NodeJS là gì? 5 framework của NodeJS nhiều người dùng nhất

NodeJS là nền tảng JavaScript phía server nổi bật với khả năng xử lý bất đồng bộ và hiệu suất cao. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực và API hiện đại. Ở bài viết sau, Nhân Hòa sẽ giúp bạn hiểu rõ NodeJS là gì và giới thiệu 5 framework được sử dụng nhiều nhất hiện nay.

Tổng quan về NodeJS là gì?

NodeJS là một nền tảng mã nguồn mở được xây dựng trên V8 JavaScript Engine – công cụ xử lý JavaScript của Google Chrome. Khác với JavaScript truyền thống chỉ chạy trên trình duyệt, NodeJS cho phép lập trình viên sử dụng JavaScript để viết các ứng dụng phía server.

NodeJS là gì?

Điểm mạnh của NodeJS nằm ở khả năng xử lý bất đồng bộ và hướng sự kiện, giúp tối ưu hiệu suất, đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng thời gian thực như chat, livestream hoặc hệ thống API có lưu lượng truy cập cao.

NodeJS còn nổi bật nhờ hệ sinh thái npm (Node Package Manager) với hàng trăm nghìn gói thư viện sẵn sàng tích hợp. Yếu tố này giúp quá trình phát triển phần mềm trở nên nhanh chóng, linh hoạt và tiết kiệm chi phí hơn.

>>> Xem thêm: Javascript là gì? Các ưu nhược điểm nổi bật của Javascript

Cách thức hoạt động của NodeJS

Node.js hoạt động dựa trên mô hình bất đồng bộ và hướng sự kiện, giúp xử lý nhiều yêu cầu đồng thời mà không cần tạo nhiều luồng như các nền tảng truyền thống. Đây là lý do Node.js rất phù hợp để xây dựng các ứng dụng web real-time, hệ thống API hoặc dịch vụ xử lý nhiều kết nối.

Mô hình Non-blocking I/O và Event-Driven

Node.js áp dụng mô hình nhập/xuất không đồng bộ (non-blocking I/O) kết hợp với cơ chế hướng sự kiện (event-driven). Các thao tác như đọc dữ liệu từ file, truy vấn cơ sở dữ liệu hay giao tiếp qua mạng được thực hiện mà không làm gián đoạn luồng chính của chương trình. Nhờ vậy, Node.js có thể xử lý đồng thời nhiều yêu cầu mà không cần phải tạo nhiều luồng, từ đó giảm thiểu chi phí quản lý luồng và cải thiện hiệu suất hoạt động.

Khi một tác vụ I/O được khởi chạy, nó sẽ được giao cho hệ thống hoặc cơ sở dữ liệu xử lý bên ngoài, trong khi tiến trình chính vẫn tiếp tục làm việc mà không phải chờ đợi. Khi tác vụ hoàn thành, một sự kiện được kích hoạt, đồng thời hàm callback tương ứng sẽ được gọi để tiếp tục xử lý kết quả.

Động cơ V8 JavaScript

Node.js được xây dựng trên nền tảng động cơ JavaScript V8 của Google Chrome, một bộ biên dịch mã JavaScript sang mã máy với tốc độ cao. Điều này giúp cải thiện đáng kể khả năng thực thi, làm cho các ứng dụng Node.js trở nên nhanh và hiệu quả hơn.

Kiến trúc Single-threaded

Mặc dù Node.js chỉ chạy trên một luồng chính để xử lý logic ứng dụng, nó vẫn sử dụng các luồng nền riêng biệt thông qua thư viện libuv nhằm thực hiện các tác vụ I/O. Những chi tiết này được ẩn đi đối với lập trình viên, giúp việc phát triển ứng dụng trở nên đơn giản trong khi vẫn duy trì hiệu suất cao.

Vòng lặp sự kiện (Event Loop)

Trái tim của Node.js chính là vòng lặp sự kiện (event loop). Đây là cơ chế liên tục theo dõi các sự kiện diễn ra và gọi các hàm callback khi có sự kiện mới được kích hoạt. Nhờ vòng lặp này, Node.js có thể phục vụ hàng nghìn kết nối đồng thời mà không cần tốn nhiều tài nguyên cho việc quản lý luồng riêng biệt.

Thực thi Callback khi I/O hoàn tất

Sau khi hệ thống thông báo một tác vụ I/O đã hoàn thành, Node.js sẽ kích hoạt hàm callback tương ứng để xử lý kết quả hoặc tiếp tục các bước logic tiếp theo trong ứng dụng.

