前后端分离详解

2019-09-29  本文已影响0人  kobuta

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概述

前段时间，与同事闲谈时，谈到前后端分离，接触这个概念也有一段时间了，然而想把它描述清楚，并非易事。前后端分离不像RESTful，后者是学术成果，有篇论文摆在那里，而前后端分离是工程化实践的产物，没有人给它下过明确的定义，它不是一门技术，而是一套项目实施与技术变革互相推动的方法论。这篇文章，笔者将详细阐述这一概念的发展历程，它解决了什么样的问题，以及有什么缺点。

想要理解前后端分离，我们必须要了解web的发展史。

WEB发展史

静态页面的时代

在上世纪90年代，html与web概念兴起，万维网联盟（W3C）诞生。这段时间可以称之为web的洪荒时期，此时的网页是静态只读的，不能与用户交互，基本上只能做信息的展示。

浏览器一战

95年开始，JavaScript、VBScript、ActionScript、JScript各种脚本语言开始兴起，旨在拓展web的能力。所谓浏览器大战是指浏览器厂商之间市场份额之争，但实际上，从技术领域来看，这是一场脚本之战。最后的输赢其实无关紧要了，因为脚本之争促成ECMAScript标准的形成，也就是现在常提到的ES规范。规范的形成可以约束浏览器开发商，减少差异化，所以从这个时代开始，浏览器之间的差异便开始逐渐缩小，网页技术也变得更加通用。

浏览器执行脚本，可以给画面以”动感“，在脚本中可以操作画面元素，使画面可以响应用户的动作，这也是动态页面的开端。

动态页面技术

单纯靠浏览器中运行的脚本，能做的事情还是很有限的，例如持久化的需要（例如用户要在网页上记录一些内容，并在下次访问时仍然存在）。后台兴起的动态页面技术满足了逐渐膨胀的需要。代表为jsp、php、asp。这类技术可以使页面在渲染之前，从后台的数据库或者其他途径获取所需的数据用来渲染画面，也可以将用户输入的信息传递给后台，实现数据的落地。是真正意义上的动态页面。

这里以jsp为例，它独自承担了web的所有内容，用来展示画面的html标签与负责业务逻辑的java代码都在一个文件里。在jsp容器中（如tomcat），被编译成servlet和html。它可以看成是以java为脚本，赋予了html处理业务逻辑的能力，而java与js不同，java是运行在后台的，它可以与数据库实时交互。

值得一提的是，动态页面技术实际上是一种“动静结合”的混合技术：

动，是指后台拼接字符串生成HTML字符流，可以根据业务逻辑不同而不同，所以称之为动态；

静，是指不可变的纯文本文件，写什么就是什么，不能变化，所以称之为静态；

动态页面技术意识到了动静结合的重要性，如果页面全靠后台字符串拼接，那无疑是很难维护的；而如果只使用html，则达不到动态的效果。所以，把固定的部分用静态、可变的部分用动态，动静结合，岂不美哉。

MVC时代

动态页面虽好，但随着业务量的扩大，其弊端也逐渐显现：代码越来越庞大，逻辑越来越复杂，静态的页面部分与动态的逻辑部分彼此纠缠，紧紧的耦合在一起，变得非常难以维护。MVC模型应运而生，视图层V只负责视图，控制器C负责与业务对接，模型M是数据介质。这依旧是动静结合的思想，但出现了分工，改变了动态页面“一锅粥”的困境，例如在Struts中，jsp不再需要java代码逻辑，它只需要专注于画面的展示就可以了。在mvc时代的后期，jsp甚至被html+模板语法所取代，即便html再一次回到历史舞台，它却作为mvc的一部分，被放置在后台工程内，因为此时的它只是用来渲染画面的模板，而非画面本身。

AJAX的出现

可以说没有ajax就没有今天的互联网，这一点也不夸张，因为是它真正让画面动起来。有了ajax，不需要刷新画面就可以与服务器通信。这是动态画面最直观的需求，有了ajax，就没必要每一次都大动干戈的刷新全画面，只需要提供局部画面所需的数据就可以了，这一点影响非常大，首先，它解放了资源：内存、带宽，其次，它的出现使后台更专注于提供数据，无需考虑表现层的细节，而此时，RESTful的论文也发表了，二者相得益彰。

