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JavaScriptの実行環境である「Node.js」は、開発環境の幅を広げ、動作改善など従来の開発で抱えていた問題を解決してくれます。そのため、Webアプリやスマホアプリ開発が盛んに行われる昨今、その開発に適しているということで、注目を集めています。
そこで今回は、Node.jsを理解する前に知っておきたいJavaScriptの基礎知識から、Node.jsの概要やメリット、デメリット、なぜNode.jsが選ばれるのかまで解説していきます。ぜひ最後までご覧ください。
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Node.jsの理解をスムーズにするため、まずはJavaScriptについて解説していきます。
JavaScriptとは、動的なWebページを作成する際に使用するプログラミング言語で、HTMLやCSSと並んで、世界中でよく使用されてきました。
通常、PythonやRubyなどの一般的なプログラミング言語はパソコン上で動作します。一方で、JavaScriptはchromeなどのブラウザ上のみで動作します。その違いとしては、「OS機能にアクセス」できるか否かです。OS機能とは、ファイルの読み込みやネットワーク通信などを指し、このOS機能にアクセスできることでユーザーの利便性は向上します。
ちなみに、ブラウザ上で動作するJavaScriptが、OS機能へアクセスできないのはセキュリティの観点からの問題です。
ブラウザ上で動作するJavaScriptにOS機能へのアクセス権限があると、あるサイトにアクセスしただけで、勝手にパソコン上のファイルを読み取られたり、データの一部を改竄される可能性が出てきてしまいます。そのため、JavaScriptをはじめ、ブラウザ上で動作するプログラムはOS機能へのアクセスが制限されています。
しかし、OS機能へのアクセスが全くできないというのは不便な面もあるため、限定された範囲でアクセス可能になっているものもあります。
Node.jsとは、JavaScriptをサーバ側で動作させる実行環境のことです。
前述したように、JavaScriptはWebブラウザ上で動作し、単体ではサーバ上で動作することができません。そこで、Node.jsを使用することで、JavaScriptをサーバ側で動作させることができ、サーバ環境の構築や、データの処理が可能となります。
現在では、Node.js向けのライブラリの提供もあり、スマホアプリ開発やIoT分野の開発へも活用されるようになっています。
まずはNode.jsの採用のメリットについて3つ解説します。
・ノンブロッキングI/Oによる非同期処理で、大量の同時アクセスに強い
I/Oとは、Input/Output（入出力）の略で、コンピュータによるデータの読み書きの処理を指します。通常のI/Oは、処理が完了するまで他の操作はできず、処理の待ち時間が生じます。
しかし、非同期処理であれば、ファイルの処理が終わらなくともバックグラウンドで処理を継続しながら、次のステップへ進み、新しい別の処理を始めることができます。
この非同期処理の特徴により、レスポンス性や処理効率が向上し、大量に同時アクセスがあっても、処理で止まることなく、高速な処理を実現します。
・シングルスレッドによるメモリ消費の最適化で「C10K問題」の解決
まず「C10K問題」とは、Client（クライアント）10K（1万台）問題の略で、仮に処理能力に余裕があっても、アクセス数が1万を超えるとレスポンス性が大きく低下してしまう問題です。
一般的なサーバはマルチスレッドという、複数のアクセスがあった場合それぞれにメモリを割り当てた処理を行います。この処理方法の特性から、アクセス数が1万を超えると処理能力が低下し、サーバーの増強が必要になってしまいます。
一方でシングルスレッドは、1つのメモリでアクセスを1つずつ処理をしていきます。大量のアクセスに関しても、前述した非同期処理をすることができるため、メモリ消費を抑えながら、大量のアクセスを高速処理することが可能になります。そしてこのシングルスレッドの特徴により、C10K問題を解決することもできます。
・クライアントサーバーからサーバサイドまで同じ言語を使用可能
本来JavaScriptはクライアントサイドでしか利用されておらず、サーバサイドと使用言語が異なりました。しかし、Node.jeを採用することで、サーバサイドでもJavaScriptの使用が可能です。クライアントサイドと全く同じ仕様というわけではありませんが、JavaScriptの知識があれば十分効率的に作業を進めることができるでしょう。
このようなメリットのあるNode.jsですが、対応しているサーバが少ないのが現状の課題としてあります。そのため、対応サーバーの確保ができない場合は、別途VPS（Virtual Private Server：仮想専用サーバー）などの仮想環境を使って利用環境を整える必要があります。
Node.jsのメリットが理解できたところで、利用シーンを見ていきます。
・Webサーバの構築
Node.jsを活用することで、Webサーバの構築が可能です。同時アクセスに強い耐性のあるNode.jsのメリットを活かし、ページ表示のスムーズさを実現します。それにより、ユーザーにとってストレスフリーなWebサービス提供が可能になります。
・Webアプリ／スマホアプリ開発
メモリの消費を抑えながら大量のアクセス処理が可能なNode.jsは、リアルタイム性を求められるWebアプリに向いています。SNSやゲーム、ECサイト、映像配信サイトなど高いレスポンス性が必要なアプリケーションでもスムーズな動作を実現します。
・IoT分野の開発
IoTとはInternet Of Thingsの略で「モノのインターネット」と日本語訳されます。近年IoT分野の開発が加速していますが、Node.jsでもJohnny-FiveをはじめとするJavaScriptでIoT開発を行える環境が整ってきています。Raspberry PiやArduinoといったマイコンボードもJavaScriptで制御可能なため、Node.jsのメリットを活かすことができます。
効率的な開発に欠かせないフレームワークですが、Node.jsも目的に合った特徴を持つものを選択していく必要があります。以下で、代表的なNode.jsフレームワークを紹介します。
・Express.js
Node.jsに触れたことのある人であれば必ず知っていると言っていいほど有名なExpress.jsは、Node.jsフレームワークの中でも古くからよく使用されてきました。シンプルな構成、少ない記述、機能拡張が容易で柔軟に対応できるなどといった点から、世界中に多くのユーザーがいます。また、日本語の情報も多く、日本人にとって学びやすいフレームワークと言えます。
・Koa.js
Express.js開発チームが開発したKoa.jsは、Express.jsよりシンプルな構成かつ高い拡張性を持ったフレームワークです。直感的で分かりやすく、WebアプリとAPI構築に重点を置き、非同期処理に関係する機能が追加されたことにより、よりモダンな開発も可能になっています。
・Next.js
UI構築を行うReactをベースにした、React拡張に使用されるNode.jsフレームワークです。サーバサイドレンダリングにるSEO最適化や、素早いページ遷移を実現するプリフェッチ機能と言った、多くのモダンば技術を採用しています。
Node.jsは、「大量の同時アクセスに強い」「メモリ消費が少ない」などの特徴から、Webサーバの構築、Webアプリやスマホアプリ開発、IoT開発など幅広い分野で活用されています。現状として、対応のサーバが少ないという課題がありながらも、仮想環境を使って利用環境を整えることで、Node.jsのメリットを享受することができます。
JIITAKでも、Node.jsをはじめ、バックエンド開発からフロントエンド開発まで多様な技術に対応しています。もし、Webアプリ開発やモバイルアプリ開発でお困りのことがありましたら、ぜひ一度JIITAKまでご相談ください。
