12/15 Node 1차시 - NodeJS, 비동기프로그래밍, CRUD :: 몽구와 함께하는 개발자의 길

12/15 Node 1차시 - NodeJS, 비동기프로그래밍, CRUD

Himoonhee 2020. 12. 15. 15:06

2020. 12. 15. 15:06

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Nodejs 소개

우리나라는 Spring을 더 많이 씀

Node의 정의 - 자바스크립트로 서버를 구성함 (비동기-동기의 멀티스레드식으로 적용. JS를 사용해서 우리나라에서 잘 안쓰임)

✔Node.js는 2009년 Ryan Dahl이 개발한 서버 플랫폼이다.

✔구글 Chrome 브라우저에서 사용하는 V8 자바스크립트 엔진을 기반으로 한다.

✔Node.js는 자바스크립트를 서버에서 동작할 수 있게 해주는 서버 기반 환경이다.

✔기존 기업형 애플리케이션 서버는 대부분 Java 또는 C언어 기반으로 동작하는 것들이다.

✔Node.js 이전에도 서버에서 자바스크립트를 구동하고자 LiveWire나 Jaxer 등을 사용하였으나 자바스크립트의 속도 한계에 봉착했다.

✔2008년에 V8 자바스크립트 엔진을 탑재한 구글 Chrome이 발표되면서 자바스크립트 속도 개선이 이루어졌다.

✔V8엔진은 C++기반으로 동작한다.

✔2009년에 서버를 위한 자바스크립트 표준인 CommonJS가 발표되어 곧이어 Node.js가 발표되었다.

*NodeJs의 장점과 단점

자바스크립트로 서버를 구현할 수 있어 어떠한 웹 개발자도 쉽게 접근할 수 있다.
구글에서 제공하는 V8 자바스크립트 엔진을 사용하므로 빠른 처리가 가능하다.
병렬처리를 Thread가 아닌 비동기 방식으로 수행하므로 서버의 부하를 줄여주며 고속의 병렬처리가 가능하다.
2014년 3월 기준 버전이 v0.10.26이며 아직 v1.0이 나오지 않아 개발 안정성이 낮다.
Node.js는 비동기 방식으로 병렬처리 하기 때문에 서버 개발자가 비동기 프로그래밍에 익숙하지 않으면 서버 성능이 급격히 저하된다.
Spring때는 뷰는 JS 컨트롤러와 모델은 자바언어를 사용해서 호환성이 떨어지지만 Node는 다 JS이기 때문에 호환성이 아주 좋다.

*Node.js는 Paypal 이나 ebay 등 많은 엔터프라이즈 환경에서 적용하고 있다.

ebay, linkedIn, paypal, trello

->Node 버전10 설치

cmd 창 - 설치확인

node -v 확인

이클립스 marketplace에서 세번째 node1.02다운(노드 플러그인 다운)

node perspective로 바꾸고 new node project

folder하나 만들고 안에 js파일 만들기 console.log("Hello Node!!")입력

Run As node application 실행되는지 확인

★★NPM

Node 서버에서 필요한 Third Party 모듈들을 관리하고 다운로드가 가능한 package관리자이다.
NPM은 Node 0.6.0버전 이후 기본으로 포함된다.
NPM은 Package Install하는 방식은 Grobal과 Local방식이 있다.
Node App 내에 Grobal Package를 참조할 경우 Link를 생성하는 방법이 있다.

$npm install -g [package name] (Grobal Install)

$npm install [package name] (Local Install)

$npm link [package name] (Create Link)

$npm install [package name] (가장 최근 버전 Install)

$npm install [package name]@[version] (확장 버전 Install)

$npm uninstall (-g) [package name] (uninstall)

$npm update [package name](update)

**디펜던시(의존성) 정의

package.json파일로 애플리케이션의 디펜던시를 정의할 수 있다.
Package.json은 모듈 및 애플리케이션 명세를 위한 메타정보 파일이다.
애플리케이션의 디펜던시가 정의되면 NPM으로 관련 모듈을 설치할 수 있다.

package.json -> $npm install, $npm update

**모듈의 정의 및 사용

사용자가 직접 모듈을 정의하고 사용할 수 있는 방법을 제공한다.
Modeules.export는 Node에서 모듈을 정의하기 위해 전역으로 제공한다.
모듈을 사용하기 위해 require() 함수를 사용한다.

area(function)라는 객체를 key-value로 return

**다양한 형태의 모듈 정의

모듈의 이름을 부여하여 여러가지의 모듈을 정의 가능하다.
Export하는 모듈은 함수, 변수, 객체 등 다양한 형태가 가능하다.

