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十二、Node.js VS Python

为什么开发者会选择 Node.js 而不是 Python? 他们能合作吗? 我们的程序是什么样子的? 这些问题以及更多的问题是 Python 和 Node.js 之间一些差异的核心，理解何时何地使用特定语言是很重要的。 例如，在某些任务中，某一种语言比其他语言更适合，而提倡使用适当的语言是技术人员的责任。 让我们研究一下在选择 Node.js 和 Python 时的用例和不同的注意事项。

本章将涵盖以下主题:

  • Node.js 和 Python 之间的哲学差异
  • 性能影响

技术要求

准备使用存储库https://github.com/PacktPublishing/Hands-on-JavaScript-for-Python-Developers/tree/master/chapter-12中的Chapter-12目录提供的代码。 由于我们将使用命令行工具，还需要提供终端或命令行 shell。 我们需要一个现代化的浏览器和本地代码编辑器。

Node.js 和 Python 之间的哲学差异

拥有一种你知道、使用和熟悉的主要语言是很常见的。 然而，重要的是要认识到并非所有编程语言都是为了相同的目的而创建的。 这就是为什么使用正确的工具来完成手头的工作是非常重要的。 就像你不会试图用小刀盖房子一样，你可能也不会用台锯把树枝削成尖头，用来生火做夹心饼干。

如果你在这个行业已经有一段时间了，你可能听说过堆栈这个术语。 在技术中，堆栈是用于在生态系统中创建一个或多个程序的技术的架构组合。 在过去，应用往往是大型的巨石，建立在“一个应用统治所有”的心态。 在今天的世界里，单一的应用正在减少，越来越多的小型应用和微服务得到了青睐。 通过这种方式，工作流的不同部分可以分布到完全独立的过程中，大大提高了整个系统的稳定性。

下面以 Office 软件为例。 你肯定不会试图用微软 Excel 来写你的下一本畅销小说，你可能也不想用微软 Word 来报税。 在这些项目之间有一个关注点分离。 它们可以很好地结合在一起，形成一个统一的整体，但在你的工作流程中，每一个都有自己的部分。

同样，web 应用中不同的技术也有各自的用途和关注点。 一个更传统的栈用于 web 应用被称为LAMP(Linux, Apache, MySQL，和 PHP):

Figure 12.1 – LAMP stack

你可以看到，当讨论具体的 web 应用时，我们将 web 浏览器和客户端堆栈作为给定的和未知的，而不是在缩写 LAMP 中列出。 在本例中，LAMP 只是服务器端组件。

随着网络的发展，支持它的底层技术及其栈也在不断发展。 更常见的两个堆栈你可能听说现在的意思是(MongoDB,表达、角和 node . js)和MERN(MongoDB,表达、反应和 node . js)。 技术上的唯一区别是 Angular 和 React，这并非巧合。 它们在一个稳定的系统中扮演着基本相同的角色。 我们将探索表达,node . js 的无处不在的网络服务器框架,在【显示】第十三章,使用表达,在【MongoDB 病人】18 章,node . js 和 MongoDB。 现在，让我们关注一下为什么使用 Node.js? 。

在为项目选择语言时，有许多因素要考虑。 其中一些建议如下:

  • 类型的项目
  • 预算
  • 上市时间
  • 性能

这些听起来可能是非常基本的因素，但我确实看到过选择的技术不适合项目类型的例子。

对于那些专注于软件 web 方面的人来说，在后台使用 JavaScript 还是使用其他语言之间做出选择似乎是显而易见的。 JavaScript 是现代网络使用的基础，因此它听起来应该同时在客户端和服务器端使用。

然而，Python 已经存在了更长的时间，并且在开发社区中有着稳固的立脚点，特别是随着对数据科学和机器学习的兴趣的爆炸式增长，Python 在这些领域占据了主导地位。 Flask 和 Django 都是非常强大的 web 框架。 那么，为什么我们要使用 Node.js 呢?

