NestJS gegen Node.js: Warum Struktur bei Skalierung wichtiger ist als Freiheit

Punkt für Punkt Begründung: Warum wir NestJS benötigen

Die architektonische Entwicklung von Server-Side JavaScript

JavaScript begann als einfache Skriptsprache, um kleinen Mengen an Interaktivität zu Webseiten hinzuzufügen. Im Laufe der Zeit entwickelte es sich zu einer ernsthaften Technologie, die in der Lage ist, ganze Backend-Systeme anzutreiben. Node.js war dabei von zentraler Bedeutung, da es es ermöglichte, Server-Seitige Logik mit derselben Sprache zu schreiben, die Entwickler bereits im Browser verwendeten.

Sobald die Anwendungen an Größe und Komplexität zunahmen, gerieten die Teams jedoch in Schwierigkeiten bezüglich der Codeorganisation, Skalierbarkeit und langfristigen Wartbarkeit. Node.js bietet die Laufzeitumgebung, die benötigt wird, um JavaScript außerhalb eines Browsers auszuführen, geht aber bewusst nicht darauf ein, wie eine Anwendung architektonisch gestaltet werden sollte. Diese Offenheit ist zwar praktisch, führt bei großen Projekten jedoch oft dazu, dass die Codebasen in unkoordinierten Richtungen wachsen und schwer zu warten sind.

NestJS entstand als Lösung genau für dieses Problem. Es baut auf Node.js auf und integriert eine definierte Architektur, eine konsistente Projektorganisation, Dependency Injection sowie etablierte Designmuster – allesamt dazu gedacht, Teams dabei zu helfen, skalierbaren und wartbaren Softwarecode im Unternehmensmaßstab zu entwickeln. NestJS ist kein Ersatz für Node.js – es handelt sich vielmehr um eine Methode, die Art und Weise zu strukturieren und zu regulieren, wie Node.js-Anwendungen erstellt und gewartet werden.

In diesem Artikel wird Schritt für Schritt und in einfachen Worten die Begründung dafür erläutert, warum man sich für ein stark vorgegebenes Architekturframework entscheidet, sowie welche Auswirkungen diese Wahl aus einer breiteren ingenieurtechnischen Perspektive auf ein Team hat.

Der wesentliche Unterschied – Laufzeitumgebungen gegenüber vorgegebenen Frameworks: Motor gegen Auto

Eine nützliche Art, sich die Beziehung zwischen Node.js und NestJS vorzustellen, ist der Vergleich eines Motors mit einem fertigen Automobil. Beide arbeiten auf unterschiedlichen Ebenen und sind beide notwendig, lösen aber verschiedene Probleme.

• Node.js (der Motor): eine Laufzeitumgebung, die es JavaScript ermöglicht, auf einem Server statt in einer Browserleiste ausgeführt zu werden. Sie ist effizient darin, viele Operationen gleichzeitig zu verarbeiten, bietet Ihnen aber ein völlig offenes Feld ohne eingebaute Vorgaben darüber, wie Ihr Code strukturiert sein sollte.
• NestJS (das Auto): ein Framework, das auf dieser Laufzeitumgebung basiert. Es liefert einen strukturierten, vorhersehbaren Entwurf zur Erstellung größerer Anwendungen. Es konkurriert nicht mit Node.js – es umhüllt diesen, sodass die entstehende Codebasis im Laufe der Zeit organisiert und handhabbar bleibt.

The Express.js Middle Ground and "Architectural Chaos"

Viele Entwickler greifen auf Express.js zurück, um eine leichtere Schicht für die Handhabung von Rohdaten aus Node.js-Anfragen zu erhalten, da es ein minimalistisches und flexibles Werkzeugset für Webanfragen darstellt.

• Seine Stärke: Express legt fast keine Regeln fest, wodurch kleine Projekte und Prototypen äußerst schnell erstellt werden können.
• Sein Nachteil: Diese gleiche Freiheit wird zu einem Problem, sobald ein Projekt oder ein Team wächst. Da es keine gemeinsame Struktur gibt, an die man sich halten kann, neigt der Code dazu, verwickelt und inkonsistent zu werden, schwer testbar zu sein sowie im Allgemeinen schwierig in der Wartung.

