前后端分離模式概述

2021-01-29    分類： 網(wǎng)站建設(shè)

1、背景

前后端分離已成為互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)使用方式，通過(guò)nginx+tomcat的方式（也可以中間加一個(gè)nodejs）有效的進(jìn)行解耦，并且前后端分離會(huì)為以后的大型分布式架構(gòu)、彈性計(jì)算架構(gòu)、微服務(wù)架構(gòu)、多端化服務(wù)（多種客戶端，例如：瀏覽器，車載終端，安卓，IOS等等）打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這個(gè)步驟是系統(tǒng)架構(gòu)從猿進(jìn)化成人的必經(jīng)之路。

核心思想是前端HTML頁(yè)面通過(guò)AJAX調(diào)用后端的RESTFUL API接口并使用JSON數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。

  • Web服務(wù)器：一般指像Nginx，Apache這類的服務(wù)器，他們一般只能解析靜態(tài)資源；
  • 應(yīng)用服務(wù)器：一般指像Tomcat，Jetty，Resin這類的服務(wù)器可以解析動(dòng)態(tài)資源也可以解析靜態(tài)資源，但解析靜態(tài)資源的能力沒(méi)有web服務(wù)器好；

一般都是只有web服務(wù)器才能被外網(wǎng)訪問(wèn)，應(yīng)用服務(wù)器只能內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)。

以前的Java Web項(xiàng)目大多數(shù)都是Java程序員又當(dāng)?shù)之?dāng)媽，又搞前端，又搞后端。隨著時(shí)代的發(fā)展，漸漸的許多大中小公司開(kāi)始把前后端的界限分的越來(lái)越明確，前端工程師只管前端的事情，后端工程師只管后端的事情。正所謂術(shù)業(yè)有專攻，一個(gè)人如果什么都會(huì)，那么他畢竟什么都不精。大中型公司需要專業(yè)人才，小公司需要全才，但是對(duì)于個(gè)人職業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，前后端需要分離。

2、未分離時(shí)代（各種耦合）

早期主要使用MVC框架，Jsp+Servlet的結(jié)構(gòu)圖如下：



大致就是所有的請(qǐng)求都被發(fā)送給作為控制器的Servlet，它接受請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求信息將它們分發(fā)給適當(dāng)?shù)腏SP來(lái)響應(yīng)。同時(shí)，Servlet還根據(jù)JSP的需求生成JavaBeans的實(shí)例并輸出給JSP環(huán)境。JSP可以通過(guò)直接調(diào)用方法或使用UseBean的自定義標(biāo)簽得到JavaBeans中的數(shù)據(jù)。

需要說(shuō)明的是，這個(gè)View還可以采用 Velocity、Freemaker 等模板引擎。使用了這些模板引擎，可以使得開(kāi)發(fā)過(guò)程中的人員分工更加明確，還能提高開(kāi)發(fā)效率。

那么，在這個(gè)時(shí)期，開(kāi)發(fā)方式有如下兩種：

方式一



方式二



方式二已經(jīng)逐漸淘汰。主要原因有兩點(diǎn)：

  • 前端在開(kāi)發(fā)過(guò)程中嚴(yán)重依賴后端，在后端沒(méi)有完成的情況下，前端根本無(wú)法干活；
  • 由于趨勢(shì)問(wèn)題，會(huì)JSP，懂velocity，freemarker等模板引擎的前端越來(lái)越少；

因此，方式二逐漸不被采用。然而，不得不說(shuō)一點(diǎn)，方式一，其實(shí)很多小型傳統(tǒng)軟件公司至今還在使用。那么，方式一和方式二具有哪些共同的缺點(diǎn)呢?