Quản lý gói npm (Node Package Manager)

npm là công cụ quản lý gói chính thức của Node.js, hỗ trợ các lập trình viên chia sẻ và tái sử dụng các module mã nguồn mở. Với hàng ngàn thư viện có sẵn, npm giúp việc xây dựng ứng dụng nhanh hơn và hiệu quả hơn rất nhiều.

Về Require trong Node.js

Require là một chức năng quan trọng trong Node.js với vai trò chính gồm:

- Tải các module nội bộ của Node.js như hệ thống file, HTTP từ API của Node.

- Nhập các thư viện bên ngoài được cài đặt qua npm như Express, Mongoose.

- Cho phép bạn chia nhỏ mã nguồn trong dự án bằng cách require các file module riêng biệt.

Require nhận một tham số là đường dẫn (path) của module cần tải và trả về đối tượng module đó, hỗ trợ tổ chức và modular hóa mã nguồn hiệu quả.

>>> Xem thêm: Lỗi http error 403: Nguyên nhân và mẹo sửa lỗi nhanh nhất

Hiểu về các khái niệm cơ bản trong Node.js

Module trong Node.js

Module trong Node.js tương tự như các gói thư viện nhỏ chứa sẵn các hàm, đối tượng và lớp phục vụ cho những nhiệm vụ cụ thể. Điều này giúp việc phát triển phần mềm trở nên linh hoạt, dễ bảo trì và mở rộng. Để sử dụng một module, bạn chỉ cần gọi hàm require(). Ví dụ:

const http = require('http');

Node.js cung cấp rất nhiều module tích hợp hữu ích cho lập trình web, bao gồm:

Bảng điều khiển (Console)

Module bảng điều khiển là công cụ hỗ trợ debug hiệu quả, giúp bạn kiểm tra giá trị biến, kết quả biểu thức hoặc lỗi trong quá trình phát triển. Phương thức phổ biến nhất là console.log(), ví dụ:

console.log('Hello, world!');

Cluster – Tăng hiệu suất đa tiến trình

Mặc dù Node.js sử dụng mô hình đơn luồng cho logic ứng dụng, nhưng để tận dụng tối đa CPU đa nhân, module cluster cho phép tạo ra nhiều tiến trình con (worker processes). Mỗi tiến trình này sẽ nhận xử lý một phần các yêu cầu đến, giúp cân bằng tải và tránh tình trạng quá tải cho một tiến trình duy nhất. Tất cả các tiến trình cùng chia sẻ một cổng mạng, tạo thành một cụm xử lý song song.

Đối tượng toàn cục (Global objects)

Node.js cung cấp các đối tượng toàn cục có sẵn trong mọi module, giúp lập trình viên dễ dàng truy cập mà không cần khai báo lại. Một số đối tượng toàn cục quan trọng gồm:

Xử lý lỗi trong Node.js

Node.js thường gặp 4 nhóm lỗi phổ biến:

- Lỗi JavaScript: Bao gồm các lỗi cú pháp hoặc lỗi trong quá trình thực thi như SyntaxError, ReferenceError, TypeError...

- Lỗi hệ thống: Liên quan đến các lỗi cấp thấp như file không tồn tại, lỗi mạng.

- Lỗi do người dùng: Phát sinh từ logic hoặc đầu vào không hợp lệ.

- Lỗi assertion: Xảy ra khi các điều kiện kiểm tra không thỏa mãn.

Streaming (Luồng dữ liệu)

Streaming là quá trình truyền tải dữ liệu theo dòng liên tục, rất hữu ích khi làm việc với file lớn hoặc dữ liệu mạng. Node.js hỗ trợ 4 loại luồng:

- Luồng đọc (readable stream): chỉ đọc dữ liệu.

- Luồng ghi (writable stream): chỉ ghi dữ liệu.

- Luồng hai chiều (duplex stream): vừa đọc vừa ghi.

- Luồng chuyển đổi (transform stream): biến đổi dữ liệu trong quá trình truyền.

Ví dụ phổ biến là xem video trực tuyến, dữ liệu video được truyền như một dòng luồng liên tục đến trình duyệt.

Buffer (Bộ nhớ đệm)

Buffer là một cấu trúc dữ liệu đặc biệt dùng để lưu trữ và xử lý dữ liệu nhị phân hiệu quả trong Node.js, giúp làm việc trực tiếp với dữ liệu thô trong bộ nhớ.

Module tên miền (Domain)

Module Domain giúp phát hiện và xử lý lỗi tiềm ẩn trong ứng dụng, nâng cao độ ổn định. Nó hỗ trợ qua hai cơ chế chính:

- Liên kết nội bộ: tích hợp bộ phát lỗi trực tiếp trong mã nguồn.

