateur web Chrome.

Node.js utilise une architecture asynchrone, non bloquante et axée sur les événements. Ce moteur d’exécution utilise un seul thread pour répondre à plusieurs requêtes simultanées sans mise en file d’attente, ce qui le rend adapté aux applications à forte intensité d’entrées/sorties. 

Le logiciel d’exécution, y compris Node Package Manager (NPM), est préinstallé sur les plans d’hébergement Hostinger Node.js. Pour les autres fournisseurs, vous devrez probablement l’installer manuellement à l’aide de commandes ou de paquets binaires.

NPM vous permet d’installer d’autres frameworks et bibliothèques pour compléter Node.js, comme React.js et Express.js. Ces technologies combinées sont bien adaptées aux applications d’entreprise telles que PayPal, eBay et Uber.  

Qu’est-ce que Node.js – FAQ