Backendové frameworky v Node.js: Průvodce moderním vývojem webových aplikací

V dynamickém a neustále se vyvíjejícím světě vývoje webových systémů hraje volba technologií stěžejní roli při úspěšném provozování a údržbě webových aplikací. Jedním z klíčových rozhodnutí v tomto ohledu je výběr vhodného backendového frameworku. Cílem tohoto článku je poradit vývojářům, jak se zorientovat ve frameworcích v Node.js, a pomoci jim dělat informovaná rozhodnutí, které odpovídají konkrétním potřebám a výzvám v jejich projektech.

Proč Node.js pro vývoj backendu?

Node.js se stal lídrem v oblasti backendového vývoje z několika pádných důvodů:

• Rychlost a efektivita: V jádru je Node.js navržen pro výkon. Node.js využívá engine V8 JavaScript a vyniká rychlým zpracováním kódu, což je výhodou pro vývoj dobře škálovatelných webových aplikací. Tuto efektivitu dále zvyšuje jeho neblokující architektura řízená událostmi, díky čemuž je vhodný pro zpracování více současných připojení s minimální režií.

• Open-Source a aktivní komunita: Node.js je open-source, což znamená, že těží z příspěvků a kontroly globální komunity vývojářů. Tento komunitou řízený přístup podporuje neustálé zlepšování, inovace a bohatý ekosystém modulů a nástrojů, které rozšiřují jeho možnosti.

• Kompatibilita napříč platformami: Node.js je ze své podstaty multiplatformní a bez problémů funguje na systémech Windows, Mac, Linux a dalších prostředích. Tato univerzálnost zefektivňuje proces vývoje a snižuje problémy spojené s kompatibilitou napříč platformami.

• Jednotný vývoj v jazyce JavaScript: Jednou z nejvýznamnějších výhod Node.js je pravděpodobně sjednocení, které přináší do vývoje webových aplikací. Používáním jazyka JavaScript pro vývoj front-endu i back-endu mohou týmy dosáhnout větší synergie a efektivity. Tato jednotnost zjednodušuje celý proces vývoje, protože vývojářům stačí znát pouze jeden programovací jazyk pro skriptování na straně klienta i serveru.

• Všestranné a rozmanité frameworky: Prostředí Node.js je obohaceno o řadu frameworků, z nichž každý nabízí jedinečné funkce, výhody a případy použití. Od minimalistického a flexibilního Express.js po komplexní a názorově vyhraněný Nest.js - tyto frameworky rozšiřují možnosti Node.js a umožňují vývojářům přizpůsobit backendovou infrastrukturu specifickým požadavkům jejich projektů.

V následujících kapitolách se podrobněji seznámíme s některými z nejoblíbenějších frameworků Node.js - Express, Fastify, Nest.js a Koa.js - a porovnáme jejich vlastnosti, výhody a nevýhody a případy použití. Cílem této srovnávací analýzy je předat vývojářům takové znalosti, aby si mohli vybrat framework, který nejlépe odpovídá rozsahu, složitosti a dlouhodobým cílům jejich projektu.

Express.js

Express.js je de facto standardem pro webové aplikace Node.js. Express je známý svou jednoduchostí, flexibilitou a minimalistickým přístupem a poskytuje základní funkce potřebné k vytváření robustních a efektivních webových aplikací. Je velmi neomezený, což dává vývojářům svobodu strukturovat své aplikace podle vlastního uvážení, což přispělo k jeho širokému rozšíření a popularitě.

Fastify

Fastify, který se objevuje jako vysoce výkonný framework, se zaměřuje na rychlost a nízké režijní náklady. Je navržen tak, aby byl efektivní, uživatelsky přívětivý a zároveň poskytoval rychlejší alternativu k jiným frameworkům, aniž by to snižovalo vývojařský zážitek. Design Fastify je inspirován Hapi i Expressem a klade důraz na přístup k tvorbě aplikací založený na schématech.

Nest.js

Nest.js je uzpůsobený vytváření efektivních, spolehlivých a škálovatelných aplikací na straně serveru. Využívá modulární přístup a je silně inspirován systémem Angular, takže je skvělou volbou pro vývojáře, kteří znají architekturu Angularu. Nest.js je chválen zejména pro svou architekturu aplikací out-of-the-box, která podporuje čistý, udržovatelný a testovatelný kód.

Koa.js

Koa.js, vytvořený stejným týmem, který stojí za Express.js, si klade za cíl být menším, názornějším a robustnějším základem pro webové aplikace a rozhraní API. Jedinečnou předností Koa je jeho odlehčená povaha a vylepšené mechanismy pro ošetřování chyb. Podporuje elegantní styl kódování, což vede k lépe spravovatelnému kódu.

