网站框架,前后端分离的有什么好处?

93 2019-8-27 11:17

1、前言

”前后端分离“已经成为互联网项目开发的业界标杆,通过Tomcat+Ngnix(也可以中间有个Node.js),有效地进行解耦。并且前后端分离会为以后的大型分布式架构、弹性计算架构、微服务架构、多端化服务(多种客户端,例如:浏览器,车载终端,Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓,IOS等等)打下坚实的基础。前后端分离(解耦)的核心思想是:前端Html页面通过Ajax调用后端的RestFul API并使用Json数据进行交互。一般只有Web服务器才能被外网访问,应用服务器只能内网访问。

2、为什么前后端分离

一般公司后端开发人员直接兼顾前端的工作,一边实现API接口,一边开发页面,两者互相切换着做,而且根据不同的url动态拼接页面,这也导致后台的开发压力大大增加。前后端工作分配不均。不仅仅开发效率慢,而且代码难以维护。

而前后端分离的话,则可以很好的解决前后端分工不均的问题,将更多的交互逻辑分配给前端来处理,而后端则可以专注于其本职工作,比如提供API接口,进行权限控制以及进行运算工作。而前端开发人员则可以利用nodejs来搭建自己的本地服务器,直接在本地开发,然后通过一些插件来将api请求转发到后台,这样就可以完全模拟线上的场景,并且与后台解耦。前端可以独立完成与用户交互的整一个过程,两者都可以同时开工,不互相依赖,开发效率更快,而且分工比较均衡。

3、从MVC到前后端分离

MVC 是一种经典的设计模式,全名为 Model-View-Controller,即 模型-视图-控制器。

其中,模型 是用于封装数据的载体,例如,在 JAVA 中一般通过一个简单的 POJO(Plain Ordinary Java Object)来表示,其本质是一个普通的 Java Bean,包含一系列的成员变量及其 getter/setter 方法。对于 视图 而言,它更加偏重于展现,也就是说,视图决定了界面到底长什么样子,在 Java 中可通过 JSP 来充当视图,或者通过纯 HTML 的方式进行展现,而后者才是目前的主流。模型和视图需要通过 控制器 来进行粘合,例如,用户发送一个 HTTP 请求,此时该请求首先会进入控制器,然后控制器去获取数据并将其封装为模型,最后将模型传递到视图中进行展现。

综上所述,MVC 的交互过程如下图所示:

 

Web实现前后端分离解析

 

我们输入的是 AJAX 请求,输出的是 JSON 数据,市面上有这样的技术来实现这个功能吗?答案是 REST。

如果将浏览器这一端视为前端,而服务器那一端视为后端的话,可以将以上改进后的 MVC 模式简化为以下前后端分离模式:

 

Web实现前后端分离解析

 

可见,有了 REST 服务,前端关注界面展现,后端关注业务逻辑,分工明确,职责清晰。

4、认识Rest架构

REST 本质上是使用 URL 来访问资源种方式。众所周知,URL 就是我们平常使用的请求地址了,其中包括两部分:请求方式 与 请求路径,比较常见的请求方式是 GET 与 POST,但在 REST 中又提出了几种其它类型的请求方式,汇总起来有六种:GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。

尤其是前四种,正好与CRUD(Create-Retrieve-Update-Delete,增删改查)四种操作相对应,例如,GET(查)、POST(增)、PUT(改)、DELETE(删),这正是 REST 与 CRUD 的异曲同工之妙!需要强调的是,REST 是“面向资源”的,这里提到的资源,实际上就是我们常说的领域对象,在系统设计过程中,我们经常通过领域对象来进行数据建模。

REST 是一个“无状态”的架构模式,因为在任何时候都可以由客户端发出请求到服务端,最终返回自己想要的数据,当前请求不会受到上次请求的影响。也就是说,服务端将内部资源发布 REST 服务,客户端通过 URL 来访问这些资源,这不就是 SOA 所提倡的“面向服务”的思想吗?所以,REST 也被人们看做是一种“轻量级”的 SOA 实现技术,因此在企业级应用与互联网应用中都得到了广泛应用。

下面我们举几个例子对 REST 请求进行简单描述:

Web实现前后端分离解析

 

可见,请求路径相同,但请求方式不同,所代表的业务操作也不同,例如,/advertiser/1 这个请求,带有 GET、PUT、DELETE 三种不同的请求方式,对应三种不同的业务操作。

虽然 REST 看起来还是很简单的,实际上我们往往需要提供一个 REST 框架,让其实现前后端分离架构,让开发人员将精力集中在业务上,而并非那些具体的技术细节。

5、前后端分离意义大吗?