NestJS löst dieses Problem, indem es von Anfang an eine definierte Struktur sowie ein festgelegtes Set an Konventionen mit einbezieht.

Um die mit der Skalierung einer Anwendung einhergehenden Herausforderungen zu bewältigen, übernahm NestJS in großem Maße Ideen aus dem Frontend-Framework Angular und führte sie in die Welt des Node.js-Backends ein.

Der Wechsel von einem unstrukturierten Laufzeitumfeld oder einem minimalen Framework wie Express zu einem vollständig strukturierten Framework wird durch mehrere konkrete ingenieurtechnische Aspekte motiviert. Die folgenden Punkte erläutern detailliert, warum Teams NestJS gegenüber reinem Node.js oder Express bevorzugen.

Punkt 1: Gemeinsame Konventionen ersetzen informelles Wissen

In locker strukturierten Umgebungen wie Express hängt die Organisation der Codebasis oft vom informellen Wissen ab – ungeschriebenen Regeln und Gewohnheiten, die nur die ursprünglichen Entwickler vollständig verstehen. Neue Ingenieure, die an einem solchen Projekt mitarbeiten, können Wochen damit verbringen, herauszufinden, wo welche Komponenten liegen und wie sie miteinander verbunden sind.

NestJS vermeidet dies, indem es dem Prinzip „Konvention statt Konfiguration“ folgt:

• Vordefinierte Struktur: Jedes NestJS-Projekt startet von demselben gut definierten Blueprint aus.
• Sofortige Vertrautheit: Da alle NestJS-Anwendungen die gleiche architektonische Struktur teilen, kann sich ein Entwickler, der zwischen Projekten wechselt, fast sofort zurechtfinden.
• Schnellere Einarbeitung: Teams verbringen viel weniger Zeit damit, Neueinsteigern individuelle Einrichtungen zu erklären, und mehr Zeit damit, tatsächlich Funktionen bereitzustellen.

Punkt 2: Unterstützung für nativen TypeScript verhindert kostspielige Fehler

Reines Node.js läuft auf JavaScript, einer Sprache, bei der fehlerbezogene Probleme erst dann auftauchen, wenn der Code tatsächlich ausgeführt wird. Schon ein kleiner Tippfehler kann dazu führen, dass ein produktives System ausfällt.

NestJS löst dieses Problem, indem es TypeScript zu einem integralen Bestandteil des Frameworks selbst macht:

• Frühzeitige Fehlererkennung: TypeScript fungiert wie ein intelligenter Korrektor, der Fehler bereits während des Programmierens aufzeigt, anstatt erst nach dem Deployment.
• Tiefe Integration: Während das Hinzufügen von TypeScript zu einem Express-Projekt in der Regel unpräzise und nur teilweise wirksam ist, wendet NestJS es konsequent in jedem Teil der Anwendung an.
• Etwa 70 % weniger Fehler: Das Aufspüren typbezogener Fehler während der Entwicklung kann bis zu 70 % der Laufzeitfehler beseitigen, die sonst die Endbenutzer erreichen würden.

Punkt 3: Abhängigkeitsinjektion und Inversion of Control

Große Anwendungen bestehen aus vielen Komponenten, die voneinander abhängig sind. Ein UserController benötigt beispielsweise in der Regel einen UserService, um Benutzerdaten abzurufen. In einer herkömmlichen Node.js- oder Express-Einrichtung verbinden Entwickler diese Abhängigkeiten manuell miteinander:

const userService = new UserService();

Dieser Ansatz verknüpft die Komponenten eng miteinander und erschwert es, die resultierende Anwendung weiterzuentwickeln oder zu warten.

NestJS löst dieses Problem durch Dependency Injection (DI) in Kombination mit Inversion of Control (IoC). Anstatt dass jede Klasse selbst das benötigte Objekt instanziert, kümmert sich NestJS’ integrierter IoC-Container automatisch im Laufzeitbetrieb darum, die erforderlichen Dienste zu erstellen und bereitzustellen:

constructor(private userService: UserService) {}

NestJS übernimmt die Verantwortung für die Erstellung von Komponenten, das Verwalten ihres Lebenszyklus sowie deren Vernetzung miteinander, wodurch eine Architektur entsteht, die modular, locker voneinander getrennt, leicht testbar und einfach zu warten ist. Während Express externe Bibliotheken benötigt, um eine vergleichbare Abhängigkeitsinjektion zu ermöglichen, ist diese bei NestJS direkt im Kernframework integriert.