--모듈정의 예제

-> function funLogic(){
    console.log('node_file function....');
}

module.exports.fun = funLogic; //이름을 fun으로 명명 -> fun은 함수이다.

**package.json

{        
    "name" : "module",
    "main" : "node_file2.js"
}

**module_view.js

//var modFile = require('./module/node_file2');
//modFile.fun();
/*var modDir = require('./module_dir');
modDir.fun();*/
/*var modDir = require('node_file3');
modDir.fun();*/
var modDir = require('module_dir2');
modDir.fun();

2. ★★비동기 프로그래밍 이해

*입출력의 비용

서버가 요청을 처리할 때 병목 구간이 생기는 부분은 프로그램 로직보다는 입출력(IO)에서 발생하는 경우가 많다.
이러한 IO의 비용은 디스크 Access와 네트워크 처리 구간에서 가장 많이 나온다.
하나의 요청이 IO문제로 인해 지연이 되면 다른 요청들이 계속 대기하게 된다.
IO 구간의 병목을 해소하기 위해 많은 서버 플랫폼들은 사용자의 요청을 쓰레드로 처리하고 있다.

*Multi-Thread의 한계

Multi-Thread방식은 서버의 요청자리를 Thread로 하여 병렬처리가 가능하게 하는 구조이다.
일반적으로 사용자의 요청마다 Thread를 발생시키므로 동시 접속자가 많을수록 메모리 자원을 많이 소모합니다.
서버의 자원은 제한되어 있으므로 일정 수 이상의 병렬처리를 할 수가 없습니다.
또한 Thread간의 공유 자원이 있는 경우 이에 대한 처리가 까다롭습니다.
Apache Server가 대표적인 사례입니다.

*병렬처리의 대안 : 비동기 처리(하나의 쓰레드)

동기방식의 처리는 하나의 요청이 처리되는 동안 다음 요청을 기다리며 요청이 완료되어야만 다음 요청처리가 가능하다.
비동기방식은 하나의 요청이 처리가 완료되기 전에 제어권을 다음 요청으로 넘김으로써 다음 요청 처리가 가능하다.
요청이 IO처리와 같은 긴 시간이 소요되는 작업인 경우 비동기 방식으로 병렬 처리 효과를 낼 수 있습니다.

**NodeJS의 비동기 처리

Node.js는 사용자의 요청을 Single-Thread에서 비동기방식으로 처리한다.
Non-Blocking io를 사용하므로 이전 IO처리를 기다리지 않고 다음 요청을 처리한다.
Node 서버는 이벤트 기반으로 동작하며 사용자 요청을 이벤트로 넘기고 계속 진행하므로 비동기 처리 가능하다.
Google Chrome V8 엔진 기반으로 동작하며 내부의 Event Loop가 대기하며 비동기 메시지를 처리한다.
따라서 Node서버의 고성능을 보장하려면 이벤트 기반으로 프로그래밍이 이루어져야 한다.

**NodeJS의 이벤트 처리

Node 서버 애플리케이션의 이벤트 처리는 내부적으로 Event Loop가 담당한다.
Event Loop는 외부의 이벤트를 받아 처리 후, callback을 호출하여 처리가 완료되었음을 호출측에 알려준다.
Event Loop가 처리하는 동안 Node서버는 제어권을 넘겨받아 다음 요청을 받을 수 있다.
Event Loop가 처리되는Back-End에는 내부적인 처리를 위한 Thread와 프로세스가 존재함. 그러나 Multi-Thread 방식의 서버에 비하여 Thread 수와 오버헤드가 훨씬 적습니다.
사용자의 요청을 처리하는 Event Loop는 Single-Thread로 이루어져 있어 CPU를 많이 쓰거나 긴시간의 IO 작업인 경우 전체 서버 성능에 영향을 줍니다.

