web程序員必須了解的前後端分離原理！

很多零基礎的web前端程序員可能還不太了解前後端分離是什麼，今天就為大家帶來一篇《web程序員必須了解的前後端分離原理！》教程，帶大家了解一下相關的知識。

前後端分離已成為互聯網項目開發的業界標準使用方式，通過nginx+tomcat的方式（也可以中間加一個nodejs）有效的進行解耦，並且前後端分離會為以後的大型分布式架構、彈性計算架構、微服務架構、多端化服務（多種客戶端，例如：瀏覽器，車載終端，安卓，IOS等等）打下堅實的基礎。這個步驟是係統架構從猿進化成人的必經之路。

核心思想是前端html頁麵通過ajax調用後端的restuful api接口並使用json數據進行交互。

在互聯網架構中，名詞解釋：

Web服務器：一般指像nginx，apache這類的服務器，他們一般隻能解析靜態資源。

應用服務器：一般指像tomcat，jetty，resin這類的服務器可以解析動態資源也可以解析靜態資源，但解析靜態資源的能力沒有web服務器好。

一般都是隻有web服務器才能被外網訪問，應用服務器隻能內網訪問。

一、開發人員分離

以前的JavaWeb項目大多數都是Java程序員又當爹又當媽，又搞前端，又搞後端。

隨著時代的發展，漸漸的許多大中小公司開始把前後端的界限分的越來越明確，前端工程師隻管前端的事情，後端工程師隻管後端的事情。正所謂術業有專攻，一個人如果什麼都會，那麼他畢竟什麼都不精。

大中型公司需要專業人才，小公司需要全才，但是對於個人職業發展來說，小編建議是分開。

1.對於後端Java工程師：

把精力放在Java基礎，設計模式，jvm原理，spring+springmvc原理及源碼，linux，mysql事務隔離與鎖機製，mongodb，http/tcp，多線程，分布式架構，彈性計算架構，微服務架構，Java性能優化，以及相關的項目管理等等。

後端追求的是：三高（高並發，高可用，高性能），安全，存儲，業務等等。

2.對於前端工程師：

把精力放在html5，css3，jquery，angularjs，bootstrap，reactjs，vuejs，webpack，less/sass，gulp，nodejs，Google V8引擎，javascript多線程，模塊化，麵向切麵編程，設計模式，瀏覽器兼容性，性能優化等等。

前端追求的是：頁麵表現，速度流暢，兼容性，用戶體驗等等。

術業有專攻，這樣你的核心競爭力才會越來越高，正所謂你往生活中投入什麼，生活就會反饋給你什麼。並且兩端的發展都越來越高深，你想什麼都會，那你畢竟什麼都不精。

通過將team分成前後端team，讓兩邊的工程師更加專注各自的領域，獨立治理，然後構建出一個全棧式的精益求精的team。

二、原始人時代（各種耦合）

幾曾何時，我們的JavaWeb項目都是使用了若幹後台框架，springmvc/struts + spring + spring jdbc/hibernate/mybatis 等等。

大多數項目在Java後端都是分了三層，控製層，業務層，持久層。控製層負責接收參數，調用相關業務層，封裝數據，以及路由&渲染到jsp頁麵。然後jsp頁麵上使用各種標簽或者手寫java表達式將後台的數據展現出來，玩的是MVC那套思路。

我們先看這種情況：需求定完了，代碼寫完了，測試測完了，然後呢？要發布了吧？你需要用maven或者eclipse等工具把你的代碼打成一個war包，然後把這個war包發布到你的生產環境下的web容器裏，對吧？

發布完了之後，你要啟動你的Web容器，開始提供服務，這時候你通過配置域名，dns等等相關，你的網站就可以訪問了（假設你是個網站）。那我們來看，你的前後端代碼是不是全都在那個war包裏？包括你的js，css，圖片，各種第三方的庫，對吧？

好，下麵在瀏覽器中輸入你的網站域名（www.xxx.com），之後發生了什麼？

瀏覽器在通過域名通過dns服務器找到服務器外網ip，將http請求發送到服務器，在tcp3次握手之後（http下麵是tcp/ip），通過tcp協議開始傳輸數據，服務器得到請求後，開始提供服務，接收參數，之後返回應答給瀏覽器，瀏覽器再通過content-type來解析返回的內容，呈現給用戶。

那麼我們來看，我們先假設你的首頁中有100張圖片，此時，用戶的看似一次http請求，其實並不是一次，用戶在第一次訪問的時候，瀏覽器中不會有緩存，100張圖片，瀏覽器要連著請求100次http請求，服務器接收這些請求，都需要耗費內存去創建socket來玩tcp傳輸。

重點來了，這樣的話，服務器的壓力會非常大，因為頁麵中的所有請求都是隻請求到這台服務器上，如果1個人還好，如果10000個人並發訪問呢，那服務器能扛住多少個tcp連接？帶寬有多大？服務器的內存有多大？硬盤是高性能的嗎？能抗住多少IO？web服務器分的內存有多大？會不會宕機？