LoopBack

Jedná se o vysoce rozšiřitelný framework pro vytváření rozhraní API a mikroslužeb. Nejnovější verze LoopBack 4 nabízí vylepšený programovací model s funkcí Dependency Injection a nové koncepty, jako jsou komponenty, mixiny, úložiště a další. Hodí se pro projekty vyžadující komplexní rozhraní API a připojení k více zdrojům dat. Díky své rozšiřitelnosti je LoopBack vhodný pro aplikace podnikové úrovně, kde je důležitý robustní ekosystém API.

AdonisJS

AdonisJS se zaměřuje na ergonomii, stabilitu a důvěru vývojářů a je známý tím, že se postará o většinu problémů při vývoji webových aplikací a nabízí čisté a stabilní API pro vytváření webových aplikací a mikroslužeb. Ideální pro vývojáře, kteří hledají přístup, v němž převažují konvence nad konfigurací. Pokud váš projekt vyžaduje stabilní a ergonomické prostředí a dáváte přednost struktuře podobné Rails pro vaše aplikace Node.js, AdonisJS je skvělou volbou.

Hapi.js

Hapi.js poskytuje důkladné reference API a spolehlivou podporu pro vytváření dokumentů. Je uznáván pro svou robustnost a flexibilitu při vytváření aplikací. Hodí se pro komplexní aplikace služeb vyžadující robustní systém zásuvných modulů. Hapi.js nabízí výkonný přístup založený na konfiguraci a hodí se pro projekty, kde je důležitá spolehlivost a škálovatelnost.

Sails.js

Webový aplikační framework MVC postavený nad prostředím Node.js, Sails.js, se vyznačuje použitím generátorů kódu, které vytvářejí webové aplikace s velmi malým množstvím kódu. Hodí se pro aplikace, které vyžadují vzor MVC (Model-View-Controller) podobný frameworkům jako Ruby on Rails. Pokud vytváříte aplikace API založené na datech nebo chatovací aplikace v reálném čase, Sails.js nabízí snadno použitelné ORM a podporu websocketů.

Meteor.js

Tento bezplatný a open-source izomorfní webový framework v JavaScriptu je napsán pomocí Node.js. Meteor.js je uznáván za to, že umožňuje rychlé prototypování a tvorbu multiplatformního kódu. Je ideální pro rychlé prototypování a vytváření multiplatformních aplikací (web, Android, iOS). Pokud váš projekt zahrnuje vytváření aplikací v reálném čase a dáváte přednost integrovanému vývoji frontendů a backendů, Meteor.js vřele doporučujeme. Každý z těchto frameworků má specifické silné stránky a je navržen pro různé typy backendových aplikací. Konečná volba by měla odpovídat technickým požadavkům, potřebám škálovatelnosti a dlouhodobým cílům projektu. Ve společnosti Moravio se toto obvykle provádí v rámci procesu Product Scoping, když pro klienta provádíme Research and Discovery nebo v případě, že klient chce Project Analysis and Architecture.

A co Next.js?

Next.js je známý především jako framework React pro vývoj frontendových aplikací, zejména díky svým schopnostem vykreslování na straně serveru (SSR). Umožňuje vykreslování webových aplikací založených na Reactu na serveru, což může zlepšit výkon a SEO. Nejedná se však o tradiční framework Node.js pro vývoj backendu v tom smyslu, jako je tomu u Express, Koa nebo Hapi.

Ačkoli Next.js využívá Node.js pro operace na straně serveru a dokáže zpracovávat backendové funkce, jako jsou například API požadavky, je zaměřen především na vytváření frontendových webových aplikací. Jeho primární použití je vytváření serverově renderovaných aplikací React, přičemž další výhodou je možnost zahrnout logiku na straně serveru a koncové body API do stejné struktury projektu.

Souhrnně lze říci, že ačkoli Next.js funguje nad Node.js a zvládá některé úlohy backendu, je z velké části zaměřen na vývoj frontendu s vykreslováním na straně serveru a není kompletním řešením pro vývoj backendu jako tradiční frameworky Node.js. Tyto statistiky odrážejí současné trendy a preference v komunitě Node.js a vedou vývojáře k informovanému výběru na základě popularity, podpory komunity a konkrétních potřeb jejich projektů.