**비동기 방식의 프로그래밍(콜백함수 사용-호출타이밍을 알때)

Node.js에서의 동기방식 프로그래밍은 전체 성능에 영향을 주므로 비동기 방식으로 이루어져야 합니다.(Single-Thread)
그러나 동기방식에 익숙해져 있는 개발자들에게는 비동기 방식이 생소하므로, 이러한 프로그래밍 패턴에 익숙해져야 합니다.
Node.js로 개발하려면 비동기 프로그램이 어떻게 동작하는지 이해해야 합니다.
기본적인 비동기 방식은 비동기 API를 사용하며 완료되었음을 알기 위해 Callback 함수를 전달합니다.
동기방식에서 작업후 처리로직은 비동기에서는 Callback으로 처리합니다.

**비동기 프로그래밍 패턴 - 순차적 처리

순서가 요구되는 로직 처리는 동기방식에서는 쉽습니다.
그러나 비동기 방식에서는 각각의 처리로직이 병렬로 수행되며 언제 종료되는지 알 수 없습니다.
비동기 처리에서 Callback 함수는 작업이 완료되면 호출되므로 Callback함수를 이용하여 순차적으로 처리 가능합니다.

비동기 방식에서 순차처리는 중첩 Callback 함수로 구현합니다.

**비동기 프로그래밍 패턴 - 중첩 Callback

async 모듈을 사용하여 중첩을 어느정도 줄여줄 수 있다.

**비동기 프로그래밍 패턴 - 병렬처리

Node에서 처리시간이 긴 작업을 동기방식으로 처리하면 전체 서버 성능에 치명적입니다.
이런 경우 작업을 작은 단위로 나누어 병렬 처리해야합니다.
병렬 처리시 각 단위작업이 모두 완료되어야만 전체작업이 완료되었다고 볼 수 있습니다.
전체작업 완료여부는 생성된 Callback 개수만큼의 count를 활용합니다.

-> 비동기방식에서 i값이 순차적으로 될거라는 보장이 없다, 함수가 언제 호출될지 알 수 없다. ->즉시실행함수로 극복

**반복문 안에서 콜백함수를 실행해야 할 때 즉시실행함수를 사용하여 변수를 미리 받아놓고 활용해야만 자신이 원하는 결과값을 얻어올 수 있다. i값이 계속 변해서 i값을 미리 받아놓고 그것을 유지시켜야만 한다.

**비동기 프로그래밍 패턴 - 코드 재사용

여러번 사용되는 처리로직의 경우 자바스크립트 함수로 정의하면 재사용 가능합니다.
정의된 함수는 다른 함수의 인자로 넘겨져 Callback 형태로 사용할 수 있습니다.

**비동기 프로그래밍 패턴 - Callback 호출 시점

비동기 프로그래밍에서 흔히 할 수 있는 실수 중의 하나가 Callback의 시점을 동기방식으로 생각한다는 점입니다.
코드에 Callback 로직이 포함된 경우 Runtime에서 실행되는 시점은 Callback 코드와 외부코드를 분리해서 생각해야 합니다.
Callback에서 외부 변수에 접근할 경우 시점이 다르므로 그 값을 보증할 수 없습니다.
이러한 경우 Closure로 Wrapping하여 새로운 Scope로 외부변수를 저장합니다.

Callback에서 외부변수를 사용할 경우 Closure로 Wrapping하여 새로운 Scope로 외부변수를 저장합니다.

=>즉시실행함수를 사용하여 i값을 미리 받아놓고 함수를 실행한다.

3. Node Web Application

**서버만들기

=>콜백함수 사용

**server.js 모듈화(mvc처럼)

Node.js 프로그래밍에서 js 파일 단위로 모듈화를 하면 코드가 간결해지고 독립 Context의 이점을 가질 수 있습니다.
Global 변수인 exports를 사용하여 모듈로 등록합니다.
Index.js에서는 require() 함수로 등록된 모듈을 로드할 수 있습니다.

