среда функционирования web приложений
Как работают веб-приложения
1. Чем веб-приложения отличаются от сайтов
Для меня сайт это в первую очередь что-то информационное и статичное: визитка компании, сайт рецептов, городской портал или вики. Набор подготовленных заранее HTML-файлов, которые лежат на удаленном сервере и отдаются браузеру по запросу.
Сайты содержат различную статику, которая как и HTML-файл не генерируется на лету. Чаще всего это картинки, CSS-файлы, JS-скрипты, но могут быть и любые другие файлы: mp3, mov, csv, pdf.
Блоги, визитки с формой для контакта, лендинги с кучей эффектов я тоже отношу для простоты к сайтам. Хотя в отличие от совсем статических сайтов, они уже включают в себя какую-то бизнес-логику.
А веб-приложение — это что-то технически более сложное. Тут HTML-страницы генерируются на лету в зависимости от запроса пользователя. Почтовые клиенты, соцсети, поисковики, интернет-магазины, онлайн-программы для бизнеса, это все веб-приложения.
2. Какие бывают веб-приложения
Веб-приложения можно разделить на несколько типов, в зависимости от разных сочетаний его основных составляющих:
3. Pyhon-фреймворк Django aka бэкенд
В разработке фреймворк — это набор готовых библиотек и инструментов, которые помогают создавать веб-приложения. Для примера опишу принцип работы фреймворка Django, написанного на языке программирования Python.
Первым этапом запрос от пользователя попадает в роутер (URL dispatcher), который решает какую функцию для обработки запроса надо вызвать. Решение принимается на основе списка правил, состоящих из регулярного выражения и названия функции: если такой-то урл, то вот такая функция.
Функция, которая вызывается роутером, называется вью (view). Внутри может содержаться любая бизнес-логика, но чаще всего это одно из двух: либо из базы берутся данные, подготавливаются и возвращаются на фронт; либо пришел запрос с данными из какой-то формы, эти данные проверяются и сохраняются в базу.
Данные приложения хранятся в базе данных (БД). Чаще всего используются реляционные БД. Это когда есть таблицы с заранее заданными колонками и эти таблицы связаны между собой через одну из колонок.
Данные в БД можно создавать, читать, изменять и удалять. Иногда для обозначения этих действий можно встретить аббревиатуру CRUD (Create Read Update Delete). Для запроса к данным в БД используется специальный язык SQL (structured query language).
В Джанго для работы с БД используются модели (model). Они позволяют описывать таблицы и делать запросы на привычном разработчику питоне, что гораздо удобнее. За это удобство приходится платить: такие запросы медленнее и ограничены в возможностях по сравнению с использованием чистого SQL.
Полученные из БД данные подготавливаются во вью к отправке на фронт. Они могут быть подставлены в шаблон (template) и отправлены в виде HTML-файла. Но в случае одностраничного приложения это происходит всего один раз, когда генерируется HTML-страница, на который подключаются все JS-скрипты. В остальных случаях данные сериализуются и отправляются в JSON-формате.
4. Javascript-фреймворки aka фронтенд
Клиентская часть приложения — это скрипты, написанные на языке программирования Javascript (JS) и исполняемые в браузере пользователя. Раньше вся клиентская логика основывалась на использовании библиотеки JQuery, которая позволяет работать с DOM, анимацией на странице и делать AJAX запросы.
DOM (document object model) — это структура HTML-страницы. Работа с DOM — это поиск, добавление, изменение, перемещеие и удаление HTML-тегов.
AJAX (asynchronous javascript and XML) — это общее название для технологий, которые позволяют делать асинхронные (без перезагрузки страницы) запросы к серверу и обмениваться данными. Так как клиентская и серверная части веб-приложения написаны на разных языках программирования, то для обмена информацией необходимо преобразовывать структуры данных (например, списки и словари), в которых она хранится, в JSON-формат.
JSON (JavaScript Object Notation) — это универсальный формат для обмена данными между клиентом и сервером. Он представляет собой простую строку, которая может быть использована в любом языке программирования.
Сериализация — это преобразование списка или словаря в JSON-строку. Для примера:
Десериализация — это обратное преобразование строки в список или словарь.
