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科普:你真的懂前后端分离是什么吗?

技能日记 2018-02-28

我们先来回顾一下前端工程师和后端工程师的区别,这一点相信很多程序猿们都是非常清楚的。简单来说,前端开发者(Frontend Developer)所做的就是开发产品的前端,所谓的应用产品的前端就是用户看到,接触到和体验到的,他们主要做静态用户界面加上一些动态效果,不涉及数据逻辑,前端考虑到的是用户体验,而后端开发者(Backend Developer)就不一样了,他们是在后台工作的,控制着前端的内容,主要负责程序设计架构思想,管理数据库等。

前后端不分离,是怎样的?大概也只有我们这些『老古董』们,才对此有更多感受。今天,如果有一个前端工程师说,不知道前后端分离是什么。那么,要么是刚毕业不久的,要么是从老版的公司里出来的员工,要么是刚从时光机里出来的。

什么是前后端分离?

前后端分离和微服务一样,渐渐地影响了新的大型系统的架构。微服务和前后端分离要解决是类似的问题,解耦——可以解耦复杂的业务逻辑,解耦架构。可要是说相像吧,消息队伍和前后端便相似一些,通过传递数据的形式来解耦组件。

前后端分离意味着,前后端之间使用 JSON或者XML 来进行数据交流,前端和后端团队之间使用 API 作为契约进行交互。从此,后端选用的技术栈不影响前端。当后端开发人员选择 Java 的时候,我可以不用 JSP 来编写前端页面,继续使用我的 React 又或者 vue。而我使用 vue时,也不影响后台使用某一个框架。

这是从技术概念和开发流程角度我们已经讲清楚了,但是还有一个问题:我们真的需要前后端分离吗?

真的需要前后端分离吗?

过去,听说 TDD (Test-driven development,测试驱动开发) 可以改善代码的质量,我们便实施了 TDD;接着,听说 BDD (Behavior-driven development,行为驱动开发) 可以交付符合业务需求的软件,我们便实施了 BDD;后来,听说 DDD (Domain-driven design,领域驱动设计) 可以分离业务代码与基础代码,我们便实施了 DDD。今天,听说了前后端分离在欧美很流行,于是我们就实施了前后端分离——这就是传说中的 HDD(Hype-driven Development,热闹驱动开发)。

前后端分离在过去的两三年里,确实特别的热闹。但是我们怎么才能知道,是不是需要这样的架构呢?

回看设备管理平台这个项目,根据其特点我们大概总结一下为什么要前后端分离。

  • 因为设备的多样性和操作的复杂性导致页面交互相对复杂和多样。这决定了前端针对设备的修改可能会非常频繁。比如你如果是一个光功率计设备的用户只是想查看设备的测量值,但如果用户体验是将这样简单的需求做的和操作管理一个光催化反应系统一样复杂的话你能忍吗???

  • 后端需要维护复杂的设备操作和数据管理,如果不采用前后端分离,页面逻辑和数据显示都混在一起那么后期的维护必然非常非常沉重。

  • 目前我们的平台业务需求没有完全确定,在这种情况下前后端分离能够确保逻辑变更(比方目前用户权限一般的系统管理员账号和普通用户账号分类现在在中间增加一层老师的账号管理体系)修改代码时前端不会有那些迎合逻辑的大量改动。这极大的减少了前端团队的工作量,而成本只是一点点前后端的沟通成本。

  • 平台的未来计划可能会加入行业上下游一同参与、加入更多的AI元素来提升用户体验、建立健全行业大数据这些非常有价值的想法,那么在我们的平台拓展中前后端分离就是能充分提升开发效率的一种方式。

  • 当然还考虑到设备管理平台推广到移动端这一目标,开发手机APP只需要前端参与调用现成的后端功能就好!

我刚开始接触前后端分离的时候,正值它开始慢慢扩散的时候,也还没有意识到它带来的好处。觉得它甚是麻烦,当我改一个接口的时候,我需要同时修改两部分的代码,以及对应的测试。反而,还不如直接修改原有的模板来得简单。

可是当我去使用这个,由前后端分离做成的单页面应用时,我开始觉得这些是值得。当页面加载完后,每打开一个新的链接时,不再需要等网络返回给我结果;我也能快速的回到上一个页面,像一个 APP 一样的体现这样的应用。整个过程里,我们只是不断地从后台去获取数据,不需要重复地请求页面——因为这些页面的模板已经存在本地了,我们所缺少的只是实时的数据。

