【Node.jsとは？】初心者も理解できる言語の特徴を体系的に解説！
こんにちは、ライターのマサトです！
今やWeb開発にJavaScriptは欠かせない存在になってきました。そんな誰でも一度は触れたことのあるJavaScriptで、実はサーバー側の制御も行えるのをご存知でしょうか？
それが「Node.js」であり、今回の記事でその特徴や使い方を初心者でも分かりやすく体系的に学べるように構成しました。
そこで、この記事では…
- 「Node.js」とは？
- Node.jsの特徴は？
- Node.jsのできること・使い道は？
- Node.jsのインストール
- Node.jsのフレームワーク
- オススメのNode.js入門方法は？
など、基本的な知識を深める内容から学習を進めていき、Node.jsの使い方や学習方法を分かりやすく解説していきます。この記事で、「Node.js」の基本をしっかりと学習してスキルアップを目指しましょう！
この記事の目次
「Node.js」とは？
それでは、まず最初に「Node.js」について基本的な知識から見ていきましょう。「Node.js」を使うと、JavaScriptでサーバー処理の制御をすべてプログラミングすることができます。
つまり、普段慣れ親しんだJavaScriptだけでサーバー環境を構築したり大量のデータを捌いたりすることが出来るわけです。また、現在では多数のNode.js向けライブラリが提供されており、IoT開発やスマホアプリ開発にも利用されるようになってきました！
このように、JavaScriptだけで実現できることが近年は特に増えています！
他にも特徴はあるのですが、恐らくこの点に興味を持ってNode.jsを始めようという人が多いのではないでしょうか。本記事では、この「Node.js」について基本的な知識から簡単な使い方まで解説していきますので、ぜひ参考にしてみてください！
Node.jsの特徴は？
ここからは、Node.jsが持つ特徴を大きく3つに分けて解説を行います。主に、非同期処理・シングルスレッド・「V8」エンジンについてそれぞれ詳しく見ていきましょう！
非同期処理による高速な動作
プログラムには「同期処理」と「非同期処理」の2種類があります。一般的なプログラムは同期処理で動いており、上から下へ1行ずつ順番に実行されていくのが普通です。
例えば、サーバーにあるデータベースから「値」を取得するプログラムを想定してみましょう。
この場合、サーバーへアクセスして「値」を取得できるまでプログラムはストップしてしまいます。しかし、「非同期処理」の場合は処理を実行したらすぐに別の処理が実行できるようになるのです。
この場合、サーバーから「値」を取得していなくてもすぐに次の処理を実行できるのでレスポンスが高速になるわけです。そして、「値」が取得できたタイミングで引き続き元の処理を行うことができます。
「Node.js」にはこのような非同期処理の特徴があることから、大量のアクセスを高速に捌く必要があるWebアプリやサービスに向いています。
シングルスレッドによるメモリ消費の効率化
もう1つ、Node.jsの重要な概念として「シングルスレッド」「マルチスレッド」というのがあります。
一般的なサーバーは「マルチスレッド」に対応しており、複数のアクセスが来た際にはそれぞれメモリを割り当てて処理を行います。しかし、この方法は「C10K問題」とよく言われるように、1万人規模の大量アクセスが来た場合にメモリがパンクして効率が悪くなります。逆に「シングルスレッド」の場合は、1つのメモリでアクセスを1つずつ処理するのでメモリ効率はとても良いです。
ただし、この方法だと1つずつしか処理できないので大量のアクセスを制御しにくいのですが、Node.jsは非同期処理ができますよね？そのため、シングルスレッドによる少ないメモリ消費で大量のアクセスを高速に処理できるというわけです！
「V8」エンジンによる高速な実行環境
Node.jsはJavaScriptを高速に実行させるため、Googleが開発した実行エンジン「V8」を利用しています。「V8」はChromeブラウザに搭載されているのですが、これをサーバーサイドのNode.jsでも使えるようにしているわけです。
従来の実行エンジンと違い、JavaScriptを即座にコンピュータが理解できる機械語に変換して処理を行うため非常に高速です。また、オープンソースとして開発されているので、「V8」のソースコードが無償で公開されているのも特徴の1つでしょう。
このような実行エンジンを利用することで、もともと高速な処理ができるNode.jsをさらに強固なものにしているわけです。
Node.jsのできること・使い道は？
ここからは、「Node.js」を利用してどんなことができるのか？…について詳しく見ていきましょう。また、その使い道についても大きく3つに分けて解説をしていきます。
Webサービスの開発
恐らく最も一般的な使い道として利用されるのが「Webサービス」を開発するためでしょう。特に人気の高いチャットなどによるSNSをはじめ、動画配信やゲームなどリアルタイム性の高いサービス構築には最適です。
これは前章でも解説した通り、少ないメモリ消費で大量のアクセスを捌くことができる特徴を最大限に活かすことができるからです。また、これらのプログラミングを効率よく記述できるように、数多くのライブラリが無料で提供されているのも魅力の1つです。
スマホアプリの開発
次に「スマホアプリ開発」におけるNode.jsの使い道について見ていきましょう！
一般的にスマホアプリは、iOS向けなら「Swift」でAndroid向けなら「Java」でプログラミングします。しかし、近年はハイブリッド型アプリ開発も人気で、HTML5 / CSS / JavaScriptなどのWeb技術だけでアプリ開発ができるようになりました。
主に、「Cordova」「Ionic」などを使って開発を行うのですが、これはNode.jsを利用して手軽に開発できるようにさまざまなライブラリが提供されています。
また、最近ではFacebookが開発している「React Native」やGoogleが提唱している「PWA」によるアプリ開発も盛んです。これらの開発手法はすべて、Node.jsをベースにしたライブラリなどが多く提供されているのでJavaScriptを有効活用することができます。
IoT関連の開発
今度は、Node.jsを利用した「IoT開発」についても見ていきましょう！
「IoT」は、Internet Of Thingsの略称ですが文字通り「さまざまなモノがインターネットに繋がる」ことを意味しています。例えば、部屋の温度が上昇したら自動的にスマホへ通知が来るとか、家庭菜園の育成状況をブラウザから確認するなどが実現します。
近年は、「Raspberry Pi」や「Arduino」などのマイコンボードも人気が高く扱いやすいので、手軽にIoT開発を楽しむ人も増えています。そんな中で、Node.jsには「Johnny-Five」をはじめとするJavaScriptでIoT開発を行える環境整備が進められています。
先ほどの「Raspberry Pi」「Arduino」といったマイコンボードもJavaScriptで制御可能で、Node.jsの特徴を有効活用することができます。
Node.jsの学習方法に悩んでいませんか？
上記3つの開発に使える万能なNode.jsについて少し分かり始めているところで、学習したい欲がムクムクと湧いてきているかもしれません。それでも、
Node.jsの学習方法に不安があるんだよな・・・
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Node.jsのインストール
ここからは、Node.jsを導入するための基本的な知識を学んでいきましょう。主に、Node.js自体を管理できる「nvm」とパッケージを管理できる「npm」について見ていきます。
初心者にオススメなnvmとは？
まずは、Node.jsのインストールについて見ていきましょう！
と言っても、Node.jsのインストール自体はとても簡単で公式サイトから「インストーラー」をダウンロードして実行するだけです。
ただし、注意が必要なのは「Node.js」のバージョンについて。アップデートが頻繁に行われていることもあり、複数のバージョンが存在するので切り替えて利用することも少なくありません。
そんな時に便利なのが「nvm」と呼ばれるNode.jsのバージョン管理ツールです。これを導入すると、例えば特定のバージョンを指定したNode.jsを次のように簡単なコマンドでインストールできます！
$ nvm install v0.8.4
この場合はバージョンが「0.8.4」のNode.jsがインストールされます。このバージョンを利用する場合は「nvm use v0.8.4」と記述すればすぐに利用できます！
このように、複数のNode.jsをバージョン管理できる「nvm」はとても扱いやすいので初心者にもオススメです。
パッケージ管理ツールnpmとは？
次に、Node.jsを便利に活用できるパッケージ管理ツールとして「npm」を見ていきましょう！
一般的に「インストーラー」を使ってNode.jsをインストールした場合は同時に「npm」も使えるようになっています。この「npm」は、Node.js向けに提供されているライブラリのパッケージを管理することができるツールとして知られています。
例えば、単純な作業を自動化できる「Gulp」、簡易サーバーを構築できる「http-server」など、多種多様なパッケージがあります。これらのパッケージを駆使することで、ほとんど作れないものは無いと言っても過言ではないでしょう。
ただし、あれもこれもとパッケージを導入すると「どのプロジェクトで何のバージョンのライブラリを使ったか？」が分からなくなります。
そこで、「npm」を使うとプロジェクト毎にバージョン管理されたライブラリを整理して管理することができるというわけです！
Node.jsのフレームワーク
ここからは、Node.jsでよく利用されているフレームワークについて見ていきましょう！ 主に、「Express」「Meteor」の2つに絞って解説をしていきます。
定番の軽量フレームワークExpressとは？
フレームワークとは、Webアプリやサービスを開発するために必要な骨組みを事前に用意してくれている便利なものです。Node.js向けのフレームワークと言えば「Express」が最も有名であり、数多くのWebサービスにもよく使われています。
「Express」は、軽量＆高速で特に独自サービスの機能をユーザーに提供する「REST API」の開発にも広く使われているのが特徴です。また、Webサービスの開発において任意の画面に遷移させる「ルーティング」や、画面設計・データベース連携なども簡単に行えます。
さらに、独自の機能を追加できる拡張性も併せ持っているので、ほとんどの開発において有効に活用することができるでしょう！
フルスタックフレームワークのMeteorとは？
次に、「Meteor」というフレームワークについて見ていきましょう！
こちらは「フルスタックフレームワーク」と呼ばれているもので、簡単に言うと開発に関わるすべてを「Meteor」で構築できます。サーバーサイド開発・データベース処理・フロントエンド開発などに加えて、ログイン認証やネット上への公開まですべてMeteorで完結するのが特徴です。
また、Meteorはインストールするだけで開発するための環境整備が整うので、そのまますぐにプログラミングを始められるのも魅力でしょう。しかしながらすべてMeteorが管理するので依存性がかなり高く、あまり拡張性の自由度が無いという点だけは注意する必要があります。
オススメのNode.js入門方法は？
最後に、Node.jsを学習するための方法について詳しく見ていきましょう！
基本となるJavaScriptの学習から始めたい方
まずは、Node.jsによるプログラミングでも使うことになるJavaScriptの学習について見ていきます。
一般的に、JavaScriptはフロントエンドで活躍するプログラミング言語ですが、Node.jsを使うことでサーバーサイドの制御にも利用できます。つまり、Webサイトの製作からサーバー制御まで一気通貫で同じJavaScript言語による開発ができるわけですね。
そんな基本となるJavaScriptをゼロから学習するには、当ブログの専門記事を読むのが最もオススメです！
【JavaScript完全入門ガイド】初心者向け学習ロードマップ必勝正攻法
更新日：2023年2月2日
JavaScriptが持つ制御構造・繰り返し処理・関数・オブジェクトの基本・DOM操作まで、幅広く学ぶことが可能です。初心者向けに基礎知識を解説したあとに、実践的なプログラミングのサンプル例を解説しているのでこれから学習する人に最適でしょう。
動画でNode.jsの基本を学習したい方
次に、Node.jsを学習する方法について見ていきましょう！
Node.jsはサーバーサイドを扱うという性質上、少し高度な知識が必要になるケースも少なくありません。そこで、初心者でも理解しやすい動画による学習で、なおかつ体系的に学べるサイトを2つご紹介しておきます！
【ドットインストール】
3分以内の短い動画の中に必要となる知識が適度に詰め込まれており、Node.jsの全体像を把握するにはピッタリのサイトです。Node.jsの概要や特徴などの解説から始まり、簡易的なWebサーバーを構築するところまでを前半の動画だけで理解できる構成になっています。
また、後半はルーティングやファイルの読み込みに加えて、オリジナルの掲示板サービスを開発するチュートリアルにもなっています。この動画だけで、基本的なNode.jsについてのプログラミングができるようになるでしょう。
【Udemy】
こちらは、有料の動画学習コンテンツを配信しているサイトで、Node.jsをマスターするには欠かせないコンテンツが多く揃っています。フレームワークの「Express」を使って独自のブログサービスを開発する動画や、「NW.js」と組み合わせてWindowsアプリを開発する動画もあります。
Node.jsの基本を学習したあとに、このUdemyが配信している実践的な動画コンテンツを学習することでスキルレベルは飛躍的に向上するでしょう。
まとめ
今回は、JavaScriptでサーバーサイドの制御を行える「Node.js」について学習をしました！
最後に、もう一度ポイントをおさらいしておきましょう！
- Node.jsはシングルスレッドによる非同期処理で「V8」エンジンを使っているので非常に高速
- Node.jsはWebサービス・スマホアプリ・IoTなどの開発に利用できる
- Node.jsのインストールにはnvmを使い、パッケージ管理にはnpmを使う
- フレームワークの定番には「Express」と「Meteor」がある
上記内容を踏まえて、ぜひ自分でもNode.jsを積極的に触りながら活用できるように頑張りましょう！