- Liên kết bên ngoài: cấu hình bộ phát lỗi ngoài để quản lý sự cố từ các nguồn bên ngoài.

Module DNS

Module DNS hỗ trợ tra cứu và phân giải tên miền thành địa chỉ IP. Có hai phương thức chính:

- dns.resolve(): Tra cứu trực tiếp tới máy chủ DNS, phù hợp với các ứng dụng cần truy vấn DNS động.

- dns.lookup(): Phân giải dựa trên cache cục bộ mà không cần kết nối mạng, thích hợp với môi trường hạn chế kết nối.

Debugger (Trình gỡ lỗi)

Node.js tích hợp sẵn công cụ gỡ lỗi giúp theo dõi và khắc phục lỗi trong mã nguồn. Mặc dù đơn giản, nó vẫn đủ dùng cho việc debug cơ bản. Bạn có thể khởi động debugger bằng lệnh:

node inspect myscript.js

Ưu và nhược điểm của Node.JS

Node.js đã tạo nên bước đột phá trong phương thức phát triển ứng dụng web hiện đại, tuy nhiên, đây không phải là giải pháp hoàn hảo cho mọi trường hợp. Dưới đây là phân tích toàn diện về những ưu điểm và hạn chế của Node.js, cùng các gợi ý giúp bạn lựa chọn công nghệ phù hợp nhất cho dự án của mình.

Các ứng dụng phù hợp với Node.js

Node.js được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại ứng dụng web và server nhờ khả năng xử lý bất đồng bộ, hiệu suất cao, cùng với hệ sinh thái phong phú và đa dạng. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của Node.js:

Ứng dụng web thời gian thực (Real-time Web Applications)

Node.js là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực như chat trực tuyến, trò chơi đa người chơi hay hệ thống gọi video. Nhờ mô hình xử lý sự kiện bất đồng bộ và hỗ trợ WebSocket, Node.js giúp duy trì kết nối liên tục, cập nhật dữ liệu ngay lập tức mà không cần tải lại trang.

API Server-side (Xây dựng RESTful APIs)

Node.js rất phù hợp để phát triển các RESTful API nhờ khả năng xử lý đồng thời hàng ngàn kết nối cùng lúc với tốc độ phản hồi nhanh. Đây là nền tảng vững chắc cho các ứng dụng di động và web, giúp frontend và backend giao tiếp hiệu quả.

Streaming Data (Ứng dụng xử lý dữ liệu dạng stream)

Node.js hỗ trợ tốt việc xử lý các luồng dữ liệu như video, âm thanh hoặc các file lớn theo từng phần, cho phép người dùng có thể xem hoặc tải dữ liệu ngay khi đang truyền mà không phải chờ đợi toàn bộ file tải xong.

Ứng dụng một trang (Single Page Applications - SPA)

Node.js thường được sử dụng làm backend cho các SPA như Gmail, Google Maps hay Facebook, nơi mà mọi tương tác đều diễn ra trên một trang duy nhất mà không cần tải lại. Nó còn hỗ trợ các công cụ build frontend như Webpack, Babel giúp tối ưu quy trình phát triển.

Công cụ dòng lệnh và tự động hóa (CLI Tools & Automation)

Node.js cũng được ứng dụng trong phát triển các công cụ dòng lệnh và script tự động hóa quy trình làm việc. Hệ thống gói NPM phong phú giúp tích hợp dễ dàng với nhiều công nghệ và mở rộng tính năng cho các công cụ này.

Kiến trúc Microservices

Node.js là lựa chọn phổ biến trong các hệ thống microservices, giúp chia nhỏ ứng dụng lớn thành nhiều dịch vụ độc lập, dễ quản lý, nâng cấp và mở rộng.

Ứng dụng Internet of Things (IoT)

Node.js được ưu tiên dùng trong các ứng dụng IoT bởi khả năng xử lý lượng lớn kết nối đồng thời và sự kiện từ các thiết bị khác nhau, đảm bảo hiệu suất và độ trễ thấp.

Dashboard và Monitoring (Bảng điều khiển và giám sát)

Node.js giúp xây dựng các dashboard hiển thị dữ liệu theo thời gian thực và các hệ thống giám sát hiệu suất, hỗ trợ doanh nghiệp theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống một cách trực quan và chính xác.

Top 5 framework NodeJS tốt nhất cho lập trình viên

Dưới đây là Top 5 framework phổ biến nhất của Node.js được nhiều lập trình viên sử dụng nhờ tính năng mạnh mẽ, dễ dùng và hỗ trợ phát triển ứng dụng nhanh chóng:

1. Express.js

Express.js là framework web nhẹ, linh hoạt và phổ biến nhất trong hệ sinh thái Node.js. Được thiết kế để giúp lập trình viên xây dựng ứng dụng web và API một cách nhanh chóng, Express mang lại cấu trúc đơn giản, dễ hiểu mà không làm phức tạp quá trình phát triển. 