决定使用什么技术堆栈的第一部分是理解项目的类型。 对于我们今天讨论的范围，让我们将项目类型限制在合理的用例中。 我们不会向物联网/连接设备打开蠕虫罐头，因为它们大多是用 Java 编写的。 让我们也尽可能排除机器学习和数据科学的用例，因为已经确定 Python 更适合这些用例。 然而，对于使用 JavaScript 开发桌面和移动应用，确实存在争议。

首先，让我们考虑一下我们的项目是否是一个 web 应用。 在大多数情况下，Node.js 在逻辑上比 Python 更适合，原因有很多，我们已经探讨过了:它的异步特性、更少的上下文切换、性能等等。 我很难想出一个合适的用例，在 web 应用中使用 python 后端会优于 Node.js。 我相信有一些是存在的，但一般来说，即使在处理更大、更复杂的系统时，今天的首选也不是一个单片的后端应用，而是一个通过数据切换相互交互的微服务的组合。

让我们来看看一个可能的高层架构(HLA)图。 如果您正在处理复杂的应用，了解系统的 HLA 是非常有用的。 即使您只积极地处理应用的一部分，了解其他系统的需求和结构也是非常宝贵的。 在这个例子中，我们有一个可能的电子商务网站架构，它也有一个移动应用:

Figure 12.2 – High-level architecture

我们可以看到有多种微服务，包括一些而不是Node.js 或 JavaScript。 Python 更适合作为一个微服务，为整个应用提供建议，因为这需要数据分析，而 Python 和 R 比 Node.js 更擅长做数据分析。 此外，您可以看到，在应用中，可以有多个不同的数据源，从第三方到不同的数据库类型。

我们的项目怎么样了? 我们是在构建一个庞大的生态系统，还是其中的一个特定部分? 在这个例子中，web 应用、支付服务、帐户服务和库存服务都是 Node.js，因为使用为异步通信设计的技术是有意义的。 然而，推荐引擎可以是一个完全独立的堆栈，没有任何问题，因为它包含在整个微服务生态系统中。 只要应用的各个部分适当地相互通信，每个服务就可以几乎是独立的。

为什么这很重要? 简单地说，这是一种让更小、更敏捷的团队并行工作的好方法，以创建比单片应用交付更快、更稳定的软件。 让我们来看一个例子:你点击一个大型零售商的网站进行购买，但看到的不是主页，而是以下内容:

Figure 12.3 – 500! Error, error, danger, danger!

任何 web 应用开发人员生命中的祸根:由代码问题引起的全面宕机。 相反，如果网站大部分时间都能正常运行，不是更好吗?但是，也许当结账的时候，它说:“对不起，我们的支付处理系统目前离线。” 我们把你的车留到以后用。” 或者假设推荐引擎的 python 部分崩溃了——我们可以在一个静态的项目集合中提供服务。 为了创造性地为一个大的微服务生态系统构建一个真实的用户体验，重要的是要考虑终端用户的立场和业务目标。 在我们的电子商务商店的情况下，我们不希望整个应用因为一个小错误而崩溃。 相反，如果出现问题，我们可以明智地降低体验。 这是通常被称为容错计算原则的一个例子，在设计大型应用时，为了更容错，将整体分割为微服务是非常强大的。

在讨论预算之前，我想向您展示一个 JavaScript 在桌面领域的强大功能。 让我们在 GitHub 存储库https://github.com/PacktPublishing/Hands-on-JavaScript-for-Python-Developers/tree/master/chapter-12/electron:中运行一段示例代码。

  1. 使用npm install安装依赖项。
  2. 使用npm start运行应用。

第 7 章、事件、事件驱动设计和 api:

Figure 12.4 – It's a desktop app!

这是怎么发生的? 我们利用了一个很棒的工具:电子。 你可以在https://electronjs.org/上阅读更多关于 Electron 的内容，但要点是它是一个容器工具，可以将 HTML、CSS 和 JavaScript 作为桌面应用呈现。 你可能已经在没有意识到的情况下使用过 Electron: Spotify、Slack 和其他流行的桌面应用都是用 Electron 构建的。

让我们快速浏览一下它的内部结构:

.
├── fonts
│   ├── pokemon_solid-webfont.woff
│   └── pokemon_solid-webfont.woff2
├── images
│   └── pokemon-2048x1152.jpg
├── index.html
├── main.js
├── package-lock.json
├── package.json
├── poke.js
├── preload.js
├── renderer.js
└── style.css

如果我们比较这 PokeAPI 项目从第七章,事件,事件驱动的设计,和 api,(https://github.com/PacktPublishing/Hands-on-JavaScript-for-Python-Developers/tree/master/chapter-7/pokeapi/solution-code),我们会发现有很多相似之处。

等待。

不仅仅是相似之处…这是我们在浏览器中使用的代码的相同的! main.js更名为poke.js以避免命名冲突，但这是一个小细节。 是的:你刚刚用现有代码成功地创建了一个桌面应用。

那么，回到预算问题:如果你需要一个网页应用和桌面应用呢? 现在你应该明白了，有了 JavaScript，你就可以同时拥有两个世界的优点，用最小的改变就可以拥有一个现代的 web 应用和一个桌面应用。 细微差别比我们在这里做的要多一点，但电子的力量应该是显而易见的。 编写一次，多次使用——这难道不是 DRY 编码的咒语吗?

