Node.js и Express

В 2009 году Ryan Dahl представил Node.js с провокационным тезисом: Apache держит поток на каждое соединение - это расточительство. При 10 000 одновременных соединений Apache запускает 10 000 потоков. Node.js использует один поток с event loop. LinkedIn перешел с Rails на Node.js и сократил количество серверов с 30 до 3 при той же нагрузке. Неблокирующий I/O изменил представления о производительности веб-серверов.

• **Netflix:** перешел на Node.js для серверного рендеринга; время загрузки страницы снизилось на 70%, использование памяти - на 40%
• **PayPal:** переписал Java-сервис на Node.js; в два раза больше запросов в секунду, на 35% быстрее время ответа, команда пишет в два раза больше кода
• **Express vs Fastify:** Express занимает около 70% рынка Node.js серверов; Fastify в 2-3 раза быстрее Express за счет оптимизированной маршрутизации и JSON сериализации

Event Loop и асинхронность

Node.js обрабатывает тысячи одновременных соединений в одном потоке. Это звучит как ограничение, но на практике - архитектурное преимущество для I/O-intensive задач. Секрет: Event Loop + неблокирующий I/O. Пока Node.js ждет ответа от базы данных, он обрабатывает другие запросы. Единственный смертный грех - CPU-intensive операции в основном потоке: они блокируют весь event loop.

Event Loop фазы: timers (setTimeout/setInterval) -> pending callbacks -> idle/prepare -> poll (I/O) -> check (setImmediate) -> close callbacks. Microtask queue (Promise.then, queueMicrotask) выполняется между каждой фазой. process.nextTick - перед microtask queue. libuv - библиотека под капотом, управляет thread pool для file I/O, crypto, DNS.

Express Middleware Pipeline

Express middleware - это конвейер функций, каждая из которых получает request, response и next. Порядок имеет значение: middleware выполняются в том порядке, в котором они зарегистрированы. Это незакономерное но критичное свойство: если поставить auth middleware после route handler - он никогда не выполнится для этого роута. Паттерн middleware позволяет строить приложение из переиспользуемых, тестируемых блоков.

Типы middleware: Application-level (app.use), Router-level (router.use), Error-handling (4 параметра: err, req, res, next), Built-in (express.json, express.static), Third-party (cors, helmet, morgan). next() без аргументов - следующий middleware. next(err) - переход к error handler. next('route') - пропуск оставшихся middleware для текущего route.

Express Router и структура приложения

Express Router - это мини-приложение: отдельный namespace для middleware и роутов. Вместо одного файла с тысячей строк, роутеры позволяют организовать код по доменам. Правильная структура роутинга - это не просто эстетика: это тестируемость (роутер можно тестировать отдельно), переиспользование (один роутер на несколько версий API) и безопасность (middleware применяются строго к нужным путям).

Express Router: router.get, router.post, router.use, router.param. app.use('/api/v1', router) - монтирование. router.route('/users').get(handler).post(handler) - цепочка методов для одного пути. express.Router({ strict: true }) - строгий режим (различает /users и /users/). mergeParams: true - доступ к params родительского роутера.

Error Handling в Express

Необработанная ошибка в production - это 500 с трейсом стека в ответе клиенту. Централизованный error handler в Express - единственное место, где решается как отвечать на ошибки. Правильная стратегия: классифицировать ошибки (operational vs programming), логировать с контекстом, отвечать клиенту безопасно (без internal details). Async ошибки в Express 4 требуют обёртки или try/catch + next(err); Express 5 уже ловит их автоматически.

Express error handler: 4 параметра (err, req, res, next) - обязательно четыре. Operational errors (4xx) vs Programming errors (5xx): первые ожидаемые (not found, validation), вторые - баги. process.on('unhandledRejection') и process.on('uncaughtException') - последний рубеж, обычно restart процесса. async-express wrapper или express-async-errors - для удобной обработки async ошибок в Express 4.

Ключевые идеи

• **Event Loop** - один поток, неблокирующий I/O; CPU-intensive операции в основном потоке блокируют все запросы; Worker Threads - решение
• **Middleware pipeline** - порядок регистрации критичен; next() продолжает цепочку, next(err) переходит к error handler, res.send() завершает
• **Router** - мини-приложение для организации кода по доменам; позволяет применять middleware точечно
• **Централизованный error handler** - последний middleware с 4 параметрами; отделяет operational ошибки от programming errors

Связанные темы

Node.js и Express - фундамент для более специализированных фреймворков:

• REST API Design — Express предоставляет инструменты для реализации REST; дизайн API определяет структуру роутинга
• NestJS — NestJS построен поверх Express/Fastify и добавляет DI, декораторы и модульную архитектуру

Вопросы для размышления

• Node.js использует один поток - как это влияет на горизонтальное масштабирование? Когда нужен cluster module vs PM2 vs несколько Docker-контейнеров?
• Express middleware chain - это цепочка ответственности (Chain of Responsibility паттерн). Какие другие паттерны GoF реализует Express middleware?
• Когда стоит мигрировать с Express на Fastify или Hono? Какие факторы влияют на это решение?

Связанные уроки

• net-21-http-basics