而ajax更大的贡献，是推动了单页面应用的发展。上文提到mvc时代画面内容的切换是通过后台渲染整个画面实现的，如今，我们有了局部刷新的能力，如果我们将这个“局部”进一步扩大，扩大成“绝大部分”的画面更新，就可以实现类似路由的功能，这也是单页面应用最基本的原理。

浏览器二战与jQuery

这所谓的第二次战争，其实是"一战"后微软垄断浏览器市场的恶果，浏览器一战之后，IE一家独大，开始自定标准，历史的教训就是垄断都没有好结果，火狐与谷歌浏览器异军突起，很快的抢占了市场，这使得web领域又开始变得混乱。在这样的背景下，开发者不得不求助于能解决兼容性问题的框架，于是社区力量开始显现，jQuery就是其中最优秀的作品，时至今日，jQuery及其生态依旧是当之无愧的霸主。
浏览器二战最终以HTML5标准的诞生而尘埃落定，IE基本上算是废了，Chrome，Firefox，Opera各领风骚。

NodeJS

在浏览器二战中，不得不提一下谷歌的Chrome，它的优秀不仅仅表现在浏览器领域，它所使用的JavaScript引擎--V8，后来被运用到后台开发中，即NodeJS。
Node是一套独立的、不运行在浏览器中的JavaScript运行环境，它可以使用JavaScript编写后台程序。对于JavaScript后台的尝试，历史上有过很多次，但Node是最成功的。它的意义不仅仅是让后台多了一种可选的编程语言这么简单，它打开了一扇窗户，就是前后台大一统的窗户，让前端那些曾被嘲讽为“每天只知道抠图的美工”们，可以用熟悉的语言走进后台的世界。而且，前端人才脑洞大开，他们用node创造了“大前端”这个领域，这应该是node作者都想象不到的事情。（关于”大前端“后文会说）

前端MVC与SPA

MVC中的C，即控制器。是表现层与业务层的桥梁，它负责将请求转交给业务层，业务层处理数据，并返回给控制器，控制器将数据交给模型，用来渲染画面。前文提到，ajax的出现，使画面具备了直接与业务层沟通的能力，只要得到数据，前端就可以使用脚本进行画面的渲染，而不需要后台的渲染工作。这使得表现层彻底从后台中解放出来，形成了前端的MVC，比较有代表性的框架，就是backbone了，这大概是2010年左右的事情（看似就在昨天，实际上已经是近10年前的事情了啊）。

（【题外话】在此时 MVC这个概念已经摇摇欲坠了，前端MVC也只是昙花一现。Ajax的出现，对传统的MVC架构已经产生了很大的冲击，Ajax可以“越过”控制器，直接获取数据并通过脚本操作视图，有人会说：“Ajax并没有越过控制器，而是直接向控制器发请求，这也是MVC！”。这么理解当然也可以，但传统意义上的MVC，视图的粒度是一整个画面，控制器对整个画面负责；而使用Ajax之后，控制器难道只对画面上的某一小部分负责吗？这其中的概念已经发生了变化，MVC的危机出现了。那么后文会提到mvvm，是mvc的升级版，用来解决mvc所面临的问题）。

完成前端独自渲染的工作，还有一点必不可少，就是路由。在后台MVC的时代，路由体现在：输入不同的url会访问到不同的后端控制器，以渲染不同的画面。如果要实现前端渲染，就不能让后台“插手”，于是出现了HashChange以及后期html5的HistoryAPI技术，通过改变url的一部分内容不触发后台请求，而是触发脚本，让脚本去实现画面的渲染，其外在表现与传统模式没有太大差别，这便是前端路由的实现。

前文提到，ajax可以直接访问后台，通过脚本使用ajax得到的数据渲染画面，这让人自然而然就想到了一件事情，就是不再需要那么多的画面了，一张画面就可以了，如果画面需要改变，我们有前端的路由技术，如果需要后台提供数据，就直接用ajax去取！这是单页面应用（SPA）。

单页面应用，说白了就是逻辑的前置，原本大量的后台服务器渲染的操作，由浏览器来完成。这么做有非常多的优点，当然也有缺点，对此，就不在本文中阐述了，可以参见我的另一篇文章SPA与SSR。