Statistiky a trendy v odvětví

Podle zprávy "Stav JS 2020: Tyto frameworky Node.js mají různou míru popularity a spokojenosti uživatelů:

• Express.js nadále vede v oblíbenosti a značná část vývojářů Node.js jej používá pro jeho jednoduchost a všestrannost. Fastify zaznamenal prudký nárůst zájmu, zejména u aplikací, kde je rozhodujícím faktorem výkon. Nest.js vykazuje rostoucí popularitu, zejména mezi vývojáři, kteří hledají framework se silným architektonickým základem podobným Angularu. Koa.js sice není tak rozšířený jako Express.js, ale je oceňován pro svůj moderní přístup a flexibilitu.

Srovnání rámců

Express.js

Přehled

Express.js, nejrozšířenější framework Node.js, je známý svou jednoduchostí a flexibilitou. Je velmi neomezený a poskytuje vývojářům svobodu strukturovat své aplikace podle vlastního uvážení. Tento minimalistický framework nabízí tenkou vrstvu základních funkcí webových aplikací, aniž by zastínil výkonné vlastnosti samotného Node.js.

Express stojí ve světě frameworků Node.js jako základní kámen, proslulý svým minimalistickým a zároveň flexibilním přístupem. Tento framework umožňuje vývoj webových i mobilních aplikací tím, že nabízí komplexní sadu funkcí při zachování odlehčeného profilu.

Klíčem k přitažlivosti Express je jeho široká škála užitných metod HTTP a možností middlewaru, které zjednodušují proces vytváření robustních rozhraní API. Tyto nástroje umožňují rychlý vývoj složitých funkcí a zvyšují efektivitu vývoje aplikací. Navzdory bohaté sadě funkcí si Express zachovává tenkou vrstvu abstrakce. Tato filozofie návrhu zajišťuje, že základní funkce Node.js nejsou zastíněny, což umožňuje vývojářům využít plnou sílu Node.js v rámci svých aplikací. Express také slouží jako základní prvek pro mnoho dalších populárních frameworků, což svědčí o jeho všestrannosti a robustnosti. Jeho podpora jazyka TypeScript navíc přináší výhody typové bezpečnosti a vyšší kvality kódu, což je v souladu s moderními vývojovými postupy.

Případy použití pro Express

• Rychlý vývoj webových aplikací: Vzhledem ke své jednoduchosti a široké škále užitečných metod HTTP je Express ideální pro rychlé vytváření webových aplikací, od malých projektů až po rozsáhlá podniková řešení.
• Vytváření rozhraní RESTful API: Díky rozsáhlé podpoře middlewaru Express zjednodušuje vytváření rozhraní RESTful API, takže je vhodnou volbou pro backendové služby ve webových a mobilních aplikacích.
• Vývoj prototypů a MVP: Díky snadnému nastavení a flexibilitě je Express obzvláště užitečný pro začínající firmy a vývojáře, kteří chtějí rychle vytvořit prototyp nebo minimální životaschopný produkt (MVP).

Pros:

• Snadné nastavení a nízká křivka učení: Express.js se snadno nastavuje, takže je přístupný i pro začátečníky a efektivní pro zkušené vývojáře.
• Velká komunita a rozsáhlá podpora middlewaru: Jeho rozsáhlá komunita zajišťuje bohaté zdroje, podporu a snadno dostupný middleware, což zvyšuje jeho funkčnost.
• Kompatibilita s mnoha dalšími frameworky: Express.js slouží jako základ pro mnoho dalších populárních frameworků, což zajišťuje širokou kompatibilitu.
• Podpora jazyka TypeScript: Podporuje TypeScript, čímž nabízí typovou bezpečnost a lepší zkušenosti s vývojem.

Zápory:

• Nedostatek strukturovaných konvencí: Express.js nevyžaduje žádnou konkrétní strukturu projektu, což může vést ke zmatkům, zejména při týmové spolupráci.

Fastify

Přehled

Fastify je rychlý webový framework pro Node.js s nízkou režií, který je známý svým zaměřením na výkon a zkušenosti vývojářů. Je inspirován systémy Hapi a Express a nabízí přístup k vývoji aplikací založený na schématech. Fastify se v ekosystému Node.js jeví jako výrazná volba pro svůj důraz na rychlost a efektivitu. Tento webový framework je navržen tak, aby poskytoval optimální vývojářský zážitek s minimální režií, a vyznačuje se silnou architekturou zásuvných modulů, která rozšiřuje jeho možnosti.

Fastify čerpá inspiraci z Hapi i Express a je uznáván pro své působivé výkonnostní ukazatele, což z něj činí jeden z nejrychlejších dostupných webových frameworků. Jeho plná rozšiřitelnost prostřednictvím háčků, zásuvných modulů a dekorátorů umožňuje vysoké přizpůsobení a flexibilitu při vývoji aplikací. Fastify navíc využívá přístup založený na schématech, což usnadňuje organizovanější a čitelnější kód.