1、前端無(wú)法單獨(dú)調(diào)試，開(kāi)發(fā)效率低；

2、前端不可避免會(huì)遇到后臺(tái)代碼，例如：

<body>
 <%
 request.setCharacterEncoding("utf-8")
 String name=request.getParameter("username");
 out.print(name);
 %>
</body>

這種方式耦合性太強(qiáng)。那么，就算你用了freemarker等模板引擎，不能寫(xiě)Java代碼。那前端也不可避免的要去重新學(xué)習(xí)該模板引擎的模板語(yǔ)法，無(wú)謂增加了前端的學(xué)習(xí)成本。正如我們后端開(kāi)發(fā)不想寫(xiě)前端一樣，你想想如果你的后臺(tái)代碼里嵌入前端代碼，你是什么感受？因此，這種方式十分不妥。

3、JSP本身所導(dǎo)致的一些其他問(wèn)題 比如，JSP第一次運(yùn)行的時(shí)候比較緩慢，因?yàn)槔镱^包含一個(gè)將JSP翻譯為Servlet的步驟。再比如因?yàn)橥郊虞d的原因，在JSP中有很多內(nèi)容的情況下，頁(yè)面響應(yīng)會(huì)很慢。

3、半分離時(shí)代

前后端半分離，前端負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)頁(yè)面，通過(guò)接口（Ajax）獲取數(shù)據(jù)，采用Dom操作對(duì)頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定，最終是由前端把頁(yè)面渲染出來(lái)。這也就是Ajax與SPA應(yīng)用（單頁(yè)應(yīng)用）結(jié)合的方式，其結(jié)構(gòu)圖如下：



步驟如下：

  • 瀏覽器請(qǐng)求，CDN返回HTML頁(yè)面；
  • HTML中的JS代碼以Ajax方式請(qǐng)求后臺(tái)的Restful接口；
  • 接口返回Json數(shù)據(jù)，頁(yè)面解析Json數(shù)據(jù)，通過(guò)Dom操作渲染頁(yè)面；

后端提供的都是以JSON為數(shù)據(jù)格式的API接口供Native端使用，同樣提供給WEB的也是JSON格式的API接口。

那么意味著WEB工作流程是：

  • 打開(kāi)web，加載基本資源，如CSS，JS等；
  • 發(fā)起一個(gè)Ajax請(qǐng)求再到服務(wù)端請(qǐng)求數(shù)據(jù)，同時(shí)展示loading；
  • 得到j(luò)son格式的數(shù)據(jù)后再根據(jù)邏輯選擇模板渲染出DOM字符串；
  • 將DOM字符串插入頁(yè)面中web view渲染出DOM結(jié)構(gòu)；

這些步驟都由用戶所使用的設(shè)備中逐步執(zhí)行，也就是說(shuō)用戶的設(shè)備性能與APP的運(yùn)行速度聯(lián)系的更緊換句話說(shuō)就是如果用戶的設(shè)備很低端，那么APP打開(kāi)頁(yè)面的速度會(huì)越慢。

為什么說(shuō)是半分離的？因?yàn)椴皇撬许?yè)面都是單頁(yè)面應(yīng)用，在多頁(yè)面應(yīng)用的情況下，前端因?yàn)闆](méi)有掌握controller層，前端需要跟后端討論，我們這個(gè)頁(yè)面是要同步輸出呢，還是異步Json渲染呢？而且，即使在這一時(shí)期，通常也是一個(gè)工程師搞定前后端所有工作。因此，在這一階段，只能算半分離。

首先，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。前端不會(huì)嵌入任何后臺(tái)代碼，前端專注于HTML、CSS、JS的開(kāi)發(fā)，不依賴于后端。自己還能夠模擬Json數(shù)據(jù)來(lái)渲染頁(yè)面。發(fā)現(xiàn)Bug，也能迅速定位出是誰(shuí)的問(wèn)題。

然而，在這種架構(gòu)下，還是存在明顯的弊端的。最明顯的有如下幾點(diǎn)：

  • JS存在大量冗余，在業(yè)務(wù)復(fù)雜的情況下，頁(yè)面的渲染部分的代碼，非常復(fù)雜；
  • 在Json返回的數(shù)據(jù)量比較大的情況下，渲染的十分緩慢，會(huì)出現(xiàn)頁(yè)面卡頓的情況；
  • SEO（ Search Engine Optimization，即搜索引擎優(yōu)化）非常不方便，由于搜索引擎的爬蟲(chóng)無(wú)法爬下JS異步渲染的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致這樣的頁(yè)面，SEO會(huì)存在一定的問(wèn)題；
  • 資源消耗嚴(yán)重，在業(yè)務(wù)復(fù)雜的情況下，一個(gè)頁(yè)面可能要發(fā)起多次HTTP請(qǐng)求才能將頁(yè)面渲染完畢?？赡苡腥瞬环?，覺(jué)得PC端建立多次HTTP請(qǐng)求也沒(méi)啥。那你考慮過(guò)移動(dòng)端么，知道移動(dòng)端建立一次HTTP請(qǐng)求需要消耗多少資源么？