**Dependency Injection

사용자의 요청 종류에 따라 서버는 다양한 행위를 해야 합니다. 이와 같은 역할을 수행하기 위한 router 모듈이 필요합니다.
Server.js가 router를 직접 로딩할 수도 있으나 server 동작의 유연성을 확보하기 위하여 느슨한 결합이 적절합니다.
Index.js가 router 모듈을 로딩하고 route() 함수를 server 인스턴스에 넘깁니다.
Server는 넘어온 route() 함수를 실행하기만 하면 됩니다.

=> router = controller역할을 한다

server 는 start() 함수 스코프로 넘어온 route 함수를 기억하고 있으며 Request 이벤트가 발생할 때 마다 사용합니다.
Route() 함수 호출시 요청을 식별할 수 있도록 분석된 pathname을 넘겨줍니다.

-console창

server has started.

request for / received.

about to route a request for /

request for /favicon.ico received.

about to route a request for /favicon.ico

**요청 처리 - request 객체

Request 객체는 Http Server 리스너 함수의 첫번째 인자로 전달됩니다.
Request 객체의 속성을 이용하여 요청 내용을 식별할 수 있습니다.

속

-요청 처리자 식별

server에서 전달되어진 다양한 요청을 router가 처리해야 하는 상황에서 역할 분리가 필요합니다.
Router는 전달된 요청을 분배하기만 할 뿐 실제로 요청을 처리하지 않습니다.
요청 처리자(requestHandlers)는 router에서 식별된 요청을 처리하기만 하면 됩니다.

-★★key:value 기반의 처리 객체 제공

router는 Request에서 식별된 요청 path 에 따라 적절한 처리자를 찾아야 합니다.
이는 router 에서 수많은 if ... else 코드가 발생할 가능성이 있습니다.
따라서 requestHandlers에서 처리자 함수를 path별로 매핑한 객체를 제공합니다.(자바스크립트 객체는 key:value 쌍으로이루어짐)

-> router에게 정보를 제공해야 함. -> 객체{}형태로 주다. handle['./'] 객체안의 멤버 키값

-key:value기반의 처리 객체 제공

router는 전달된 객체에서 요청 path로 처리자 함수를 선택하여 실행합니다.
요청 path에 매핑된 처리자가 없는 경우는 router에서 처리하여야 합니다.

pathname = url경로, handle = 함수

-요청 처리 - 화면

index.js 로 서버를 실행시킨 후 서버 로그를 확인합니다.
‘/view’로 요청하면 정확하게 해당 Handler 함수가 실행됩니다.
‘/’ 로 요청해도 view handler가 실행됩니다.
그러나 여전히 응답 내용은 Hello World 입니다.

--각자의 뷰 생성하기

4. 비동기 IO처리

-동기 처리 방식의 문제점

사용자의 응답을 처리하는 requestHandler는 server.js로 부터 호출됩니다.
server.js에서 응답처리는 http 요청이 있을 때 마다 onRequest() Callback 에서 처리됩니다.
이러한 http 요청 이벤트는 비동기로 호출되며 실제 처리를 Event Loop에서 처리 후 Callback 이 호출됩니다.
문제는 Even Loop는 Single-Thread 이므로 이러한 Callback 처리가 길어지면 Event Loop 전체가 Blocking 됩니다.

-Event Loop

Node.js 에서 발생한 모든 이벤트는 Event Loop에서 처리됩니다.
전달된 이벤트는 Event Queue에 쌓이게 되고 순차적으로 Event Loop가 처리합니다..
Event Loop는 Single-Thread 내에서 처리가 이루어지므로 하나의 이벤트가 처리되는 동안 다른 이벤트들은 Blocking 됩니다.
requestHandlers.js 내의 view() 함수와 create() 함수도 결국 이벤트로 처리되는 중에 호출이 됩니다.
만일 view() 함수의 처리가 길어지면 다른 이벤트 처리도 지연됩니다.

Blocking 코드를 Non-Blocking 코드로 변경하기 위하여 Node 에서 제공하는 비동기 API를 사용합니다.(예: fs API)
비동기 API 없이 비동기 이벤트를 발생시키려면 전역 스코프에 존재하는 process.nextTick() 또는 setImmediate() 를 사용합니다.
Blocking 코드를 이벤트 Callback으로 전환시키더라도 그 Callback 내에서 또다시 Blocking이 발생합니다.