然而，这种观点也有另一面。 由于 Python 比 Node.js 成熟得更久，所以 Python 开发人员的时薪可能比 Node.js 开发人员更划算。 然而，我认为这是次要的问题。

同样，作为次要考虑，上市时间确实是在选择技术时出现的问题。 不幸的是，这里的数字并不是决定性的。 因为 Node.js 是 JavaScript，从理论上讲，它可以快速迭代地开发。 然而，Python 显式且简单的语法有时会使编写速度更快。 这是一个很难解决的问题，所以最好考虑时间方面的另一部分:技术债务。 技术债务是工程团队的祸根，它只是意味着，以最优解决方案为代价，实现了一个更快的解决方案。 此外，技术的损耗会导致技术债务。 还记得千年虫吗? 当人们发现世界上许多主要应用都依赖于两位数年份时，人们担心 1999 年到 2000 年的变化会对计算机系统造成严重破坏。 幸运的是，只发生了一些小故障，但出现了技术债务的问题:许多系统使用的语言后来变得晦涩难懂。 找到开发这些修复程序的程序员是困难和昂贵的。 同样地，如果您选择一种技术是因为它更快，您可能会发现自己在预算和时间方面的初始投资是它的两倍或三倍，以重构应用以满足持续的需求。

让我们把注意力转向性能。 这里有很多需要考虑的问题，所以让我们继续讨论下一节，并讨论为什么在讨论 Node.js 时总是要考虑性能。

性能影响

当 Node.js 刚开始流行时，有人担心它的单线程特性。 单线程意味着一个 CPU，而一个 CPU 可能会被大量流量淹没。 然而，在大多数情况下，所有这些线程问题都被服务器技术、托管和 DevOps 工具的进步所缓解。 话虽如此，单线程本质本身也不应该是一个威慑:我们将在这里讨论一点，为什么Node 事件循环在任何关于 Node.js 性能的讨论中扮演着重要的角色。

简而言之，要真正区分性能，我们应该关注感知性能。 Python 是一种易于理解、健壮、面向对象的编程语言; 对此没有争议。 然而，有一件事它不能、不能、也不会在浏览器中运行。 这个位置被 JavaScript 占据了。

为什么这很重要，它与绩效有什么关系? 简而言之:Python 不能对浏览器的变化做出反应。 当页面的 UI 发生变化时，可以执行 Ajax 请求，但这对于浏览器和服务器来说都是非常昂贵的计算。 此外，您必须让浏览器在每次更改时等待来自服务器的响应，从而导致非常滞后的体验。 因此，我们在浏览器中做的客户端工作越多越好。 我们的目标是在需要与服务器通信之前在浏览器中使用 JavaScript 来处理逻辑。

关于使用 Node.js 的讨论中隐含着一个你可能从上一节中得到的想法:Node.js 也不能在浏览器中运行! 那是真的! 然而，Node.js 是基于 Chrome 解释器的，因此，它的设计中隐含了异步的想法。 Node.js 的事件循环是为事件而设计的——事件的固有概念是它们是异步的。

让我们回顾一下第 7 章、事件、事件驱动设计和 api中的下图:

Figure 12.5 – The event life cycle

如果您还记得，这个图表示浏览器事件的三个阶段:捕获、目标定位和冒泡。 DOM 事件特别与用户或程序本身在浏览器中引起的动作、交互或触发器有关。

类似地，Node.js 的事件循环也有生命周期:

Figure 12.6 - The Node.js event loop

让我们解释这个。 单线程事件循环在 Node 应用的生命周期中运行，接受来自浏览器、另一个 API 或其他源的入站请求，并执行其工作。 如果它是一个简单的请求或指定为同步请求，则可以立即返回。 对于更密集的操作，Node 将注册一个回调。 记住，这是一个术语，指的是传递给另一个函数，以便在传递的函数完成其工作时执行的函数。 到目前为止，我们已经在 JavaScript 中广泛使用了事件处理程序。 js 事件循环提供了一种有效的方法来访问和向应用提供数据。