5.1、该网站前端变化远比后端变化频繁,则意义大。

5.2、该网站尚处于原始开发模式,数据逻辑与表现逻辑混杂不清,则意义大。

5.3、该网站前端团队和后端团队分属两个领导班子,技能点差异很大,则意义大。

5.4、该网站前端效果绚丽/跨设备兼容要求高,则意义大。

6、术业有专攻(开发人员分离)

随着时代的发展,渐渐的许多大中小公司开始把前后端的界限分的越来越明确,前端工程师只管前端的事情,后端工程师只管后端的事情。正所谓术业有专攻,一个人如果什么都会,那么他毕竟什么都不精。

6.1、对于后端工程师:

把精力放在java基础,设计模式,jvm原理,spring+springmvc原理及源码,linux,MySQL事务隔离与锁机制,mongodb,http/tcp,多线程,分布式架构(dubbo,dubbox,spring cloud),弹性计算架构,微服务架构(springboot+zookeeper+docker+jenkins),java性能优化,以及相关的项目管理等等。

后端追求的是:三高(高并发,高可用,高性能),安全,存储,业务等等。

6.2、对于前端工程师:

把精力放在html5,css3,jquery,angularjs,bootstrap,reactjs,vuejs,webpack,less/sass,gulp,nodejs,Google V8引擎,JavaScript多线程,模块化,面向切面编程,设计模式,浏览器兼容性,性能优化等等。

前端追求的是:页面表现,速度流畅,兼容性,用户体验等等。

7、耦合时代

几曾何时,我们的JavaWeb项目都是使用了若干后台框架,springmvc/struts + spring + spring jdbc/hibernate/mybatis 等等。

大多数项目在java后端都是分了三层,控制层(controller/action),业务层(service/manage),持久层(dao)。

控制层负责接收参数,调用相关业务层,封装数据,以及路由&渲染到jsp页面。

然后jsp页面上使用各种标签(jstl/el/struts标签等)或者手写java表达式(<%=%>)将后台的数据展现出来,玩的是MVC那套思路。

我们先看这种情况:需求定完了,代码写完了,测试测完了,然后呢?要发布了吧?

你需要用maven或者eclipse等工具把你的代码打成一个war包,然后把这个war包发布到你的生产环境下的web容器(tomcat/jboss/weblogic/websphere/jetty/resin)里,对吧?

发布完了之后,你要启动你的web容器,开始提供服务,这时候你通过配置域名,DNS等等相关,你的网站就可以访问了(假设你是个网站)。

那我们来看,你的前后端代码是不是全都在那个war包里?包括你的js,css,图片,各种第三方的库,对吧?下面在浏览器中输入你的网站域名(www.xxx.com),之后发生了什么?(这个问题也是很多公司的面试题)

浏览器在通过域名通过dns服务器找到你的服务器外网ip,将http请求发送到你的服务器,在tcp3次握手之后(http下面是tcp/ip),通过tcp协议开始传输数据,你的服务器得到请求后,开始提供服务,接收参数,之后返回你的应答给浏览器,浏览器再通过content-type来解析你返回的内容,呈现给用户。

那么我们来看,我们先假设你的首页中有100张图片,此时,用户的看似一次http请求,其实并不是一次,用户在第一次访问的时候,浏览器中不会有缓存,你的100张图片,浏览器要连着请求100次http请求(有人会跟我说http长连短连的问题,不在这里讨论),你的服务器接收这些请求,都需要耗费内存去创建socket来玩tcp传输(消耗你服务器上的计算资源)。

重点来了,这样的话,你的服务器的压力会非常大,因为页面中的所有请求都是只请求到你这台服务器上,如果1个人还好,如果10000个人并发访问呢(先不聊服务器集群,这里就说是单实例服务器),那你的服务器能扛住多少个tcp连接?你的带宽有多大?你的服务器的内存有多大?你的硬盘是高性能的吗?你能抗住多少IO?你给web服务器分的内存有多大?会不会宕机?

这就是为什么,越是大中型的web应用,他们越是要解耦。

理论上你可以把你的数据库+应用服务+消息队列+缓存+用户上传的文件+日志+等等都扔在一台服务器上,你也不用玩什么服务治理,也不用做什么性能监控,什么报警机制等等,就乱成一锅粥好了。

但是这样就好像是你把鸡蛋都放在一个篮子里,隐患非常大。如果因为一个子应用的内存不稳定导致整个服务器内存溢出而hung住,那你的整个网站就挂掉了。

如果出意外挂掉,而恰好这时你们的业务又处于井喷式发展高峰期,那么恭喜你,业务成功被技术卡住,很可能会流失大量用户,后果不堪设想。

注意:技术一定是要走在业务前面的,否则你将错过最佳的发展期。

此外,你的应用全部都耦合在一起,相当于一个巨石,当服务端负载能力不足时,一般会使用负载均衡的方式,将服务器做成集群,这样其实你是在水平扩展一块块巨石,性能加速度会越来越低,要知道,本身负载就低的功能or模块是没有必要水平扩展的,在本文中的例子就是你的性能瓶颈不在前端,那干嘛要水平扩展前端呢???

7.1、开发模式

7.1.1、以前老的方式是:

  • 产品经历/领导/客户提出需求

  • UI做出设计图

  • 前端工程师做html页面

  • 后端工程师将html页面套成jsp页面(前后端强依赖,后端必须要等前端的html做好才能套jsp。如果html发生变更,就更痛了,开发效率低)

  • 集成出现问题

  • 前端返工

  • 后端返工

7.1.2、新的方式是:

  • 产品经历/领导/客户提出需求

  • UI做出设计图

  • 前后端约定接口&数据&参数

  • 前后端并行开发(无强依赖,可前后端并行开发,如果需求变更,只要接口&参数不变,就不用两边都修改代码,开发效率高)

  • 前后端集成

  • 前端页面调整

  • 集成成功

  • 交付

7.2、请求方式

7.2.1、老的方式是:

  • 客户端请求

  • 服务端的servlet或controller接收请求(后端控制路由与渲染页面,整个项目开发的权重大部分在后端)

  • 调用service,dao代码完成业务逻辑

  • 返回jsp

  • jsp展现一些动态的代码

7.2.2、新的方式是:

  • 浏览器发送请求

  • 直接到达html页面(前端控制路由与渲染页面,整个项目开发的权重前移)

  • html页面负责调用服务端接口产生数据(通过ajax等等,后台返回json格式数据,json数据格式因为简洁高效而取代xml)

  • 填充html,展现动态效果,在页面上进行解析并操作DOM。

8、前后分离的优势

8.1、可以实现真正的前后端解耦,前端服务器使用Nginx。前端/WEB服务器放的是css,js,图片等等一系列静态资源(甚至你还可以css,js,图片等资源放到特定的文件服务器,例如阿里云的oss,并使用cdn加速),前端服务器负责控制页面引用&跳转&路由,前端页面异步调用后端的接口,后端/应用服务器使用tomcat(把tomcat想象成一个数据提供者),加快整体响应速度。

8.2、发现bug,可以快速定位是谁的问题,不会出现互相踢皮球的现象。页面逻辑,跳转错误,浏览器兼容性问题,脚本错误,页面样式等问题,全部由前端工程师来负责。接口数据出错,数据没有提交成功,应答超时等问题,全部由后端工程师来解决。双方互不干扰,前端与后端是相亲相爱的一家人。

8.3、在大并发情况下,我可以同时水平扩展前后端服务器,比如淘宝的一个首页就需要2000+台前端服务器做集群来抗住日均多少亿+的日均pv。

8.4、减少后端服务器的并发/负载压力。除了接口以外的其他所有http请求全部转移到前端nginx上,接口的请求调用tomcat,参考nginx反向代理tomcat。且除了第一次页面请求外,浏览器会大量调用本地缓存。

8.5、即使后端服务暂时超时或者宕机了,前端页面也会正常访问,只不过数据刷不出来而已。

8.6、也许你也需要有微信相关的轻应用,那样你的接口完全可以共用,如果也有App相关的服务,那么只要通过一些代码重构,也可以大量复用接口,提升效率。(多端应用)

8.7、页面显示的东西再多也不怕,因为是异步加载。

8.8、nginx支持页面热部署,不用重启服务器,前端升级更无缝。

8.9、增加代码的维护性&易读性(前后端耦在一起的代码读起来相当费劲)。

8.10、提升开发效率,因为可以前后端并行开发,而不是像以前的强依赖。

8.11、在nginx中部署证书,外网使用https访问,并且只开放443和80端口,其他端口一律关闭(防止黑客端口扫描),内网使用http,性能和安全都有保障。

8.12、前端大量的组件代码得以复用,组件化,提升开发效率,抽出来!

9、注意事项

9.1、在开需求会议的时候,前后端工程师必须全部参加,并且需要制定好接口文档,后端工程师要写好测试用例(2个维度),不要让前端工程师充当你的专职测试,推荐使用chrome的插件postman或soapui或jmeter,service层的测试用例拿junit写。ps:前端也可以玩单元测试吗?

9.2、上述的接口并不是java里的interface,说白了调用接口就是调用你controler里的方法。

9.3、加重了前端团队的工作量,减轻了后端团队的工作量,提高了性能和可扩展性。

9.4、我们需要一些前端的框架来解决类似于页面嵌套,分页,页面跳转控制等功能。(上面提到的那些前端框架)。

9.5、如果你的项目很小,或者是一个单纯的内网项目,那你大可放心,不用任何架构而言,但是如果你的项目是外网项目,呵呵哒。

9.6、以前还有人在使用类似于velocity/freemarker等模板框架来生成静态页面,仁者见仁智者见智。

9.7、这篇文章主要的目的是说jsp在大型外网java web项目中被淘汰掉,可没说jsp可以完全不学,对于一些学生朋友来说,jsp/servlet等相关的java web基础还是要掌握牢的,不然你以为springmvc这种框架是基于什么来写的?

9.8、如果页面上有一些权限等等相关的校验,那么这些相关的数据也可以通过ajax从接口里拿。

9.9、对于既可以前端做也可以后端做的逻辑,我建议是放到前端,为什么?

因为你的逻辑需要计算资源进行计算,如果放到后端去run逻辑,则会消耗带宽&内存&cpu等等计算资源,你要记住一点就是:服务端的计算资源是有限的,而如果放到前端,使用的是客户端的计算资源,这样你的服务端负载就会下降(高并发场景)。

9.10、前端需要有机制应对后端请求超时以及后端服务宕机的情况,友好的展示给用户。