С помощью манипуляций с DOM можно полностью управлять содержимым страниц. С помощью AJAX можно обмениваться данными между клиентом и сервером. С этими технологиями уже можно создать SPA. Но при создании сложного приложения код фронтенда, основанного на JQuery, быстро становится запутанным и трудно поддерживаемым.
К счастью, на смену JQuery пришли Javascript-фреймворки: Backbone Marionette, Angular, React, Vue и другие. У них разная философия и синтаксис, но все они позволяют с гораздо большим удобством управлять данными на фронтенде, имеют шаблонизаторы и инструменты для создания навигации между страницами.
HTML-шаблон — это «умная» HTML-страница, в которой вместо конкретных значений используются переменные и доступны различные операторы: if, цикл for и другие. Процесс получения HTML-страницы из шаблона, когда подставляются переменные и применяются операторы, называется рендерингом шаблона.
Полученная в результате рендеринга страница показывается пользователю. Переход в другой раздел в SPA это применение другого шаблона. Если необходимо использовать в шаблоне другие данные, то они запрашиваются у сервера. Все отправки форм с данными это AJAX запросы на сервер.
5. Как клиент и сервер общаются между собой
Общение клиента с сервером происходит по протоколу HTTP. Основа этого протокола — это запрос от клиента к серверу и ответ сервера клиенту.
Для запросов обычно используют методы GET, если мы хотим получить данные, и POST, если мы хотим изменить данные. Еще в запросе указывается Host (домен сайта), тело запроса (если это POST-запрос) и много дополнительной технической информации.
Современные веб-приложения используют протокол HTTPS, расширенную версию HTTP с поддержкой шифрования SSL/TLS. Использование шифрованного канала передачи данных, независимо от важности этих данных, стало хорошим тоном в интернете.
Есть еще один запрос, который делается перед HTTP. Это DNS (domain name system) запроc. Он нужен для получения ip-адреса, к которому привязан запрашиваемый домен. Эта информация сохраняется в браузере и мы больше не тратим на это время.
Когда запрос от браузера доходит до сервера, он не сразу попадает в Джанго. Сначала его обрабатывает веб-сервер Nginx. Если запрашивается статический файл (например, картинка), то сам Nginx его отправляет в ответ клиенту. Если запрос не к статике, то Nginx должен проксировать (передать) его в Джанго.
К сожалению, он этого не умеет. Поэтому используется еще одна программа-прослойка — сервер приложений. Например для приложений на питоне, это могут быть uWSGI или Gunicorn. И вот уже они передают запрос в Джанго.
После того как Джанго обработал запрос, он возвращает ответ c HTML-страницей или данными, и код ответа. Если все хорошо, то код ответа — 200; если страница не найдена, то — 404; если произошла ошибка и сервер не смог обработать запрос, то — 500. Это самые часто встречающиеся коды.
6. Кэширование в веб-приложениях
Еще одна технология, с которой мы постоянно сталкиваемся, которая присутствует как веб-приложениях и программном обеспечении, так и на уровне процессора в наших компьютерах и смартфонах.
Cache — это концепция в разработке, когда часто используемые данные, вместо того чтобы их каждый раз доставать из БД, вычислять или подготавливать иным способом, сохраняются в быстро доступном месте. Несколько примеров использования кэша:
Что такое веб-приложения, виды и их преимущества
Руководитель отдела веб-разработки
Время чтения: 10 минут
Отправим вам статью на:
Что такое веб-приложение?
В отличие от вебсайта, веб-приложение — это полноценная программа, доступ к которой пользователь получает через интернет, то есть она не требует установки на устройство. Веб-приложение интерактивно и позволяет пользователям взаимодействовать с разными элементами: например, оставить заявку на покупку товара, оформить покупку авиабилета или прокомментировать пост друга.
Вы можете создать веб-приложение практически в любой сфере, и все они могут приносить пользу и клиентам, и бизнесу. Вот несколько идей веб-приложений :
Виды веб-приложений
Веб-приложения можно классифицировать по-разному: в зависимости от их функционала и назначения. Давайте подробнее разберем эти типы приложений, чтобы лучше понимать, как они работают и какое подойдет для ваших бизнес-задач.
Есть три основных шаблона построения сайтов:
Чтобы подробнее узнать про различия, преимущества и недостатки SPA, MPA и PWA, читайте нашу статью: “ Что такое SPA, MPA и PWA ”.
