Wahl Ihres Node.js Backend Frameworks: Express, Fastify oder NestJS

Node.js Backend Frameworks Ein philosophischer Einblick

Im lebendigen Ökosystem von Node.js hat die Wahl eines Backend-Frameworks tiefgreifende Auswirkungen auf die Skalierbarkeit, Wartbarkeit und Entwicklungsgeschwindigkeit eines Projekts. Für viele war Express der De-facto-Standard, ein minimalistischer Pionier, der prägte, wie wir Webdienste mit Node.js erstellen. Mit wachsender Komplexität von Anwendungen und steigenden Leistungsanforderungen sind jedoch neuere Konkurrenten wie Fastify und NestJS aufgetaucht, die jeweils unterschiedliche Philosophien vertreten. Diese Untersuchung befasst sich mit diesen drei prominenten Frameworks, untersucht ihre Kernprinzipien, praktischen Implementierungen und idealen Anwendungsfälle und hilft Entwicklern, sich in der zunehmend vielfältigen Landschaft der Node.js-Backend-Entwicklung zurechtzufinden. Das Verständnis ihrer zugrunde liegenden Designprinzipien und wie diese in Code übersetzt werden, ist entscheidend für eine fundierte Entscheidung, die den einzigartigen Anforderungen Ihres Projekts und dem Entwicklungsparadigma Ihres Teams entspricht.

Bevor wir uns mit den Einzelheiten jedes Frameworks befassen, wollen wir ein gemeinsames Verständnis einiger Kernbegriffe entwickeln, die unsere Diskussion rahmen werden:

• Middleware: Funktionen, die Zugriff auf das Anfrageobjekt (req), das Antwortobjekt (res) und die next-Middleware-Funktion im Anfrage-Antwort-Zyklus der Anwendung haben. Sie können Code ausführen, Änderungen an den Anfrage- und Antwortobjekten vornehmen und den Anfrage-Antwort-Zyklus beenden.
• Routing: Der Mechanismus, mit dem eine Anwendung bestimmt, wie auf eine Client-Anfrage an einen bestimmten Endpunkt reagiert wird, der eine URI (oder ein Pfad) und eine spezifische HTTP-Anfragemethode (GET, POST usw.) ist.
• Leistung (TPS/Latenz): Oft gemessen in Transaktionen pro Sekunde (TPS) und Latenz (die Zeit, die benötigt wird, bis eine Anfrage vom Server verarbeitet wird). Höhere TPS und geringere Latenz deuten im Allgemeinen auf eine bessere Leistung hin.
• Dependency Injection (DI): Ein Entwurfsmuster, das zur Implementierung von Inversion of Control verwendet wird, bei dem die Erstellung abhängiger Objekte von einer externen Entität übernommen wird, anstatt vom abhängigen Objekt selbst erstellt zu werden. Dies fördert lose Kopplung und einfacheres Testen.
• Decorators: Eine spezielle Art von Deklaration, die an Klassen, Methoden, Accessors, Eigenschaften oder Parameter angehängt werden kann. Es handelt sich um Funktionen, die das Verhalten des Elements ändern, das sie dekorieren. (Üblich in TypeScript).
• Architektonische Meinung (Architectural Opinion): Bezieht sich auf das Maß an Struktur und vordefinierten Mustern, das ein Framework vorgibt. Ein Framework mit einer starken architektonischen Meinung bietet oft mehr Gerüst und Leitlinien, während ein weniger meinungsbasiertes mehr Freiheit bietet.

Express Der unaufgeforderte Minimalist

Express.js, oft als das "Standard"-Node.js-Framework betrachtet, verkörpert eine minimalistische und unaufgeforderte Philosophie. Es bietet eine robuste Sammlung von Funktionen für Webanwendungen und APIs, die sich hauptsächlich auf Routing und Middleware konzentrieren. Seine Stärke liegt in seiner Flexibilität, die es Entwicklern ermöglicht, Anwendungen mit verschiedenen Architekturmustern zu erstellen, ohne durch das Framework eingeschränkt zu sein. Diese Freiheit bringt jedoch die Verantwortung mit sich, die Anwendung selbst zu strukturieren.

