Introduction to Node.js

What is Node.js?

Node.js เป็น JavaScript runtime environment ที่ทำงานนอกเบราว์เซอร์ ทำให้สามารถใช้ JavaScript ในการพัฒนาแอปพลิเคชันฝั่ง server ได้ โดย Node.js ใช้ V8 JavaScript engine ของ Google (เดียวกับที่ใช้ใน Chrome) เพื่อประมวลผลโค้ด JavaScript

Example: Simple HTTP Server

// สร้าง HTTP server อย่างง่าย
import http from "http";

const server = http.createServer((req, res) => {
  res.statusCode = 200;
  res.setHeader("Content-Type", "text/plain");
  res.end("Hello World\n");
});

server.listen(3000, "127.0.0.1", () => {
  console.log("Server running at http://127.0.0.1:3000/");
});

Node.js มีระบบ event-driven และ non-blocking I/O ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและการทำงานแบบ real-time เช่น API servers, streaming applications และ microservices

How Node.js Works

V8 Compiles JavaScript to Machine Code

V8 Engine คอมไพล์โค้ด JavaScript เป็น machine code ด้วยเทคนิค Just-In-Time (JIT) compilation ซึ่งทำให้โค้ด JavaScript สามารถทำงานได้โดยเร็วและมีประสิทธิภาพ

กระบวนการทำงานของ V8:

1. Parsing: แปลงโค้ด JavaScript เป็น Abstract Syntax Tree (AST)
2. Ignition: Interpreter ที่แปลง AST เป็น bytecode และเริ่มทำงานทันที
3. TurboFan: Optimizer ที่วิเคราะห์โค้ดที่ทำงานบ่อยและคอมไพล์เป็น optimized machine code

function add(a, b) {
  return a + b;
}
console.log(add(5, 3)); // 8

Event Loop Manages Non-Blocking I/O

Event Loop เป็นระบบจัดการงานแบบ non-blocking I/O ผ่านระบบ event-driven ซึ่งทำให้ Node.js สามารถรองรับการเชื่อมต่อจำนวนมากพร้อมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ขั้นตอนการทำงานของ Event Loop:

1. Timers: ตรวจสอบ callbacks จาก setTimeout() และ setInterval()
2. Pending callbacks: ดำเนินการกับ I/O callbacks ที่ถูกเลื่อนจากรอบก่อนหน้า
3. Poll: รับ I/O events ใหม่และดำเนินการกับ callbacks ที่เกี่ยวข้อง
4. Check: ดำเนินการกับ callbacks จาก setImmediate()
5. Close callbacks: ดำเนินการกับ close events

console.log("1: Start");
setTimeout(() => console.log("2: Timeout"), 0);
setImmediate(() => console.log("3: Immediate"));
process.nextTick(() => console.log("4: NextTick"));
console.log("5: End");

// Output มักจะเป็น:
// 1: Start
// 5: End
// 4: NextTick
// 2: Timeout
// 3: Immediate

Libuv Handles I/O Operations

Libuv เป็นไลบรารีที่จัดการกับ asynchronous I/O operations บนระบบปฏิบัติการต่างๆ ซึ่งทำให้ Node.js สามารถรองรับการทำงานแบบ concurrent ได้ด้วย event loop

คุณสมบัติของ Libuv:

• Thread Pool: จัดการกับ blocking I/O operations
• Event Loop: จัดการกับ non-blocking operations
• Cross-platform: ทำงานได้บนหลายระบบปฏิบัติการ (Windows, Linux, macOS)

const fs = require("fs");

// Non-blocking I/O operation
fs.readFile("example.txt", "utf8", (err, data) => {
  if (err) throw err;
  console.log("File content:", data);
});
console.log("Reading file... (this shows first)");

Built-in Modules

Node.js มาพร้อมกับโมดูลพื้นฐานที่หลากหลาย ช่วยให้ผู้พัฒนาสามารถทำงานกับระบบไฟล์, เครือข่าย, และอื่นๆ ได้โดยไม่ต้องติดตั้งแพ็คเกจเพิ่มเติม

โมดูลพื้นฐานที่สำคัญ:

• fs: จัดการกับระบบไฟล์ เช่น อ่าน/เขียนไฟล์
• http/https: สร้าง web server และ client
• path: จัดการกับ file paths
• events: สร้างและจัดการ event emitters
• crypto: เข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูล

const http = require("http");

const server = http.createServer((req, res) => {
  res.writeHead(200, { "Content-Type": "text/plain" });
  res.end("Hello World\n");
});

server.listen(3000, () => {
  console.log("Server running at http://localhost:3000/");
});

Key Features of Node.js

1. Asynchronous and Event-Driven: ทุก API ของ Node.js เป็นแบบ asynchronous (non-blocking)
2. Single-Threaded but Highly Scalable: ใช้ Event Loop ในการจัดการ request หลายๆ ตัวพร้อมกัน
3. Fast in Code Execution: ใช้ V8 JavaScript Engine ของ Google
4. No Buffering: แอปพลิเคชัน Node.js ไม่เคย buffer ข้อมูลใดๆ
5. Open Source: มี community ที่ใหญ่และแข็งแกร่ง

When to Use Node.js

Node.js เหมาะสำหรับการพัฒนา:

• Real-time Applications: แชท, เกมส์, แอปพลิเคชันที่ต้องอัพเดทแบบ real-time
• API Services: RESTful APIs, GraphQL APIs
• Microservices: ระบบที่แบ่งการทำงานเป็นส่วนย่อยๆ
• Single Page Applications (SPA): Web applications ที่มีการอัพเดทหน้าเว็บโดยไม่ต้องโหลดหน้าใหม่
• Streaming Applications: การประมวลผลไฟล์มีเดียขนาดใหญ่

Getting Started

ติดตั้ง Node.js ได้ที่ เว็บไซต์ทางการ หรือใช้ package manager ต่างๆ เช่น nvm (Node Version Manager) สำหรับการจัดการเวอร์ชัน

ตรวจสอบการติดตั้ง:

node --version
npm --version

เริ่มต้นโปรเจคใหม่:

mkdir my-node-app
cd my-node-app
npm init -y

สร้างไฟล์ app.js และทดสอบด้วยคำสั่ง:

node app.js

Conclusion

Node.js เป็นแพลตฟอร์มที่ทรงพลังสำหรับการพัฒนาแอปพลิเคชันด้าน server-side โดยใช้ JavaScript ทำให้สามารถใช้ภาษาโปรแกรมมิ่งเพียงภาษาเดียวทั้งฝั่ง frontend และ backend ได้อย่างมีประสิทธิภาพ