在此时，前后端分离正式开始。新的体系已经形成：

那么现在的前端所做的，就是UI+中后台前端所做的事情，而后台，则是做业务层、持久层的事情，并将领域渗透至服务化、三高（高可用、高并发、高性能）、容器化等原本属于运维范畴的技术。

双向绑定与MVVM

MVVM是MVC的升级版。核心思想就是双向绑定，它强调视图数据模型在前端的核心地位，其代表就是大名鼎鼎的前端三大框架：react、vue、angularJS。
MVVM使用ViewModel代替控制器，以双向绑定的形式直接进行对DOM的操作，数据模型的变化使画面改变，画面改变同样会反映到数据模型上。这使得开发人员只需要关注两件事就可以了：

其实MVC模型逐渐颓势，并不是因为MVVM的出现，在前文中提到，ajax破坏了MVC中控制器的定义，控制器已经逐渐被弱化，MVVM只是顺势而为罢了。

MVVM对开发效率的提升，笔者深有感触，曾有一基于jQuery的功能模块，洋洋洒洒写了6000多行，大量的操作DOM，大量的innerHtml，代码可读性已经非常差了。使用vue重构后，算上html总共才800多行，而且布局、样式、与脚本逻辑松散，更具维护性。

大前端时代

笔者是后台出身，之前工作的五六年时间中，因为使用的技术比较陈旧吧，前端技术栈停留在jQuery，甚至认为jQuery已经非常好用了。去年，由于工作的原因开始接触前端三大框架：react、vue、angular，接触到了MVVM和双向绑定，这并没有让我觉得有多么另人震惊。真正让我震惊的是前端的工程化，也就是所谓的“大前端”。
如果我要使用vue打造一套前台单页面应用，我需要会什么呢？答：nodeJS、webpack、eslint、babel、vue、vue-cli、vuex、vuerouter、axios、element:joy:.......笔者用整整一年的时间，才把这些东西屡清楚，然而，这只是“大前端”的冰山一角，还有混合开发在前面等我。

前端究竟是怎么“悄悄的”变成了今天这个样子？这一切都要从nodeJS说起。

前端MVC与SPA出现之后，前端已经作为一门专注的技术领域，开始迅速发展，但想完全脱离后台是不可能的，毕竟作为web工程，前端最终也是要部署在服务器上。再者，在前后端分离的开发模式中，前后双方需要明确数据接口，并自行开发，那么在后台没有完成开发之前，前端怎么获取数据呢？前端如果要独立，就需要一个中间服务器，用来模拟后台。而这个中间服务器，没有什么比node更合适了。

上文提到，node是JS的运行环境（官方说法是runtime，运行时），前端人可以用熟悉的js语言搭建简单的服务器，以支撑自己的开发。脑洞大开并且勤奋刻苦的前端人，依托强大的node，以及前端模块化的方法论，实践出了诸如webpack（模块、打包、压缩工具）、eslint（codestyle）、babel（标准转码器）等工程化工具，用node打造了出了前端自己的开发环境。在这基础之上，前端领域真是百花齐放。如果你是做后台的，技术选型其实不会特别苦恼，因为选择性不多，java的话，那么基本上首选spring系，Python的话，基本上就是Flask和Djongo。但如果你是做前端的，选择真的是太多太多了，当然，前端领域也在总结最佳实践，但依旧是多条线路并行发展，关于三大框架哪个更好的争吵想必大家早有耳闻。当然，竞争只要是良性的，就是好事，只是苦了前端人，要学的东西太多了。

什么是前后端分离？

说了这么多，该扣题了。究竟什么是前后端分离？结合上文的web发展历程，笔者给出自己的理解：

我们将基于B/S架构的WEB开发分为三层：表现层、业务层、持久层。那么前后端分离其实就是将表现层单独工程化的实践方法。

单独工程化表现在以下几个方面：

前端的责任范畴

分离之后，我们需要明确前端的工作范畴，先梳理一下，一个常见web应用的工作流程：

那么我们可以梳理出，前端究竟要做哪些事情：

本文主要讲解前后端分离，前端技术栈不在本文探讨范围内，所以以上内容具体实现方法不在此处赘述。

前后端分离的优缺点

优点：

缺点：

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