Případy použití pro Fastify

• Vysoce výkonné webové aplikace: Fastify se ideálně hodí pro projekty, kde je výkon kritickým faktorem, například pro zpracování dat v reálném čase a webové aplikace s vysokou návštěvností.
• Efektivní vývoj rozhraní API REST: Díky rychlosti a struktuře založené na schématech je framework ideální pro vytváření rychlých a efektivních rozhraní REST API, zejména pro aplikace, které vyžadují rychlou výměnu dat. Architektura mikroslužeb: Díky své odlehčené povaze a zásuvné architektuře se Fastify dobře hodí k mikroslužbám, což vývojářům umožňuje vytvářet škálovatelné, nezávislé služby v rámci většího ekosystému aplikací.

Výhody a nevýhody Fastify

Pros:

• Nízká křivka učení: Fastify je přístupné a snadno uchopitelné, což z něj činí přátelskou volbu pro nové i zkušené vývojáře.
• Podpora jazyka TypeScript: Kompatibilita s jazykem TypeScript zajišťuje typovou bezpečnost a je v souladu s moderními vývojovými postupy, což zvyšuje kvalitu a udržovatelnost kódu.

Zápory: Menší komunita a dokumentace: Komunita Fastify se sice rozrůstá, ale v současné době je menší než některé její protějšky, například Express, což může mít vliv na dostupnost externích zdrojů a podpory. Jeho dokumentace se sice zlepšuje, ale nemusí být tak komplexní jako u zavedenějších frameworků.

Nest.js

Přehled

Nest.js je progresivní framework Node.js pro vytváření efektivních a škálovatelných aplikací na straně serveru. Je silně inspirován frameworkem Angular a nabízí architekturu aplikací out-of-the-box. 2. Nest.js vyniká jako progresivní framework v rámci ekosystému Node.js a nabízí komplexní řešení pro tvorbu aplikací na straně serveru. Je navržen tak, aby poskytoval out-of-the-box aplikační architekturu a umožňoval vývoj vysoce testovatelných, škálovatelných a udržovatelných aplikací. Tato architektura, silně inspirovaná systémem Angular, propůjčuje známou strukturu těm, kteří již znají přístup systému Angular. Klíčem k atraktivitě Nest.js je podpora jazyka TypeScript, který zvyšuje kvalitu a udržovatelnost kódu díky silnému typování. Tato vlastnost v kombinaci s modulárním přístupem Nest.js usnadňuje vývoj rozsáhlých aplikací podnikové úrovně.

Případy použití pro Nest.js

Aplikace na podnikové úrovni: Nest.js je díky své strukturované architektuře a robustnosti vhodný pro vytváření komplexních, rozsáhlých aplikací. Vývoj celého balíku pomocí Angularu: Pro týmy, které již na front endu používají Angular, nabízí Nest.js bezproblémové využití, protože jeho architektura a návrhové vzory jsou podobné. Mikroslužby: Nest.js je díky své modulární struktuře vynikající volbou pro vývoj mikroslužeb, což umožňuje škálovatelné a volně vázané architektury systémů.

Výhody a nevýhody Nest.js

Pros:

• Flexibilní a rozšiřitelný: Modulární systém Nest.js poskytuje velkou flexibilitu a rozšiřitelnost, takže se přizpůsobí široké škále požadavků projektu.
• Všestrannost: Je vysoce univerzální, vhodný pro různé typy aplikací, od malých projektů až po rozsáhlá podniková řešení.

Zápory:

• Strmější křivka učení: Zejména pro vývojáře, kteří neznají TypeScript nebo frameworky podobné Angularu, může být učení Nest.js náročné. Jeho názorová vyhraněnost vyžaduje hlubší pochopení jeho architektury a konceptů.

Koa.js

Přehled

Koa.js, navržený týmem stojícím za Expressem, si klade za cíl být menším a expresivnějším frameworkem. Zaměřuje se na to, aby byl lehký a robustní, a nabízí vylepšený základ pro webové aplikace a rozhraní API. Koa.js, často považovaný za novou generaci frameworku Node.js, je dílem stejného týmu, který vyvinul Express. Jeho filozofie návrhu se zaměřuje na to, aby byl menší, výraznější a flexibilnější. Koa si klade za cíl zlepšit zkušenosti s vývojem webových aplikací tím, že nabízí zjednodušený a moderní přístup ke zpracování požadavků a odpovědí. Tento framework je známý zejména pro své vynikající mechanismy zpracování chyb. Přijímá modernější přístup k middlewaru a umožňuje vývojářům efektivněji spravovat chyby v aplikacích a reagovat na ně.