Punkt 4: Eine modulare Architektur für unbegrenzte Skalierbarkeit

Punkt 4: Eine modulare Architektur für unbegrenzte Skalierbarkeit

Wenn eine Node.js-Codebasis ohne feste Struktur wächst, kann es zu einem verworrenen Netz aus miteinander verbundenen Dateien kommen, wodurch eine kleine Korrektur im Anmeldeprozess unerwartet den Bezahlprozess stören kann. NestJS schützt vor diesem Problem, indem es eine modulare Architektur erfordert:

• Selbstständige Blöcke: Die Anwendung wird in unabhängige Module aufgeteilt, wie zum Beispiel UserModule, PaymentModule oder InventoryModule, ähnlich wie getrennte Lego-Steine, die zusammengefügt werden.
• Isozierte Änderungen: Da die Abhängigkeiten zwischen den Modulen klar und eindeutig definiert sind, führt das Überschreiben oder Aktualisieren eines Moduls nicht dazu, dass andere Module beeinträchtigt werden.

Für Microservices geeignet: Diese klare Trennung der Aufgaben macht es viel einfacher, ein monolithisches Anwendungsprogramm im Laufe der Zeit in kleinere Microservices aufzuteilen, je mehr das Team oder das Produkt wächst.

Punkt 5: Ein vollständiges Werkzeugset direkt aus der Box

Express liefert nur die Grundlagen des Routing, wodurch Sie selbst nach langen Listen von Drittanbieter-Paketen suchen, diese bewerten und manuell für Funktionen wie Datenbankzugriff oder E-Mail-Adressenvalidierung verbinden müssen. Dieser Ansatz birgt Risiken, da einige dieser Pakete möglicherweise nicht mehr gepflegt werden oder Sicherheitslücken aufweisen.

NestJS hingegen funktioniert wie ein All-in-One-Werkzeugset:

• Bereit zum Einsatz stehende Funktionen: Es wird mit offiziell gepflegten Modulen geliefert, die Eingabenvalidierung, Sicherheit, Fehlerbehandlung, Caching und Datenbankeinrichtung abdecken.
• Kürzere Konfigurationszeit: Es ist nicht notwendig, Zeit mit der Suche nach kompatiblen Bibliotheken und deren eigenständigen Zusammenfügen zu verbringen.
• Fokus auf das Wichtige: Entwickler können weniger Energie in die Infrastrukturverwaltung investieren und stattdessen mehr Zeit damit verbringen, tatsächliche Produktfunktionen zu entwickeln.

Zusätzliche Literatur

• Inside NestJS Interceptors: Behebung einer 96%-Latenz-Regression in großem Maßstab — Erfahren Sie, wie NestJS’ AOP-Ausführungspipeline sowie Fehler bei der Nutzung von RxJS zu einem Anstieg der P99-Latenz führten und wie man einen Audit-Interceptor ohne zusätzliche Ressourcenverbrauch erstellt, um dies zu beheben.
• Wie Deno 2.x leise das Problem der Node-Kompatibilität sowie der Tools-Probleme gelöst hat — Dieser Artikel geht die Veröffentlichungen von Deno 2.0 bis 2.9 durch und zeigt, wie die Kompatibilität mit npm, Berechtigungssätze sowie integrierte Tools die Hindernisse beseitigten, die Entwickler einst dazu brachten, Deno aufzugeben.
• Warum NestJS für wachsende Backend-Teams und Codebasen vorteilhaft ist — Erfahren Sie, wie die Struktur von NestJS, die Abhängigkeitsinjektion sowie ein auf TypeScript ausgerichtetes Design Engineering-Teams dabei unterstützen, zu skalieren, ohne in Chaos zu geraten.
• RFC 9457 erläutert: Standardisierung von HTTP-API-Fehlerantworten — Erfahren Sie, wie das Problem Details-Format von RFC 9457 die HTTP-API-Fehlerantworten standardisiert und wie es in einer NestJS-Anwendung korrekt umgesetzt werden kann.