這就是為什麼，越是大中型的web應用，他們越是要解耦。理論上可以把數據庫+應用服務+消息隊列+緩存+用戶上傳的文件+日誌+等等都扔在一台服務器上，這也不用玩什麼服務治理，也不用做什麼性能監控，什麼報警機製等等，就亂成一鍋粥好了。但是這樣就好像是把雞蛋都放在一個籃子裏，隱患非常大。如果因為一個子應用的內存不穩定導致整個服務器內存溢出而hung住，那整個網站就掛掉了。

如果出意外掛掉，而恰好這時你們的業務又處於井噴式發展高峰期，業務成功被技術卡住，很可能會流失大量用戶，後果不堪設想。

此外，應用全部都耦合在一起，相當於一個巨石，當服務端負載能力不足時，一般會使用負載均衡的方式，將服務器做成集群，這樣其實你是在水平擴展一塊塊巨石，性能加速度會越來越低，要知道，本身負載就低的功能or模塊是沒有必要水平擴展的，在本文中的例子就是性能瓶頸不在前端，那幹嘛要水平擴展前端呢？還有發版部署上線的時候，明明隻改了後端的代碼，為什麼要前端也跟著發布呢？

正常的互聯網架構，是都要拆開的，web服務器集群，應用服務器集群+文件服務器集群+數據庫服務器集群+消息隊列集群+緩存集群等等。

三、JSP的痛點

以前的javaWeb項目大多數使用jsp作為頁麵層展示數據給用戶，因為流量不高，因此也沒有那麼苛刻的性能要求，但現在是大數據時代，對於互聯網項目的性能要求是越來越高，因此原始的前後端耦合在一起的架構模式已經逐漸不能滿足我們，因此我們需要需找一種解耦的方式，來大幅度提升我們的負載能力。

動態資源和靜態資源全部耦合在一起，服務器壓力大，因為服務器會收到各種http請求，例如css的http請求，js的，圖片的等等。一旦服務器出現狀況，前後台一起玩完，用戶體驗極差。

UI出好設計圖後，前端工程師隻負責將設計圖切成html，需要由java工程師來將html套成jsp頁麵，出錯率較高（因為頁麵中經常會出現大量的js代碼），修改問題時需要雙方協同開發，效率低下。
jsp必須要在支持java的web服務器裏運行（例如tomcat，jetty，resin等），無法使用nginx等（nginx據說單實例http並發高達5w，這個優勢要用上），性能提不上來。

第一次請求jsp，必須要在web服務器中編譯成servlet，第一次運行會較慢。

每次請求jsp都是訪問servlet再用輸出流輸出的html頁麵，效率沒有直接使用html高（是每次喲，親~）。

jsp內有較多標簽和表達式，前端工程師在修改頁麵時會捉襟見肘，遇到很多痛點。

如果jsp中的內容很多，頁麵響應會很慢，因為是同步加載。

需要前端工程師使用java的ide（例如eclipse），以及需要配置各種後端的開發環境，你們有考慮過前端工程師的感受嗎。

基於上述的一些痛點，我們應該把整個項目的開發權重往前移，實現前後端真正的解耦！

四、開發模式

以前老的方式是：

產品經曆/領導/客戶提出需求

UI做出設計圖

前端工程師做html頁麵

後端工程師將html頁麵套成jsp頁麵（前後端強依賴，後端必須要等前端的html做好才能套jsp。如果html發生變更，就更痛了，開發效率低）

集成出現問題

前端返工

後端返工

二次集成

集成成功

交付

新的方式是：

產品經曆/領導/客戶提出需求

UI做出設計圖

前後端約定接口&數據&參數

前後端並行開發（無強依賴，可前後端並行開發，如果需求變更，隻要接口&參數不變，就不用兩邊都修改代碼，開發效率高）

前後端集成

前端頁麵調整

集成成功

交付

五、請求方式

以前老的方式是：

客戶端請求

服務端的servlet或controller接收請求（後端控製路由與渲染頁麵，整個項目開發的權重大部分在後端）

調用service,dao代碼完成業務邏輯

返回jsp

jsp展現一些動態的代碼

新的方式是：

瀏覽器發送請求

直接到達html頁麵（前端控製路由與渲染頁麵，整個項目開發的權重前移）

html頁麵負責調用服務端接口產生數據（通過ajax等等，後台返回json格式數據，json數據格式因為簡潔高效而取代xml）

填充html，展現動態效果，在頁麵上進行解析並操作DOM。

總結一下新的方式的請求步驟：

大量並發瀏覽器請求--->web服務器集群(nginx)--->應用服務器集群(tomcat)--->文件/數據庫/緩存/消息隊列服務器集群

同時又可以玩分模塊，還可以按業務拆成一個個的小集群，為後麵的架構升級做準備。

六、前後端分離的優勢

可以實現真正的前後端解耦，前端服務器使用nginx。前端/WEB服務器放的是css，js，圖片等等一係列靜態資源（甚至你還可以css，js，圖片等資源放到特定的文件服務器，例如阿裏雲的oss，並使用cdn加速），前端服務器負責控製頁麵引用&跳轉&路由，前端頁麵異步調用後端的接口，後端/應用服務器使用tomcat（把tomcat想象成一個數據提供者），加快整體響應速度。（這裏需要使用一些前端工程化的框架比如nodejs，react，router，react，redux，webpack）
發現bug，可以快速定位是誰的問題，不會出現互相踢皮球的現象。頁麵邏輯，跳轉錯誤，瀏覽器兼容性問題，腳本錯誤，頁麵樣式等問題，全部由前端工程師來負責。接口數據出錯，數據沒有提交成功，應答超時等問題，全部由後端工程師來解決。雙方互不幹擾，前端與後端是相親相愛的一家人。