Kernprinzipien:

• Basic-Struktur: Express bietet eine dünne Schicht über dem HTTP-Modul von Node.js und bietet grundlegende Funktionen zur Verarbeitung von Anfragen und Antworten.
• Erweiterbarkeit durch Middleware: Fast jeder Aspekt einer Express-Anwendung kann über Middleware-Funktionen angepasst oder erweitert werden.

Beispielcode (Einfacher Server):

const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hallo von Express!');
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Express App lauscht unter http://localhost:${port}`);
});

Anwendungsszenarien:

• Kleine bis mittelgroße APIs: Ideal für Projekte, bei denen eine leichte, schnelle Einrichtung bevorzugt wird und das Team mit architektonischen Entscheidungen vertraut ist.
• Prototyping: Seine Einfachheit macht es hervorragend geeignet, um eine Idee schnell umzusetzen.
• Microservices: Kann verwendet werden, um kleine, fokussierte Dienste zu erstellen, die möglicherweise kein schwereres Framework benötigen.

Vorteile: Reifes Ökosystem, breite Community-Unterstützung, hochflexibel, einfach zu erlernen. Nachteile: Fehlt eine eingebaute Struktur für große Anwendungen, kann zu umfangreichem Boilerplate-Code führen, die Leistung kann geringer sein als bei optimierten Alternativen.

Fastify Der leistungsorientierte Performer

Fastify wurde mit dem Ziel entwickelt, rohe Leistung zu erzielen. Es zielt darauf ab, den bestmöglichen Durchsatz und geringe Latenz zu bieten, indem es Schema-basierte Validierung und Serialisierung nutzt, um die Anfrageverarbeitung zu optimieren. Fastify ist im Umgang mit Anfrage-/Antwortzyklen meinungsbasierter als Express, da es sich auf Geschwindigkeit konzentriert.

Kernprinzipien:

• Leistung zuerst: Nutzt Techniken wie JSON-Schema-Validierung und schnelles JSON-Stringifizieren, um den Overhead zu minimieren.
• Plugin-basierte Architektur: Fördert Modularität und Wiederverwendbarkeit durch ein leistungsfähiges Plugin-System.
• Schema-basierte Validierung und Serialisierung: Verbessert die Leistung durch Vorkompilierung von Schemas für die Anfrage- und Antwortvalidierung und -serialisierung.

Beispielcode (Einfacher Server mit Schema):

const fastify = require('fastify')({ logger: true });

fastify.get('/', async (request, reply) => {
  return { message: 'Hallo von Fastify!' };
});

const start = async () => {
  try {
    await fastify.listen({ port: 3000 });
  } catch (err) {
    fastify.log.error(err);
    process.exit(1);
  }
};
start();

Beispielcode (Route mit Ein- und Ausgabe-Schema):

const fastify = require('fastify')({ logger: true });

const opts = {
  schema: {
    querystring: {
      type: 'object',
      properties: {
        name: { type: 'string' }
      },
      required: ['name']
    },
    response: {
      200: {
        type: 'object',
        properties: {
          greeting: { type: 'string' }
        }
      }
    }
  }
};

fastify.get('/greet', opts, async (request, reply) => {
  const { name } = request.query;
  return { greeting: `Hallo, ${name} von Fastify!` };
});

const start = async () => {
  try {
    await fastify.listen({ port: 3000 });
  } catch (err) {
    fastify.log.error(err);
    process.exit(1);
  }
};
start();

Anwendungsszenarien:

• Hochleistungs-APIs: Ideal für Dienste, die extrem niedrige Latenzzeiten und hohen Durchsatz erfordern.
• Echtzeitanwendungen: Kann gut geeignet sein, wenn eine schnelle Datenverarbeitung entscheidend ist.
• Microservices (leistungsoptimiert): Wenn einzelne Dienste eine optimierte Leistung benötigen.