Případy použití pro Koa.js

• Vlastní webové aplikace: Koa.js je díky své flexibilitě ideální pro projekty vyžadující vysokou míru přizpůsobitelnosti.
• Vývoj rozhraní API: Díky efektivnímu zpracování požadavků a odpovědí ve spojení s vynikajícím zpracováním chyb je Koa.js vhodný pro vytváření robustních rozhraní API.
• Projekty vyžadující jemně vyladěnou kontrolu: Koa.js nabízí potřebnou flexibilitu vývojářům, kteří potřebují jemnější kontrolu nad nuancemi své aplikace, jako je například vlastní zpracování požadavků nebo specializované chování odpovědí.

Výhody a nevýhody Koa.js

Pros:

• Vylepšené zpracování chyb: Koa.js poskytuje propracovanější přístup k ošetřování chyb, což umožňuje vytvářet robustnější a spolehlivější webové aplikace.
• Snadné učení: Díky přímočarému a minimalistickému designu se Koa.js poměrně snadno učí, zejména pro ty, kteří již znají Node.js.

Nevýhody:

• Menší komunita: Koa.js má menší open-source komunitu ve srovnání s frameworky jako Express.js, což může omezovat dostupnost externích zdrojů a podpory.
• Kompatibilita s middlewarem: Koa.js není kompatibilní s middlewarem jiných frameworků Node.js, což může představovat problém při integraci různých technologií nebo migraci stávajících aplikací.

Každý z těchto frameworků nabízí jedinečné silné stránky a potenciální nevýhody. Výběr do značné míry závisí na konkrétních požadavcích projektu, na obeznámenosti týmu s daným frameworkem a na požadované úrovni flexibility a struktury procesu vývoje.

Shrnutí možností frameworku Node.js

V prostředí backendových frameworků Node.js představuje každá možnost své jedinečné silné stránky a aspekty. Express.js vyniká svou jednoduchostí, flexibilitou a rozsáhlou podporou komunity. Je ideální pro ty, kteří dávají přednost minimalistickému přístupu a potřebují framework, který se snadno nastavuje a učí. Jeho neokoukaná povaha však může vyžadovat větší úsilí při vytváření struktury projektu, zejména v prostředí spolupráce.

Fastify září svým designem zaměřeným na výkon a nízkou režií, takže je skvělou volbou pro projekty, kde je prioritou rychlost. Za zmínku stojí jeho přístup založený na schématech a rozšiřitelnost, i když menší komunita a dokumentační základna mohou být pro některé vývojáře nevýhodou.

Nest.js nabízí ucelenou, názorovou architekturu inspirovanou systémem Angular, která je výhodná pro vývoj škálovatelných a udržovatelných aplikací. Je vhodný zejména pro týmy, které znají TypeScript a Angular, ale pro nováčky v těchto technologiích má strmější křivku učení.

Koa.js, vytvořený stejným týmem, který stojí za Expressem, se zaměřuje na to, aby byl expresivnějším a robustnějším základem pro webové aplikace. Je známý svým lepším zpracováním chyb a jednoduchostí, ale má menší komunitu a problémy s kompatibilitou middlewaru. Při výběru správného frameworku pro váš projekt zvažte konkrétní potřeby a složitost vaší aplikace. Posuďte faktory, jako je požadovaná úroveň výkonu, rozsah aplikace a obeznámenost týmu s daným frameworkem. Zásadní je najít rovnováhu mezi možnostmi frameworku a tím, jak dobře odpovídá cílům projektu a schopnostem vašeho týmu.

Kromě toho myslete na širší kontext vašeho projektu. Správná volba by dnes neměla řešit pouze aktuální požadavky, ale měla by také zohledňovat budoucí růst a potenciální obraty v životním cyklu vaší aplikace.

Ve vyvíjejícím se světě vývoje webových stránek je klíčové zůstat přizpůsobivý a informovaný. Pamatujte, že nejlepší framework není jen o popularitě nebo funkcích, ale o tom, jak dobře se hodí pro váš konkrétní projekt, tým a cíle. Až se vydáte na další cestu vývoje webu, nechte tohoto průvodce, aby se stal kompasem, který vás nasměruje k frameworku, jenž nejlépe odpovídá vašim představám a aspiracím pro váš projekt.

Tento závěr poskytuje stručné shrnutí hlavních bodů každého frameworku, vede čtenáře k informovanému rozhodování na základě potřeb jejich projektu a vybízí je k holistickému přemýšlení o volbě frameworku v kontextu jejich konkrétních scénářů vývoje.