Другая классификация основана на предназначении веб-приложений. Вот самые популярные виды приложений для бизнеса:
Принципы работы веб-приложений
Веб-приложения работают по принципу “клиент-сервер”. В данном случае клиент-браузер связывается с веб-сервером посредством сети. Содержание веб-приложения на устройстве пользователя формируется, когда он отправляет определенный запрос.
В зависимости от типа веб-приложения принципы их работы могут отличаться:
Преимущества веб-приложений
Экономия
В ходе разработки вам не придется создавать отдельные приложения для разных операционных систем — они работают одинаково в любых браузерах: Internet Explorer, Opera, Safari, Google Chrome и т.д.
Безопасность
Веб-система имеет единую точку входа, поэтому вы можете централизованно настроить ее защиту. Кроме того, данные пользователей хранятся в облаке, поэтому при повреждении жесткого диска информация уцелеет.
Доступ с разных устройств
Пользователь может взаимодействовать с веб-приложением через компьютер, смартфон, планшет и т. д. Главное — доступ к интернету.
Отсутствие клиентского ПО
Пользователям не нужно ничего скачивать и, что еще более важно, обновлять. Вы можете менять клиентский интерфейс, а обновление до последней версии произойдет при очередной загрузке страницы.
Масштабируемость
Даже если нагрузка на систему увеличится, вам не придется наращивать мощность клиентских мест. Обычно веб-приложения могут обрабатывать большее количество данных только силами аппаратных ресурсов, поэтому вам не придется переписывать код и менять архитектуру.
Как разработать веб-приложение
Для создания web приложений нужны разнообразные инструменты, которые помогут создать структуру, красиво оформить продукт и сделать его интерактивным. Вот основные технологии разработки веб-приложений :
Разработка веб-приложений включает в себя несколько шагов и может быть достаточно долгим и трудоемким процессом. Вот основные этапы web разработки :
Подпишитесь
Оставьте адрес, и каждый месяц мы будем высылать свежую статью
о новых трендах в разработке програмного обеспечения.
Стек технологий для разработки веб-приложений: что важно знать бизнесу
Время чтения: 10 минут
Отправим вам статью на:
Один из наиболее важных шагов, которые нужно предпринять, когда дело доходит до разработки приложения, — это выбрать правильный стек технологий. Этот вопрос значительно влияет на успех проекта, как в краткосрочной, так и долгосрочной перспективе. Почему? Стек технологий для разработки веб-приложений влияет на стоимость проекта, сроки выпуска продукта на рынок, безопасность и масштабируемость приложения. Грамотно подобранный стек позволяет получить стабильный, безопасный и удобный в обслуживании продукт, который не только завоюет сердца ваших клиентов, но и позволит вам масштабировать бизнес.
Веб-приложение: что такое, из чего состоит, виды
С точки зрения архитектуры веб-приложения состоят из двух частей: клиентской и серверной. Клиентская часть также называется фронтэнд. По сути это то, что пользователи видят на экране устройства. Серверная часть, или бэкенд — программно-аппаратная часть сервиса. Это набор средств, которые реализуют логику приложения.
Взаимодействие клиентской и серверной частей веб-приложения
Клиентская часть приложения
Фронтэнд, т.е. клиент представляет собой интерактивную часть программы, которая исполняется в веб-браузере на компьютере, смартфоне или планшете. Клиентская часть реализует пользовательский интерфейс веб-приложения и загружается в виде динамических веб-страниц.
Рассмотрим основные компоненты стека интерфейсов.
Каскадные таблицы стилей (CSS) — это язык разметки, который определяет оформление и макет элементов HTML. Таким образом, HTML задаёт структуру, а CSS — стиль. С помощью CSS задаются шрифты, цвета, стили, расположение отдельных элементов, а также отображение страниц на разных устройствах.
JavaScript
JavaScript — это язык программирования, который помогает реализовывать сложное поведение веб-страницы. В большинстве случаев JavaScript используется для создания адаптивных интерактивных элементов для веб-страниц, которые улучшают взаимодействие с пользователем. С помощью JavaScript можно создавать меню, анимацию, видеоплееры, интерактивные карты и даже простые игры в браузере.