Framework này cung cấp hệ thống định tuyến mạnh mẽ, hỗ trợ middleware đa dạng cho phép xử lý các yêu cầu HTTP hiệu quả và dễ dàng tích hợp với nhiều loại cơ sở dữ liệu khác nhau. Nhờ tính đơn giản và hiệu quả, Express.js được sử dụng rộng rãi trong nhiều dự án từ startup đến doanh nghiệp lớn như Twitter, Uber, IBM và Accenture.

2. Hapi.js

Hapi.js là một framework Node.js mạnh mẽ và linh hoạt, nổi bật với khả năng mở rộng cao nhờ hệ thống plugin tùy biến. Được phát triển bởi Walmart Labs, Hapi đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi mức độ bảo mật và độ tin cậy cao. 

Hapi.js framework cung cấp các công cụ hỗ trợ xác thực và ủy quyền, hệ thống định tuyến rõ ràng, cũng như các chức năng xử lý lỗi và kiểm thử tích hợp sẵn. Những tính năng này giúp lập trình viên dễ dàng kiểm soát cấu hình và tối ưu hiệu suất ứng dụng. Hapi.js thường được sử dụng trong các dự án doanh nghiệp với yêu cầu bảo mật nghiêm ngặt và tính ổn định cao.

3. NestJS

NestJS là framework Node.js hiện đại, xây dựng trên nền tảng TypeScript, giúp phát triển các ứng dụng backend có cấu trúc rõ ràng và dễ bảo trì. Điểm mạnh của NestJS nằm ở việc tích hợp sẵn Dependency Injection, giúp quản lý mã nguồn hiệu quả và tái sử dụng linh hoạt. 

Ngoài ra, NestJS còn hỗ trợ nhiều công nghệ hiện đại như GraphQL, WebSocket, cũng như các ORM phổ biến như TypeORM và Sequelize. Với kiến trúc module mạnh mẽ, NestJS rất thích hợp cho các dự án quy mô lớn hoặc các ứng dụng doanh nghiệp phức tạp. Nhiều công ty lớn như Adidas, Decathlon, Roche, BMW và IBM đã áp dụng framework này trong hệ thống của mình.

4. Koa.js

Koa.js là framework được phát triển bởi chính đội ngũ tạo ra Express.js, với mục tiêu xây dựng một nền tảng web tối giản và hiện đại cho Node.js. Khác với Express, Koa không đi kèm middleware tích hợp sẵn, tạo điều kiện cho lập trình viên tự do tùy biến và tối ưu hóa theo nhu cầu riêng của dự án. 

Koa tận dụng hoàn toàn các tính năng async/await của JavaScript để xử lý các middleware bất đồng bộ một cách dễ dàng, giúp cải thiện hiệu suất và khả năng đọc hiểu mã nguồn. Đây là lựa chọn phù hợp cho các dự án đòi hỏi sự linh hoạt cao và tối ưu hiệu suất.

5. Fastify

Fastify là một framework Node.js tập trung vào hiệu suất và tốc độ xử lý requests với độ trễ thấp. Framework này hỗ trợ sẵn TypeScript và cung cấp hệ thống plugin linh hoạt giúp mở rộng tính năng dễ dàng. Fastify nổi bật với các tính năng như validation schema tích hợp sẵn, serialization JSON hiệu quả và logging mạnh mẽ, giúp tăng tính ổn định và khả năng mở rộng của ứng dụng. 

Với cú pháp đơn giản và tối ưu hóa cho hiệu năng, Fastify thích hợp cho cả các ứng dụng nhỏ lẫn những hệ thống quy mô lớn, đặc biệt là các dịch vụ microservices cần hiệu suất tối ưu.

Lời kết

NodeJS và các framework đi kèm đã thay đổi cách xây dựng ứng dụng web hiện đại. Mỗi framework có thế mạnh riêng, phù hợp với từng nhu cầu phát triển. Nhân Hòa hy vọng bài viết giúp bạn chọn được công cụ phù hợp để nâng cao hiệu quả lập trình.

Thông tin liên hệ Nhân Hòa:

+ Tổng đài: 1900 6680

+ Website: https://nhanhoa.com/

+ Fanpage: https://www.facebook.com/nhanhoacom

+ Khuyến mãi Nhân Hòa: https://nhanhoa.com/uu-dai-nhan-hoa.html