Vorteile: Überlegene Leistung, moderne Plugin-Architektur, starke Entwicklererfahrung mit Schemas. Nachteile: Steilere Lernkurve als Express, kleinere Community und Ökosystem im Vergleich zu Express.

NestJS Das meinungsbasierte Full-Stack-Framework

NestJS, aufgebaut mit TypeScript, nimmt starke Inspiration von den Architekturmustern von Angular, um Struktur und Skalierbarkeit in die Node.js-Backend-Entwicklung zu bringen. Es fördert Praktiken wie Dependency Injection, Modularität und objektorientierte Programmierung und ist damit eine ausgezeichnete Wahl für große, unternehmenstaugliche Anwendungen. Es verwendet Decorators extensiv und bietet eine leistungsstarke CLI zur Projekterstellung. Intern kann NestJS Express oder Fastify als HTTP-Server nutzen und bietet das Beste aus beiden Welten.

Kernprinzipien:

• Meinungsbasierte Architektur: Bietet klare Richtlinien für die Strukturierung von Anwendungen, fördert Wartbarkeit und Skalierbarkeit.
• TypeScript zuerst: Setzt auf TypeScript für starke Typisierung und verbesserte Codequalität.
• Dependency Injection: Erleichtert lose Kopplung und Testbarkeit.
• Modulares Design: Fördert die Aufteilung von Anwendungen in kleinere, überschaubare Module.

Beispielcode (Controller mit Service):

// app.controller.ts
import { Controller, Get } from '@nestjs/common';
import { AppService } from './app.service';

@Controller()
export class AppController {
  constructor(private readonly appService: AppService) {}

  @Get()
  getHello(): string {
    return this.appService.getHello();
  }
}

// app.service.ts
import { Injectable } from '@nestjs/common';

@Injectable()
export class AppService {
  getHello(): string {
    return 'Hallo von NestJS!';
  }
}

// app.module.ts
import { Module } from '@nestjs/common';
import { AppController } from './app.controller';
import { AppService } from './app.service';

@Module({
  imports: [],
  controllers: [AppController],
  providers: [AppService],
})
export class AppModule {}

Anwendungsszenarien:

• Unternehmensanwendungen: Geeignet für große, komplexe Projekte, die langfristige Wartbarkeit erfordern.
• Microservices (strukturiert): Ausgezeichnet für die Erstellung eines kohärenten Satzes von Microservices mit einem einheitlichen Architekturstil.
• Full-Stack-Entwicklung (TypeScript-Fokus): Besonders attraktiv für Teams, die mit Angular oder ähnlichen strukturierten Frameworks vertraut sind.

Vorteile: Hoch skalierbar und wartbar, hervorragend für große Teams, robuster Funktionsumfang (GraphQL, WebSockets, ORM-Integrationen), starke TypeScript-Unterstützung. Nachteile: Steilste Lernkurve, mehr Boilerplate-Code als Express oder Fastify, könnte für einfache Projekte überdimensioniert sein.

Schlussfolgerung

Die Wahl zwischen Express, Fastify und NestJS hängt letztendlich von den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts, der Expertise Ihres Teams und der langfristigen Vision für Ihre Anwendung ab. Express bleibt das Schweizer Taschenmesser und bietet unübertroffene Flexibilität für Projekte, die Einfachheit und direkte Kontrolle schätzen. Fastify glänzt dort, wo rohe Leistung von größter Bedeutung ist, und optimiert sorgfältig jeden Aspekt des Anfrage-Antwort-Zyklus. NestJS hingegen ist der Traum des Architekten und bietet ein hochgradig strukturiertes und skalierbares Fundament für komplexe Anwendungen, insbesondere für diejenigen, die TypeScript und objektorientierte Prinzipien anwenden. Das richtige Framework ist dasjenige, das Ihr Team am besten in die Lage versetzt, Ihre Anwendung effizient und effektiv zu erstellen, zu warten und zu skalieren.