Чтобы эффективнее разрабатывать на JavaScript, разработчики используют фреймворки, которые также являются важной составляющей технологического стека. Фреймворк — это рабочая среда, своего рода каркас, который помогает эффективнее создавать и поддерживать программные продукты. Далее мы перечислим некоторые из фреймворков и библиотек, которые мы обычно используем в проектах.
Популярные фреймворки и библиотеки JavaScript
Одна из ключевых особенностей React — универсальность. Эту библиотеку можно использовать на сервере и на мобильных платформах с помощью React Native.
Ещё одна важная особенность библиотеки — декларативность. С помощью React разработчик описывает, как компоненты интерфейса выглядят в разных состояниях. Декларативный подход сокращает код и делает его понятным.
Angular — это фреймворк от компании Google. Прежде всего он нацелен на разработку SPA-решений.
Эта среда разработки известна прежде всего потому, что она предоставляет разработчикам лучшие условия для объединения JavaScript с HTML и CSS. К веб приложениям на Angular.js относятся Google и Youtube.
Vue — это прогрессивный фреймворк для создания пользовательских интерфейсов. В отличие от фреймворков-монолитов, Vue подходит для постепенного внедрения. Он легко интегрируется с другими библиотеками и существующими проектами. Также Vue пригоден, чтобы создавать сложные одностраничные приложения, если использовать его совместно с современными инструментами и дополнительными библиотеками.
Серверная часть приложения
Под серверной частью понимают набор аппаратно-программных средств, с помощью которых реализована логика работы приложения. Это то, что происходит вне браузера и компьютера пользователя. К бэкенду относится панель администрирования, управление данными, логика их передачи по запросам фронтенда.
Задача серверной разработки — сделать так, чтобы ответ от сервера доходил до клиента и спроектированные блоки функционировали нужным образом. А также создать для заказчика удобную и безопасную среду для наполнения и обновления контента на сайте.
PHP в основном применяется, чтобы «оживить» статичные HTML страницы. Почти всегда пользователи приходят на сайт за информацией, которая всё время меняется, и нужно отображать её актуальное состояние. Например, показать прогноз погоды. Если использовать только HTML, то решить такие задачи не получится. Здесь может помочь PHP: он принимает входящий запрос от веб-сервера, выполняет сценарий и возвращает результат в виде готового HTML-кода. Сервер отправляет этот результат в браузер пользователю, который, в свою очередь, отображает её пользователю. После этого пользователь видит актуальный прогноз погоды.
Для создания веб-приложений на PHP мы используем фреймворк Laravel. Его особенности: поддерживает функциональное, интеграционное и юнит-тестирование, позволяет легко масштабировать приложения, следует лучшим практикам разработки и предлагает большой выбор шаблонов проектирования. Всё это помогает поддерживать чистую, минималистичную и эффективную кодовую базу, которую легко модифицировать.
Также из PHP фреймворков применяем Yii2 и Symfony.
Для разработки веб-приложений на Java мы используем фреймворк Spring. Он обеспечивает комплексную модель разработки и конфигурации для современных бизнес-приложений: от ecommerce-проектов до крупных порталов, от образовательных платформ до правительственных ресурсов. Ключевой элемент Spring — поддержка инфраструктуры на уровне приложения, поэтому разработчики могут сосредоточиться на бизнес-логике без лишних настроек в зависимости от среды исполнения.
Также из фреймворков Java применяем Hibernate. Он упрощает разработку Java приложения для взаимодействия с базой данных.
Node.js
Node.js — кроссплатформенная среда, которая выполняет код JavaScript вне браузера. Node.js позволяет разработчикам использовать JavaScript, чтобы получить инструменты командной строки. На стороне сервера с его помощью можно запускать сценарии для обработки динамического содержимого веб-страницы, перед тем как она будет доступна в веб-браузере пользователя.
Базы данных в разработке веб-приложений
Также веб-приложению требуется место для хранения данных, и для этого используется база данных. Существует два типа баз данных: реляционные и нереляционные. Различия между ними заключаются в том, как они спроектированы, какие типы данных поддерживают, как хранят информацию.
Реляционные БД хранят структурированные данные, которые обычно представляют объекты реального мира. Например, это могут быть сведения о человеке или о содержимом корзины для товаров в магазине, сгруппированные в таблицах, формат которых задан на этапе проектирования хранилища.