后来,当我从架构去考虑这件事时,我才发现这种花费是值得的。

前后端分离将遇到的那些挑战

当我们决定需要前后端分离时,我们仍然还需要面对一系列的问题:

是否足够的安全?如果我们设计出来的架构不够安全,那么这一系列的操作都是白搭。我们怎么去存储用户数据,使用 LocalStorage 的话,还要考虑加密。采用哪种认证方式来让用户登录,并保存相应的状态?是否有足够的技术来支撑前后端分离?有没有能力创建出符合 RESTful 风格的 API?是否有能力维护 API 接口?当前端或者后台需要修改接口时,是否能轻松地修改。前后端协作的成本高不高?前端和后台两个团队是不是很容易合作?是不是可以轻松地进行联调?前后端职责是否能明确?即:后台提供数据,前端负责显示。是否建立了前端的错误追踪机制?能否帮助我们快速地定位出问题。

当我们在不同的项目组上尝试时,就会发现主要的挑战是沟通上的挑战,而非技术上的局限。

前后端分离的核心:后台提供数据,前端负责显示

我曾经有过使用 PHP 和 Java 开发后台代码的经历,精力也主要是集中在前端领域。在这样的传统架构里,编写前端页面可不是一件容易的事。后台只会传给前端一个 ModelAndView,然后前端就要扑哧扑哧地去丰富业务逻辑。

传统的 MVC 架构里,因为某些原因有相当多的业务逻辑,会被放置到 View 层,也就是模板层里。换句话来说,就是这些逻辑都会被放到前端。我们看到的可能就不是各种if、else还有简单的equal判断,还会包含一些复杂的业务逻辑,比如说对某些产品进行特殊的处理。

如果这个时候,我们还需要做各种页面交互,如填写表单、Popup、动态数据等等,就不再是简单的和模板引擎打交道了。我们需要编写大量的 JavaScript 代码,因为业务的不断增加,仅使用 jQuery 无法管理如此复杂的代码。

及至后来加入阿里巴巴,在那里因为业务量巨大,对于容错和容灾要求也更加严苛,传统MVC结构的架构已经不能适应业务的需求和改变。很荣幸的我刚进入阿里巴巴时,阿里技术部门内部正在研究一套应对业务变化和需求解决方案。这就是后来使用node.js技术作为后端和前端的中间层使前后端达到开发分离和业务逻辑分离的淘宝模式。对于淘宝这样一个巨兽体量的系统这种前后端分离方式即做到了不会对之前已经修修补补的巨型项目全盘重写也实现了前后端分离的目的。

输出逻辑:数据显示

阿里巴巴的这种非典型的前后端分离架构因为在自身的业务中被实践证明非常适合大型项目,所以受到全世界的肯定并且真正发展成可通用的一套架构体系。实际上对于一般公司和项目来说仅仅只是因为逻辑复杂的前端代码,无法影响大部分公司或团队进行前后端分离的设计——因为它没有业务价值。事实上是先有了单页面应用,才会出现前后端分离。单页面应用可以让用户不需要下载 APP,就可以拥有相似的体现。并且与早期的移动网页相比,拥有更好的体验。而设备管理平台的项目就是基于单页面应用来开发的。

为了达到这样的目的,后台似乎返回对应的 Model 即可,稍微修改一下 Controller 的逻辑,然后返回这些数据。与此同时,后台应该按需求(有来自物联网的,也有来自用户的)来对数据进行加工。前端只需要遍历这个数据,随后取出相应的值显示即可,不需要做任何的逻辑处理。

遗憾的是,在真正的项目中开发的时候,并不能达到这么完美的状态。特别是,为了提高用户体验时,我们可能就会将数据存储在本地,随后直接操作这些数据,对其进行排序,筛选等等的操作。除此,还有诸如表格、图表等等的高级样式,也需要处理这些数据。另外如用户提交数据的时候可能对于数据的验证逻辑有些也需要在前端来完成。

不可避免的前端逻辑:表单

如果一个前端应用只显示数据的话,那么这个应用就没有充足的理由,做成一个单页面应用——单页面应用是为了更好的交互而存在的。当我们注册、登录、购买东西时,就需要开始与表单进行处理。

合理的表单验证模式应该是:双向验证

前端在用户输入的过程中就需要实时地检查,是否带有特殊符号、值是否是在允许的范围内、是不是符合相应的规范等等。而不是等用户填写完内容并提交后,再由服务端来告诉用户说,“你的用户名不符合规范”。

服务在收到前端收到的数据后,不管前端有没有进行验证,都应该按后台的逻辑进行验证。于是乎在这个时候,这些逻辑就被无可避免地放到前台里了。

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