前後端分離架構:Web 實現前後端分離,前後端解耦

来源:https://www.cnblogs.com/blueice1204/archive/2023/01/11/17043528.html
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一、前言”前後端分離“已經成為互聯網項目開發的業界標桿,通過Tomcat+Ngnix(也可以中間有個Node.js),有效地進行解耦。並且前後端分離會為以後的大型分散式架構、彈性計算架構、微服務架構、多端化服務(多種客戶端,例如:瀏覽器,車載終端,安卓,IOS等等)打下堅實的基礎。前後端分離(解耦) ...


一、前言
”前後端分離“已經成為互聯網項目開發的業界標桿,通過Tomcat+Ngnix(也可以中間有個Node.js),有效地進行解耦。並且前後端分離會為以後的大型分散式架構、彈性計算架構、微服務架構、多端化服務(多種客戶端,例如:瀏覽器,車載終端,安卓,IOS等等)打下堅實的基礎。
前後端分離(解耦)的核心思想是:前端Html頁面通過Ajax調用後端的RestFul API並使用Json數據進行交互。
註:【在互聯網架構中,web伺服器:一般指像nginx,apache這類的伺服器,他們一般只能解析靜態資源。應用伺服器:一般指像tomcat,jetty,resin這類的伺服器可以解析動態資源也可以解析靜態資源,但解析靜態資源的能力沒有web伺服器好。】
一般只有Web伺服器才能被外網訪問,應用伺服器只能內網訪問。
二、為什麼前後端分離
一般公司後端開發人員直接兼顧前端的工作,一邊實現API介面,一邊開發頁面,兩者互相切換著做,而且根據不同的url動態拼接頁面,這也導致後臺的開發壓力大大增加。前後端工作分配不均。不僅僅開發效率慢,而且代碼難以維護。
而前後端分離的話,則可以很好的解決前後端分工不均的問題,將更多的交互邏輯分配給前端來處理,而後端則可以專註於其本職工作,比如提供API介面,進行許可權控制以及進行運算工作。而前端開發人員則可以利用nodejs來搭建自己的本地伺服器,直接在本地開發,然後通過一些插件來將api請求轉發到後臺,這樣就可以完全模擬線上的場景,並且與後臺解耦。前端可以獨立完成與用戶交互的整一個過程,兩者都可以同時開工,不互相依賴,開發效率更快,而且分工比較均衡。
三、從MVC到前後端分離
MVC 是一種經典的設計模式,全名為 Model-View-Controller,即 模型-視圖-控制器。
其中,模型 是用於封裝數據的載體,例如,在 Java 中一般通過一個簡單的 POJO(Plain Ordinary Java Object)來表示,其本質是一個普通的 Java Bean,包含一系列的成員變數及其 getter/setter 方法。對於 視圖 而言,它更加偏重於展現,也就是說,視圖決定了界面到底長什麼樣子,在 Java 中可通過 JSP 來充當視圖,或者通過純 HTML 的方式進行展現,而後者才是目前的主流。模型和視圖需要通過 控制器 來進行粘合,例如,用戶發送一個 HTTP 請求,此時該請求首先會進入控制器,然後控制器去獲取數據並將其封裝為模型,最後將模型傳遞到視圖中進行展現。
綜上所述,MVC 的交互過程如下圖所示:

也就是說,我們輸入的是 AJAX 請求,輸出的是 JSON 數據,市面上有這樣的技術來實現這個功能嗎?答案是 REST。
REST 全稱是 Representational State Transfer(表述性狀態轉移),它是 Roy Fielding 博士在 2000 年寫的一篇關於軟體架構風格的論文,此文一齣,威震四方!國內外許多知名互聯網公司紛紛開始採用這種輕量級的 Web 服務,大家習慣將其稱為 RESTful Web Services,或簡稱 REST 服務。
如果將瀏覽器這一端視為前端,而伺服器那一端視為後端的話,可以將以上改進後的 MVC 模式簡化為以下前後端分離模式:

可見,有了 REST 服務,前端關註界面展現,後端關註業務邏輯,分工明確,職責清晰。
四、認識Rest架構
REST 本質上是使用 URL 來訪問資源種方式。眾所周知,URL 就是我們平常使用的請求地址了,其中包括兩部分:請求方式 與 請求路徑,比較常見的請求方式是 GET 與 POST,但在 REST 中又提出了幾種其它類型的請求方式,彙總起來有六種:GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。
尤其是前四種,正好與CRUD(Create-Retrieve-Update-Delete,增刪改查)四種操作相對應,例如,GET(查)、POST(增)、PUT(改)、DELETE(刪),這正是 REST 與 CRUD 的異曲同工之妙!需要強調的是,REST 是“面向資源”的,這裡提到的資源,實際上就是我們常說的領域對象,在系統設計過程中,我們經常通過領域對象來進行數據建模。
REST 是一個“無狀態”的架構模式,因為在任何時候都可以由客戶端發出請求到服務端,最終返回自己想要的數據,當前請求不會受到上次請求的影響。也就是說,服務端將內部資源發佈 REST 服務,客戶端通過 URL 來訪問這些資源,這不就是 SOA 所提倡的“面向服務”的思想嗎?所以,REST 也被人們看做是一種“輕量級”的 SOA 實現技術,因此在企業級應用與互聯網應用中都得到了廣泛應用。
下麵我們舉幾個例子對 REST 請求進行簡單描述:

可見,請求路徑相同,但請求方式不同,所代表的業務操作也不同,例如,/advertiser/1 這個請求,帶有 GET、PUT、DELETE 三種不同的請求方式,對應三種不同的業務操作。
雖然 REST 看起來還是很簡單的,實際上我們往往需要提供一個 REST 框架,讓其實現前後端分離架構,讓開發人員將精力集中在業務上,而並非那些具體的技術細節。
五、前後端分離意義大嗎?
1、該網站前端變化遠比後端變化頻繁,則意義大。
2、該網站尚處於原始開發模式,數據邏輯與表現邏輯混雜不清,則意義大。
3、該網站前端團隊和後端團隊分屬兩個領導班子,技能點差異很大,則意義大。
4、該網站前端效果絢麗/跨設備相容要求高,則意義大。
六、術業有專攻(開發人員分離)
以前的JavaWeb項目大多數都是java程式員又當爹又當媽,又搞前端(ajax/jquery/js/html/css等等),又搞後端(java/mysql/oracle等等)。
隨著時代的發展,漸漸的許多大中小公司開始把前後端的界限分的越來越明確,前端工程師只管前端的事情,後端工程師只管後端的事情。
正所謂術業有專攻,一個人如果什麼都會,那麼他畢竟什麼都不精。
大中型公司需要專業人才,小公司需要全才,但是對於個人職業發展來說,我建議是分開。
對於後端java工程師:
把精力放在java基礎,設計模式,jvm原理,spring+springmvc原理及源碼,linux,mysql事務隔離與鎖機制,mongodb,http/tcp,多線程,分散式架構(dubbo,dubbox,spring cloud),彈性計算架構,微服務架構(springboot+zookeeper+docker+jenkins),java性能優化,以及相關的項目管理等等。
後端追求的是:三高(高併發,高可用,高性能),安全,存儲,業務等等。
對於前端工程師:
把精力放在html5,css3,jquery,angularjs,bootstrap,reactjs,vuejs,webpack,less/sass,gulp,nodejs,Google V8引擎,javascript多線程,模塊化,面向切麵編程,設計模式,瀏覽器相容性,性能優化等等。
前端追求的是:頁面表現,速度流暢,相容性,用戶體驗等等。
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七、耦合時代
幾曾何時,我們的JavaWeb項目都是使用了若幹後臺框架,springmvc/struts + spring + spring jdbc/hibernate/mybatis 等等。
大多數項目在java後端都是分了三層,控制層(controller/action),業務層(service/manage),持久層(dao)。
控制層負責接收參數,調用相關業務層,封裝數據,以及路由&渲染到jsp頁面。
然後jsp頁面上使用各種標簽(jstl/el/struts標簽等)或者手寫java表達式(<%=%>)將後臺的數據展現出來,玩的是MVC那套思路。
我們先看這種情況:需求定完了,代碼寫完了,測試測完了,然後呢?要發佈了吧?
你需要用maven或者eclipse等工具把你的代碼打成一個war包,然後把這個war包發佈到你的生產環境下的web容器(tomcat/jboss/weblogic/websphere/jetty/resin)里,對吧?
發佈完了之後,你要啟動你的web容器,開始提供服務,這時候你通過配置功能變數名稱,dns等等相關,你的網站就可以訪問了(假設你是個網站)。
那我們來看,你的前後端代碼是不是全都在那個war包里?包括你的js,css,圖片,各種第三方的庫,對吧?
好,下麵在瀏覽器中輸入你的網站功能變數名稱(www.xxx.com),之後發生了什麼?(這個問題也是很多公司的面試題)
我撿乾的說了啊,基礎不好的童鞋請自己去搜。
瀏覽器在通過功能變數名稱通過dns伺服器找到你的伺服器外網ip,將http請求發送到你的伺服器,在tcp3次握手之後(http下麵是tcp/ip),通過tcp協議開始傳輸數據,你的伺服器得到請求後,開始提供服務,接收參數,之後返回你的應答給瀏覽器,瀏覽器再通過content-type來解析你返回的內容,呈現給用戶。
那麼我們來看,我們先假設你的首頁中有100張圖片,此時,用戶的看似一次http請求,其實並不是一次,用戶在第一次訪問的時候,瀏覽器中不會有緩存,你的100張圖片,瀏覽器要連著請求100次http請求(有人會跟我說http長連短連的問題,不在這裡討論),你的伺服器接收這些請求,都需要耗費記憶體去創建socket來玩tcp傳輸(消耗你伺服器上的計算資源)。
重點來了,這樣的話,你的伺服器的壓力會非常大,因為頁面中的所有請求都是只請求到你這台伺服器上,如果1個人還好,如果10000個人併發訪問呢(先不聊伺服器集群,這裡就說是單實例伺服器),那你的伺服器能扛住多少個tcp連接?你的帶寬有多大?你的伺服器的記憶體有多大?你的硬碟是高性能的嗎?你能抗住多少IO?你給web伺服器分的記憶體有多大?會不會宕機?
這就是為什麼,越是大中型的web應用,他們越是要解耦。
理論上你可以把你的資料庫+應用服務+消息隊列+緩存+用戶上傳的文件+日誌+等等都扔在一臺伺服器上,你也不用玩什麼服務治理,也不用做什麼性能監控,什麼報警機制等等,就亂成一鍋粥好了。
但是這樣就好像是你把雞蛋都放在一個籃子里,隱患非常大。如果因為一個子應用的記憶體不穩定導致整個伺服器記憶體溢出而hung住,那你的整個網站就掛掉了。
如果出意外掛掉,而恰好這時你們的業務又處於井噴式發展高峰期,那麼恭喜你,業務成功被技術卡住,很可能會流失大量用戶,後果不堪設想。
註意:技術一定是要走在業務前面的,否則你將錯過最佳的發展期。
此外,你的應用全部都耦合在一起,相當於一個巨石,當服務端負載能力不足時,一般會使用負載均衡的方式,將伺服器做成集群,這樣其實你是在水平擴展一塊塊巨石,性能加速度會越來越低,要知道,本身負載就低的功能or模塊是沒有必要水平擴展的,在本文中的例子就是你的性能瓶頸不在前端,那幹嘛要水平擴展前端呢???
還有發版部署上線的時候,我明明只改了後端的代碼,為什麼要前端也跟著發佈呢???(引用:《架構探險-輕量級微服務架構》,黃勇)
正常的互聯網架構,是都要拆開的,你的web伺服器集群,你的應用伺服器集群+文件伺服器集群+資料庫伺服器集群+消息隊列集群+緩存集群等等。
JSP的痛點
以前的javaWeb項目大多數使用jsp作為頁面層展示數據給用戶,因為流量不高,因此也沒有那麼苛刻的性能要求,但現在是大數據時代,對於互聯網項目的性能要求是越來越高,因此原始的前後端耦合在一起的架構模式已經逐漸不能滿足我們,因此我們需要需找一種解耦的方式,來大幅度提升我們的負載能力。
1、動態資源和靜態資源全部耦合在一起,伺服器壓力大,因為伺服器會收到各種http請求,例如css的http請求,js的,圖片的等等。
一旦伺服器出現狀況,前後臺一起玩完,用戶體驗極差。
2、UI出好設計圖後,前端工程師只負責將設計圖切成html,需要由java工程師來將html套成jsp頁面,出錯率較高(因為頁面中經常會出現大量的js代碼),
修改問題時需要雙方協同開發,效率低下。
3、jsp必須要在支持java的web伺服器里運行(例如tomcat,jetty,resin等),無法使用nginx等(nginx據說單實例http併發高達5w,這個優勢要用上),
性能提不上來。
4、第一次請求jsp,必須要在web伺服器中編譯成servlet,第一次運行會較慢。
5.每次請求jsp都是訪問servlet再用輸出流輸出的html頁面,效率沒有直接使用html高(是每次喲,親~)。
6、jsp內有較多標簽和表達式,前端工程師在修改頁面時會捉襟見肘,遇到很多痛點。
7、如果jsp中的內容很多,頁面響應會很慢,因為是同步載入。
8、需要前端工程師使用java的ide(例如eclipse),以及需要配置各種後端的開發環境,你們有考慮過前端工程師的感受嗎。
基於上述的一些痛點,我們應該把整個項目的開發權重往前移,實現前後端真正的解耦!


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