Нереляционные БД устроены иначе. Например, документо-ориентированные базы хранят информацию в виде иерархических структур данных. Речь может идти об объектах с произвольным набором атрибутов. То, что в реляционной БД будет разбито на несколько взаимосвязанных таблиц, в нереляционной может храниться в виде целостной сущности.
Внутреннее устройство различных систем управления базами данных влияет на особенности работы с ними. Например, нереляционные базы лучше поддаются масштабированию.
В инфографике ниже мы собрали основные технологии разработки веб-приложений, которые мы используем.
Заключение
Подпишитесь
Оставьте адрес, и каждый месяц мы будем высылать свежую статью
о новых трендах в разработке програмного обеспечения.
Урок 1. Web-приложение: понятие, компоненты и принципы работы
1. Сущность web-приложения
2. Пятиуровневая структура сети
3. Сетевые сервисы
4. История развития web-приложений
5. Типы web-приложений
6. Принцип работы web-приложений
7. HTTP-протокол
Десктопные приложения предполагают установку клиента на стороне пользователя. В зависимости от типа операционной системы, процессора, видеокарты и других параметров могут потребоваться разные версии программы. Это создает определенные неудобства как разработчикам (им требуется постоянно выискивать баги в разных средах, расширять объем кода для учета всех возможных комбинаций железа клиента), так и пользователям (необходимо скачивание постоянных обновлений, новое железо с той операционной системой, которую поддерживает приложение).
Наиболее динамично на сегодня развиваются web-приложения, так как они для своей работы требуют только установленный браузер на клиентской стороне. Они:
Чтобы сообщение от вашего компьютера дошло к пользователю на другом конце планеты, используется сложная структура передачи сетевых данных на нескольких уровнях.
1. Физический уровень
2. Канальный уровень
Канальный уровень отвечает за соединение устройств одной сети (локальной). Здесь используется два популярных протокола:
3. Сетевой уровень
На основании адресов устройств сети мы можем подключаться к сайтам, серверам, почтовым клиентам и получать требуемую информацию. Существует 2 протокола IP : 4-ой и 6-ой версий. В ближайшем будущем произойдет полный переход на последнюю версию, так как версия IPv4 уже не справляется с растущим количеством компьютеров и гаджетов с доступом к сети (более того, в 2020 году в мире закончились свободные IP-адреса ).
4. Транспортный уровень
Транспортный уровень позволяет идентифицировать адресатов и не смешивать потоки данных. На любом ПК или мобильном устройстве может одновременно работать несколько приложений, которым требуется сетевое подключение. Согласитесь, email и MMORPG никогда не меняются местами при получении сообщений. Вы всегда уверены в том, что на почту приходит сообщение, а в игре информация характеризуется другими параметрами.
TCP гарантирует получение всей передаваемой информации (иначе возникнет ошибка), а UDP такой гарантии не дает. Так, когда вы скачиваете книгу с сайта, применяется протокол TCP (разве нужна кому-то книга кусками?), а когда смотрите стрим на ютубе, то достаточно UDP протокола (если потеряется несколько кадров, вы этого не заметите, зато качество трансляции будет высоким).
5. Уровень приложений
Уровень приложений – это, по факту, то, с чем непосредственно работает программист большую часть времени. Главная задача данного слоя – предоставить клиенту удобный интерфейс для взаимодействия с сетью и устройствами.
Здесь используется огромное количество разнообразных протоколов, среди которых:
1. HTTP (применяется браузером для получения данных с Интернета),
2. SMTP (для почтовых сервисов),
3. FTP (загрузка файлов),
4. BitTorrent (пиринговый протокол),
5. SSH (защищенное соединение).
Наиболее значимым в рамках курса является HTTP протокол, о котором пойдет речь ниже.
1 – DNS (Domain Name System, система доменных имен)
Браузеру все равно, что вы введете в адресную строку: набор чисел или имя сайта. На заре Интернета, когда было не так много сайтов, запомнить адреса 2-5 страниц было реальным. В любом случае, числа плохо укладываются в памяти, а вот слова – очень даже просто. Благодаря DNS нам не нужно помнить сочетания цифр.