正是因?yàn)槿缟先秉c(diǎn)，我們才亟需真正的前后端分離架構(gòu)。

4、分離時(shí)代

在前后端徹底分離這一時(shí)期，前端的范圍被擴(kuò)展，controller層也被認(rèn)為屬于前端的一部分。在這一時(shí)期：

  • 前端：負(fù)責(zé)View和Controller層。
  • 后端：只負(fù)責(zé)Model層，業(yè)務(wù)/數(shù)據(jù)處理等。

可是服務(wù)端人員對(duì)前端HTML結(jié)構(gòu)不熟悉，前端也不懂后臺(tái)代碼呀，controller層如何實(shí)現(xiàn)呢？這就是node.js的妙用了，node.js適合運(yùn)用在高并發(fā)、I/O密集、少量業(yè)務(wù)邏輯的場(chǎng)景。最重要的一點(diǎn)是，前端不用再學(xué)一門(mén)其他的語(yǔ)言了，對(duì)前端來(lái)說(shuō)，上手度大大提高。



可以就把Nodejs當(dāng)成跟前端交互的api。總得來(lái)說(shuō)，Nodejs的作用在mvc中相當(dāng)于C（控制器）。Nodejs路由的實(shí)現(xiàn)邏輯是把前端靜態(tài)頁(yè)面代碼當(dāng)成字符串發(fā)送到客戶端（例如瀏覽器），簡(jiǎn)單理解可以理解為路由是提供給客戶端的一組api接口，只不過(guò)返回的數(shù)據(jù)是頁(yè)面代碼的字符串而已。

用NodeJs來(lái)作為橋梁架接服務(wù)器端API輸出的JSON。后端出于性能和別的原因，提供的接口所返回的數(shù)據(jù)格式也許不太適合前端直接使用，前端所需的排序功能、篩選功能，以及到了視圖層的頁(yè)面展現(xiàn)，也許都需要對(duì)接口所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理。這些處理雖可以放在前端來(lái)進(jìn)行，但也許數(shù)據(jù)量一大便會(huì)浪費(fèi)瀏覽器性能。因而現(xiàn)今，增加Node中間層便是一種良好的解決方案。


瀏覽器(webview)不再直接請(qǐng)求JSP的API，而是：

  • 瀏覽器請(qǐng)求服務(wù)器端的NodeJS；
  • NodeJS再發(fā)起HTTP去請(qǐng)求JSP；
  • JSP依然原樣API輸出JSON給NodeJS；
  • NodeJS收到JSON后再渲染出HTML頁(yè)面；
  • NodeJS直接將HTML頁(yè)面flush到瀏覽器；

這樣，瀏覽器得到的就是普通的HTML頁(yè)面，而不用再發(fā)Ajax去請(qǐng)求服務(wù)器了。

淘寶的前端團(tuán)隊(duì)提出的中途島(Midway Framework)的架構(gòu)如下圖所示：


增加node.js作為中間層，具體有哪些好處呢？

1、適配性提升；我們其實(shí)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)給PC端、mobile、app端各自研發(fā)一套前端。其實(shí)對(duì)于這三端來(lái)說(shuō)，大部分端業(yè)務(wù)邏輯是一樣的。唯一區(qū)別就是交互展現(xiàn)邏輯不同。

如果controller層在后端手里，后端為了這些不同端頁(yè)面展示邏輯，自己維護(hù)這些controller，模版無(wú)法重用，徒增和前端溝通端成本。 如果增加了node.js層，此時(shí)架構(gòu)圖如下：