如果您不太熟悉线程和进程的概念，也没关系，因为我们不会在这里深入研究。 但是，有必要指出关于 Node 使用进程和线程的一些事实。 一些计算机科学家表示，Node 的单线程特性本质上是不可扩展的，它无法承受成熟的 web 应用所需要的流量。 然而，正如我前面提到的，我们的应用并不是生活在竖井中。 没有一个需要为规模设计的应用会单独挂在服务器上。 随着 Amazon AWS 等云技术的出现，可以很容易地合并多个虚拟机、负载平衡器和其他虚拟工具，以适当地分配应用的负载。 是的，Python 可能更适合作为一个单箱应用来接收成千上万的传入请求，但这个性能基准已经过时，并且与当今的技术状态不符。

购者自慎

既然我们已经爱上了 Node，那么让我们回到当前任务的正确工具的概念上来。 Node 不是解决世界上所有计算问题的灵丹妙药。 事实上，它是专门为瑞士军刀设计的而不是。 它有它的用途和它的位置，但它并不试图成为每个人的一切。 Java“无所不能”的特性可能被认为是它的弱点之一，因为尽管您可以一次编写 Java 代码并针对几乎任何体系结构进行编译，但仍然存在一些限制、考虑和权衡。 从本质上讲，Node.js 和 JavaScript 都试图保持自己的风格。

那么，有什么条件呢? 我们知道 JavaScript 快速、强大、有效且易于理解。 就像任何技术一样，总会有一些细微的差别，JavaScript 和 Node 的细微差别之一就是在某些 Linux 系统中，当你第一次以超级用户身份登录时，会出现这样的咒语:“能力越大，责任越大。” 虽然这句话的出处很模糊，但在执行任何对他人有影响的事情时，一定要考虑清楚。 (不要用催眠术做坏事!)

抛开玩笑不谈，异步环境可能会出现一些非常现实的问题。 我们知道，我们可以很容易地用自己的客户端 JavaScript 代码让用户的浏览器陷入无限循环，从而崩溃。 考虑以下代码:

let text = ''

while (1) {
  text += '1'
}

太好了。 如果您要在浏览器中运行此脚本，可能发生的最佳是浏览器会识别出一个无限循环，并提示您退出脚本，因为页面没有响应。 第二种结果是浏览器崩溃，在最坏的情况下，用户的整个机器可能会因为内存不足而崩溃。 有大能力……

*类似地，我们可能会因为不正确地处理状态和事件而严重影响用户在 Node 中的体验。 例如，如果您的前端代码依赖于某个 Node 进程，而该进程从未返回，该怎么办? 幸运的是，在大多数情况下，内置的 Ajax 保护措施可以防止这种情况，因为 HTTP 请求在默认情况下会在一段时间后关闭，并在必要时出错。 话虽如此，有很多方法可以迫使连接保持打开状态，从而给用户的浏览器造成绝对的混乱。 这样做有充分的理由，比如对实时数据的长轮询，这就是它们存在的原因。 另一方面，它也可能意外地给用户造成重大问题。 故障安全措施，如超时请求，是为你提供保护的，但任何优秀的工程师都会告诉你:不要依赖故障安全措施，避免在设计过程中出现错误。

总结

Python 是伟大的。 节点是伟大的。 两者都是伟大的。 那我们为什么要谈这个? 虽然这两种技术都是强大和成熟的，但它们在技术生态系统中都有自己的角色。 并不是所有的语言都生来平等，也不是所有的语言都以同样的方式处理问题。

综上所述，我们学到了以下几点:

  • Node.js 是异步的，可以很好地配合基于事件的思想，比如浏览器中响应页面事件的 JavaScript。
  • Python 已经成为数据分析和机器学习领域的领导者，因为它能够快速处理大型数据集。
  • 对于网络工作来说，这些技术可能是可以互换的，但是一个复杂的体系结构可能包括这两种技术(甚至更多!)

在下一章中，我们将开始使用 Express，这是 Node.js 的基础 web 服务器。 我们将创建自己的网站，并与他们合作。

进一步的阅读

这里有一些关于这些主题的阅读资料: