يُشار أحيانًا إلى Node.js باسم "Single-threaded"، وهي كلمة يمكن أن تكون محيرة وحتى شاقة للمطورين المعتادين على البيئات متعددة الخيوط مثل Java أو.NET. ومع ذلك، فإن حقيقة كيفية تعامل Node.js مع المهام هي أكثر تعقيدًا وقوة بكثير مما يوحي به هذا المصطلح البسيط. في هذه المدونة، سنلقي نظرة على بنية Node.js، وما يعنيه أن تكون ذات ترابط واحد، وكيف يحقق Node.js أداءً ممتازًا من خلال أسلوبه الفريد في التعامل مع المهام.

حلقة الأحداث ذات الخيوط المفردة: ما يعنيه حقًا أن Node.js مبنية على محرك JavaScript V8، الذي يقوم بتشغيل تعليمات JavaScript البرمجية في موضوع واحد. هذا هو المكان الذي تأتي منه التسمية "ذات الخيط الواحد". ومع ذلك، هذا لا يعني أن Node.js يمكنه فعل شيء واحد فقط في كل مرة. يكمن السحر الحقيقي لـ Node.js في نموذج الإدخال/الإخراج الذي يحركه الحدث وغير المحظور، والذي يسمح له بمعالجة العديد من المهام بشكل متزامن دون الحاجة إلى سلاسل رسائل متعددة.

• حلقة الحدث:
  تقع حلقة الحدث في قلب Node.js. فهو يراقب بشكل مستمر مكدس الاستدعاءات وقائمة انتظار الأحداث، ويعالج المهام عند اكتمالها. إذا كانت المهمة غير محظورة (مثل قراءة ملف أو تقديم طلب HTTP)، يقوم Node.js بإلغاء تحميلها إلى حلقة الحدث، مما يسمح للخيط الرئيسي بمواصلة تشغيل تعليمات برمجية أخرى.

• الإدخال/الإخراج غير المحظور:
  تم تصميم Node.js للتعامل مع عمليات الإدخال/الإخراج بشكل غير متزامن. هذا يعني أنه عند بدء مهمة مثل قراءة ملف أو الاستعلام عن قاعدة بيانات، فإن Node.js لا ينتظر حتى تنتهي قبل المضي قدمًا. وبدلاً من ذلك، فإنه يستمر في معالجة المهام الأخرى ويتحقق مرة أخرى من عملية الإدخال/الإخراج لاحقًا. يتيح هذا الأسلوب لـ Node.js التعامل مع عدد كبير من العمليات في نفس الوقت، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات المرتبطة بالإدخال/الإخراج.

تعدد مؤشرات الترابط في Node.js: تجاوز حلقة الأحداث بينما تعمل Node.js نفسها على مؤشر ترابط واحد، فإن هذا لا يعني أن تطبيقات Node.js تقتصر على أداء مؤشر ترابط واحد. يوفر Node.js طرقًا لتنفيذ تعدد العمليات عند الضرورة، مما يسمح للمطورين بالتعامل مع المهام المرتبطة بوحدة المعالجة المركزية بشكل أكثر فعالية.

• المواضيع العمالية:
  تم تقديم سلاسل العمليات في Node.js 10.5.0، وهي تسمح لجافا سكريبت بالعمل بالتوازي على سلاسل رسائل متعددة. يعد هذا مفيدًا بشكل خاص للعمليات كثيفة الاستخدام لوحدة المعالجة المركزية والتي قد تؤدي إلى حظر الخيط الرئيسي. باستخدام سلاسل العمليات، يمكنك تفويض العمليات الحسابية الثقيلة لسلاسل منفصلة، ​​مما يضمن بقاء تطبيقك مستجيبًا.

• العمليات التابعة:
  هناك طريقة أخرى لتحقيق التزامن في Node.js وهي من خلال العمليات الفرعية، وهي عمليات منفصلة يمكنها التعامل مع المهام بشكل مستقل. أثناء تشغيلها خارج عملية Node.js الرئيسية، يمكنها التواصل معها عبر الاتصال بين العمليات (IPC). تعتبر العمليات الفرعية مفيدة لمهام مثل المعالجة المتوازية أو تشغيل البرامج النصية بلغات أخرى.

• وحدة المجموعة:
  يقدم Node.js أيضًا وحدة المجموعة، والتي تسمح لك بإنشاء مثيلات متعددة (عاملة) لتطبيق Node.js الخاص بك. يعمل كل عامل على مؤشر ترابط منفصل ويمكنه التعامل مع الطلبات بشكل مستقل. يعد هذا أسلوبًا شائعًا لتوسيع نطاق تطبيقات Node.js عبر مراكز وحدة المعالجة المركزية المتعددة، مما يؤدي إلى الاستفادة بشكل أفضل من موارد النظام.

التأثير في العالم الحقيقي: لماذا يعتبر Node.js سريعًا على الرغم من كونه أحادي الترابط. غالبًا ما يُساء فهم الطبيعة المفردة لـ Node.js على أنها قيد، ولكنها في الواقع أحد أسباب أدائها المثير للإعجاب. من خلال تجنب التعقيدات والحمل المرتبط بتعدد العمليات التقليدية، يحقق Node.js كفاءة عالية، خاصة في التعامل مع المهام المرتبطة بالإدخال/الإخراج.

• الاستخدام الفعال للموارد:
  تضمن بنية Node.js المستندة إلى الأحداث عدم إهدار الموارد في انتظار اكتمال عمليات الإدخال/الإخراج. هذه الكفاءة هي السبب وراء اختيار Node.js غالبًا لتطبيقات الوقت الفعلي مثل خوادم الدردشة وخدمات البث وواجهات برمجة التطبيقات التي تتطلب التعامل مع آلاف الاتصالات المتزامنة.

• التطوير المبسط:
  يعمل النموذج أحادي الخيط على تبسيط عملية التطوير من خلال إزالة التحديات المرتبطة بإدارة الخيط، مثل حالات التوقف التام وظروف السباق. يمكن للمطورين كتابة تعليمات برمجية غير متزامنة دون القلق بشأن التفاصيل المعقدة لتعدد مؤشرات الترابط، مما يسهل إنشاء تطبيقات قابلة للتطوير.

• قابلية التوسع:
  إن قدرة Node.js على التعامل مع العديد من الاتصالات المتزامنة دون الحاجة إلى تعدد مؤشرات الترابط تعني أنها تتوسع بشكل جيد في البيئات التي تهيمن عليها عمليات الإدخال/الإخراج. عندما تصبح المهام المرتبطة بوحدة المعالجة المركزية عنق الزجاجة، يوفر Node.js أدوات مثل سلاسل العمليات والمجموعات للتوسع أفقيًا عبر مراكز متعددة، مما يضمن قدرة تطبيقك على التعامل مع التحميل المتزايد.

خاتمة
قد يكون Node.js أحادي الترابط في جوهره، ولكن بنيته مصممة للتعامل مع التزامن بسهولة. تتيح حلقة الأحداث والإدخال/الإخراج غير المحظور إمكانية إدارة العديد من المهام في وقت واحد، بينما توفر سلاسل العمليات والعمليات الفرعية والتجميع طاقة إضافية عند الحاجة إلى تعدد العمليات. هذا المزيج من البساطة والكفاءة هو ما يجعل Node.js خيارًا شائعًا لبناء تطبيقات عالية الأداء وقابلة للتطوير.

إن فهم كيفية تعامل Node.js مع المهام يمكن أن يساعدك على تحقيق أقصى استفادة من إمكاناته، سواء كنت تقوم بإنشاء واجهة برمجة تطبيقات صغيرة أو تطبيق معقد في الوقت الفعلي. من خلال الاستفادة من نقاط القوة الفريدة لـ Node.js، يمكنك إنشاء تطبيقات سريعة الاستجابة وفعالة وقادرة على تلبية متطلبات تطوير البرامج الحديثة.