在該結(jié)構(gòu)下，每種前端的界面展示邏輯由node層自己維護(hù)。如果產(chǎn)品經(jīng)理中途想要改動(dòng)界面什么的，可以由前端自己專職維護(hù)，后端無(wú)需操心。前后端各司其職，后端專注自己的業(yè)務(wù)邏輯開(kāi)發(fā)，前端專注產(chǎn)品效果開(kāi)發(fā)。

2、響應(yīng)速度提升；我們有時(shí)候，會(huì)遇到后端返回給前端的數(shù)據(jù)太簡(jiǎn)單了，前端需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算。那么在數(shù)據(jù)量比較小的時(shí)候，對(duì)其做運(yùn)算分組等操作，并無(wú)影響。但是當(dāng)數(shù)據(jù)量大的時(shí)候，會(huì)有明顯的卡頓效果。這時(shí)候，node中間層其實(shí)可以將很多這樣的代碼放入node層處理、也可以替后端分擔(dān)一些簡(jiǎn)單的邏輯、又可以用模板引擎自己掌握前臺(tái)的輸出。這樣做靈活度、響應(yīng)度都大大提升。

3、性能得到提升；大家應(yīng)該都知道單一職責(zé)原則。從該角度來(lái)看，我們，請(qǐng)求一個(gè)頁(yè)面，可能要響應(yīng)很多個(gè)后端接口，請(qǐng)求變多了，自然速度就變慢了，這種現(xiàn)象在mobile端更加嚴(yán)重。采用node作為中間層，將頁(yè)面所需要的多個(gè)后端數(shù)據(jù)，直接在內(nèi)網(wǎng)階段就拼裝好，再統(tǒng)一返回給前端，會(huì)得到更好的性能。

4、異步與模板統(tǒng)一；淘寶首頁(yè)就是被幾十個(gè)HTML片段（每個(gè)片段一個(gè)文件）拼裝成，之前PHP同步include這幾十個(gè)片段，一定是串行的，Node可以異步，讀文件可以并行，一旦這些片段中也包含業(yè)務(wù)邏輯，異步的優(yōu)勢(shì)就很明顯了，真正做到哪個(gè)文件先渲染完就先輸出顯示。

前端機(jī)的文件系統(tǒng)越復(fù)雜，頁(yè)面的組成片段越多，這種異步的提速效果就越明顯。前后端模板統(tǒng)一在無(wú)線領(lǐng)域很有用，PC頁(yè)面和WIFI場(chǎng)景下的頁(yè)面適合前端渲染（后端數(shù)據(jù)Ajax到前端），2G、3G弱網(wǎng)絡(luò)環(huán)境適合后端渲染（數(shù)據(jù)隨頁(yè)面吐給前端），所以同樣的模板，在不同的條件下走不同的渲染渠道，模板只需一次開(kāi)發(fā)。

增加NodeJS中間層后的前后端職責(zé)劃分：


5、總結(jié)

從經(jīng)典的JSP+Servlet+JavaBean的MVC時(shí)代，到SSM（Spring + SpringMVC + Mybatis）和SSH（Spring + Struts + Hibernate）的Java 框架時(shí)代，再到前端框架（KnockoutJS、AngularJS、vueJS、ReactJS）為主的MV*時(shí)代，然后是Nodejs引領(lǐng)的全棧時(shí)代，技術(shù)和架構(gòu)一直都在進(jìn)步。雖然“基于NodeJS的全棧式開(kāi)發(fā)”模式很讓人興奮，但是把基于Node的全棧開(kāi)發(fā)變成一個(gè)穩(wěn)定，讓大家都能接受的東西還有很多路要走。

創(chuàng)新之路不會(huì)止步，無(wú)論是前后端分離模式還是其他模式，都是為了更方便得解決需求，但它們都只是一個(gè)“中轉(zhuǎn)站”。前端項(xiàng)目與后端項(xiàng)目是兩個(gè)項(xiàng)目，放在兩個(gè)不同的服務(wù)器，需要獨(dú)立部署，兩個(gè)不同的工程，兩個(gè)不同的代碼庫(kù)，不同的開(kāi)發(fā)人員。前端只需要關(guān)注頁(yè)面的樣式與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的解析及渲染，而后端專注于具體業(yè)務(wù)邏輯。

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