К слову, узнать IP-адрес любого сайта можно в командной строке. Для Windows и UNIX-систем команда выглядит одинаково.
2 – NAT (Network Address Translation, преобразование сетевых адресов)
Одна из главных проблем в Интернете – безопасность. Никто не хочет, чтобы к его компьютеру или смартфону получил доступ злоумышленник. А ведь зная ваш адрес, сделать это достаточно просто. К чему это может привести, объяснять не требуется (кража паролей, кредитных карточек, платежных данных, личной информации).
Когда вы запрашиваете адрес какой-то страницы в Интернете, то передаете, в том числе, свой адрес. Как же защититься? Разработчики сервиса NAT это предусмотрели. На самом деле запрос к удаленному серверу идет не от имени вашего ПК. Ваш реальный адрес маскируется роутером или файрволом и передается в скрытом виде. Особенно это удобно для крупных компаний, где компьютеры объединены в сеть (запрос будет отправляться не от отдельного ПК, а от общего роутера, поэтому узнать адрес конкретной машины практически невозможно).
3 – DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, протокол динамической настройки узла)
Представим ситуацию, когда у предприятия имеется 100-200 ПК, которые имеют выход в сеть. Перед администратором сети стоит непосильная задача: настроить каждую машину, постоянно следить за тем, чтобы не было повторяющихся адресов, так как начнется коллизия данных.
Ознакомившись с общей структурой сети, ее сервисами, перейдем к web-приложениям и специфике их работы в этой среде. Вкратце опишем эволюцию этих сервисов.
Развитие веб-приложений напрямую связано с популяризацией Интернета. По мере появления новых технологий и инструментов совершенствовались и набирали популярность web-приложения.
Он представляет собой набор гипертекста со ссылками на основные понятия, направления развития ресурса и т.п. В сравнении с современными сетевыми проектами он выглядит просто и неказисто, но имеет историческое значение.
Долгое время web-приложения оставались простыми, так как не было инструментария и потребностей в их усложнении. Лишь только в начале 21 века они стали набирать популярность и к сегодняшнему моменту представлены огромным разнообразием.
Благодаря им каждый может оплатить коммунальные услуги в сети, пообщаться с коллегами в видеоконференции, делать онлайн-покупки, осуществлять поиск на основе своих интересов.
Понятие «сайт» в узком смысле связано со статическими страничками, содержимое которых жестко задано и выложено в сеть. Web-приложения ассоциируются с динамически генерируемым контентом в зависимости от запроса пользователя как с перезагрузкой, так и без перезагрузки страницы.
Для работы веб-приложений требуется клиентская часть ( frontend ), т.е. интерфейс, представление на экране пользователя, и серверная часть (для обработки запросов, записи в базы данных получаемых сведений).
Хоть первые web-приложения и появились в конце 20 века, до сих пор нет единой классификации их видов. Это связано с тем, что последние 5-10 лет их развитие совершило революционный скачок, породив новые разновидности.
В общем виде все web-приложения можно разбить на 5 типов. Деление в некоторой степени условное, так как возможно сочетание нескольких типов в одном приложении.
1. Серверные web-приложения
Пример чисто серверного приложения – push-уведомления (от почтовых сервисов, мессенджеров, операторов связи) в смарфонах. Клиент получает информацию, что появилось новое сообщение, письмо, изменения в тарифе, не предпринимая для этого никаких действий.
2. Клиентские web-приложения
Клиентские приложения в чистом виде не требуют серверной части и обходятся возможностями JavaScript, используя в качестве оболочки браузер пользователя. Они не сохраняют результат своей работы дольше одной сессии.
Типичные примеры таких приложений: простые игры, браузерный фоторедактор.
3. SPA приложения
Неопытный пользователь может даже посчитать, что столкнулся с десктопным приложением, так как все изменения происходят практически моментально. К слову, многие мобильные приложения используют такой подход.
4. MPA приложения
5. PWA приложения
Представим ситуацию: человек посещает некоторый сайт, который предлагает ему установить его на другие устройства. Теперь и на ПК, и в телефоне вы сможете получать уведомления, работать оффлайн, независимо от модели устройств и их мощностей.
PWA-версии приложений встречаются у многих компаний (тот же Aliexpress почти в 2 раза повысил конверсию от новых посетителей благодаря этому).