Node.js Grundlagen Schulung: vom Skript zum Web-Backend

Einführung in Node.js als Server-Laufzeit

• Erste Schritte: ein HTTP-Server mit node:http in wenigen Zeilen
• Node.js verstehen: Event Loop und nicht blockierende I/O bei vielen gleichzeitigen Anfragen
• Aktuelle LTS herunterladen und installieren, Versionen mit nvm oder fnm wechseln
• Warum JavaScript die Sprache von Node.js ist: V8, Ereignismodell, eine Sprache für Client und Server
• Vorteile von JavaScript im Backend: JSON nativ, Funktionen als Werte, Promises
• Asynchrone Aufgaben und Rückrufe: das Callback-Muster mit dem Fehler als erstem Argument
• Web-Standards auf dem Server: fetch, URL, AbortController, Request und Response

npm und Module

• Eigene Module schreiben: ES-Module als Standard, CommonJS in Bestandsprojekten
• Pakete Dritter mit npm installieren, aktualisieren und entfernen
• Was die Datei package.json enthält: dependencies, devDependencies, scripts, engines
• Semantische Versionierung, package-lock.json und reproduzierbare Installation mit npm ci
• Lieferkette absichern: npm audit, Herkunftsnachweise, Install-Skripte prüfen
• pnpm und Yarn als Alternativen zu npm im Überblick

Dateien lesen und schreiben

• Aus Dateien lesen mit fs/promises und Fehler wie ENOENT behandeln
• Auf Verzeichnisse zugreifen: Inhalte auflisten, Pfade mit node:path bilden
• In eine Datei schreiben, etwa ein Zugriffsprotokoll des Servers
• Große Uploads und Downloads als Stream statt im Speicher (Vertiefung → Node.js für Einsteiger)

Node.js und Web-Frameworks im Vergleich

• Node.js-Frameworks im Überblick: minimalistisch, schemabasiert, mit fester Architektur
• Express: Middleware-Modell, Routing und Neuerungen in Express 5 (Vertiefung → Express.js)
• Socket.io: Echtzeitkommunikation mit Räumen, Bestätigungen und Wiederverbindung
• Fastify: JSON-Schema-Validierung, Plugin-System und Serialisierung
• Hono und NestJS als weitere Optionen – welches Framework zu welchem Projekt passt

Entwicklung einer Web-Applikation

• Statische Website mit express.static() ausliefern
• Dynamische Backend-Anwendung: JSON-Body lesen, Statuscodes und Antworten senden
• Get-Message-Service: gespeicherte Nachrichten per GET als JSON abrufen
• Post-Message-Service: neue Nachrichten per POST entgegennehmen und prüfen
• Socket.io mit der Backend-Anwendung verbinden
• Ein Socket.io-Ereignis erstellen: neue Nachrichten an alle Clients senden
• WebSockets ohne Framework: Paket ws auf dem Server, globales WebSocket als Client
• Endpunkte von Hand testen mit .http-Dateien oder curl

Node.js und Datenbanken

• Arten von Daten-Frameworks: Treiber, Query Builder, ORM und ODM
• MongoDB einrichten: lokal im Container oder als Cloud-Cluster
• Mongoose: Schemas, Modelle und Validierung
• Daten in MongoDB mit Mongoose speichern, abfragen und aktualisieren
• Relationale Alternative: PostgreSQL mit pg und parametrisierten Abfragen
• Prisma und Drizzle als typsichere ORMs im Überblick

Asynchroner Code in Node.js

• Verschachtelte Rückrufe und warum sie schwer lesbar und fehleranfällig sind
• Callback-APIs mit util.promisify() auf Promises umstellen
• Promises: then, catch, Promise.all() und Promise.allSettled()
• async/await und Top-Level-await in ES-Modulen
• Unbehandelte Promise-Ablehnungen beenden den Prozess – Ursachen und Abhilfe

Node.js Fehlerbehandlung und Debugging

• Fehler abfangen mit try/catch, auch um await-Aufrufe
• finally zum Aufräumen von Datenbankverbindungen und Dateihandles
• Debuggen mit node --inspect, VS Code und den Chrome DevTools
• Einheitliche Fehlerantworten im Server, keine Stacktraces an Clients
• Strukturiertes Logging mit pino statt console.log

Testen mit Node.js

• Einfacher Test mit Jasmine und mit dem eingebauten node:test im Vergleich
• Asynchroner Test: async-Testfunktionen in Jasmine und node:test
• Einführung in die Test-First-Entwicklung: erst der Test, dann der Endpunkt
• HTTP-Endpunkte testen mit supertest oder fetch gegen einen Testserver

Sicherheit, Konfiguration und Betrieb

• Konfiguration über Umgebungsvariablen und --env-file, Geheimnisse nicht im Repository
• Sicherheitsgrundlagen: Eingaben validieren, Injection vermeiden, CORS und Sicherheits-Header
• TypeScript nativ ausführen: Typen entfernen beim Laden, Typprüfung weiter mit tsc
• Sauber herunterfahren bei SIGTERM: offene Verbindungen schließen
• Entwicklung mit node --watch, Betrieb als Container-Image

Node.js-Backends mit Coding-Agenten

• Agent ergänzt Endpunkte entlang von .http-Dateien, die Anfrage und erwartete Antwort zeigen
• Neue npm-Pakete erst nach Prüfung von Name, Pflege, Install-Skripten und Lockfile-Diff zulassen
• .env bleibt außerhalb des Agentenkontexts; der Agent arbeitet nur mit .env.example
• Review-Schwerpunkt Mongoose-Abfragen: Operator-Injection durch ungeprüfte req.body-Objekte
• Integrationstests gegen eine Wegwerf-Datenbank im Container als Feedbackschleife für den Agenten

Praxisprojekt: Nachrichtendienst für ein Support-Team

• Nachrichten-API mit GET- und POST-Diensten, Speicherung in MongoDB
• Neue Nachrichten in Echtzeit per Socket.io an alle geöffneten Clients verteilen
• Statisches Frontend, Konfiguration per --env-file, Endpunkt-Tests mit node:test

Lernziele

• Sie erklären, warum Node.js viele gleichzeitige Anfragen bedienen kann und was den Event Loop blockiert
• Sie stellen Callback-Code auf Promises und async/await um und behandeln Fehler und Ablehnungen vollständig
• Sie verwalten Abhängigkeiten mit npm, package.json und Lockfile und beurteilen neue Pakete kritisch
• Sie bauen eine Web-Anwendung mit statischen Seiten, GET- und POST-Diensten und Echtzeit-Nachrichten
• Sie binden MongoDB mit Mongoose an und kennen die relationale Alternative mit PostgreSQL
• Sie testen Endpunkte mit dem eingebauten Test-Runner und konfigurieren die Anwendung über Umgebungsvariablen

Zielgruppe

• Webentwickler:innen, die serverseitig mit JavaScript arbeiten wollen
• Frontend-Teams, die eigene APIs und Backends für ihre Anwendungen bauen möchten
• Entwickler:innen aus PHP, Java oder Python, die Node.js als Backend-Plattform einschätzen wollen