在大並發情況下，我可以同時水平擴展前後端服務器，比如淘寶的一個首頁就需要2000+台前端服務器做集群來抗住日均多少億+的日均pv。（去參加阿裏的技術峰會，聽他們說他們的web容器都是自己寫的，就算他單實例抗10萬http並發，2000台是2億http並發，並且他們還可以根據預知洪峰來無限拓展，很恐怖，就一個首頁。。。）

減少後端服務器的並發/負載壓力。除了接口以外的其他所有http請求全部轉移到前端nginx上，接口的請求調用tomcat，參考nginx反向代理tomcat。且除了第一次頁麵請求外，瀏覽器會大量調用本地緩存。

即使後端服務暫時超時或者宕機了，前端頁麵也會正常訪問，隻不過數據刷不出來而已。

也許你也需要有微信相關的輕應用，那樣你的接口完全可以共用，如果也有app相關的服務，那麼隻要通過一些代碼重構，也可以大量複用接口，提升效率。（多端應用）

頁麵顯示的東西再多也不怕，因為是異步加載。

nginx支持頁麵熱部署，不用重啟服務器，前端升級更無縫。

增加代碼的維護性&易讀性（前後端耦在一起的代碼讀起來相當費勁）。

提升開發效率，因為可以前後端並行開發，而不是像以前的強依賴。

在nginx中部署證書，外網使用https訪問，並且隻開放443和80端口，其他端口一律關閉（防止黑客端口掃描），內網使用http，性能和安全都有保障。

前端大量的組件代碼得以複用，組件化，提升開發效率，抽出來！

七、注意事項

在開需求會議的時候，前後端工程師必須全部參加，並且需要製定好接口文檔，後端工程師要寫好測試用例（2個維度），不要讓前端工程師充當你的專職測試，推薦使用chrome的插件postman或soapui或jmeter，service層的測試用例拿junit寫。ps：前端也可以玩單元測試嗎？

上述的接口並不是java裏的interface，說白了調用接口就是調用你controler裏的方法。

加重了前端團隊的工作量，減輕了後端團隊的工作量，提高了性能和可擴展性。

我們需要一些前端的框架來解決類似於頁麵嵌套，分頁，頁麵跳轉控製等功能。（上麵提到的那些前端框架）。

如果你的項目很小，或者是一個單純的內網項目，那你大可放心，不用任何架構而言，但是如果你的項目是外網項目，嗬嗬噠。

以前還有人在使用類似於velocity/freemarker等模板框架來生成靜態頁麵，仁者見仁智者見智。

這篇文章主要的目的是說jsp在大型外網java web項目中被淘汰掉，可沒說jsp可以完全不學，對於一些學生朋友來說，jsp/servlet等相關的java web基礎還是要掌握牢的，不然你以為springmvc這種框架是基於什麼來寫的？

如果頁麵上有一些權限等等相關的校驗，那麼這些相關的數據也可以通過ajax從接口裏拿。

對於既可以前端做也可以後端做的邏輯，我建議是放到前端，為什麼？因為你的邏輯需要計算資源進行計算，如果放到後端去run邏輯，則會消耗帶寬&內存&cpu等等計算資源，你要記住一點就是服務端的計算資源是有限的，而如果放到前端，使用的是客戶端的計算資源，這樣你的服務端負載就會下降（高並發場景）。類似於數據校驗這種，前後端都需要做！

前端需要有機製應對後端請求超時以及後端服務宕機的情況，友好的展示給用戶。

八、擴展閱讀

其實對於js，css，圖片這類的靜態資源可以考慮放到類似於阿裏雲的oss這類文件服務器上（如果是普通的服務器&操作係統，存儲在到達pb級的文件後，或者單個文件夾內的文件數量達到3-5萬，io會有很嚴重的性能問題），再在oss上配cdn（全國子節點加速），這樣你頁麵打開的速度像飛一樣， 無論你在全國的哪個地方，並且你的nginx的負載會進一步降低。

如果你要玩輕量級微服務架構，要使用nodejs做網關，用nodejs的好處還有利於seo優化，因為nginx隻是向瀏覽器返回頁麵靜態資源，而國內的搜索引擎爬蟲隻會抓取靜態數據，不會解析頁麵中的js，這使得應用得不到良好的搜索引擎支持。同時因為nginx不會進行頁麵的組裝渲染，需要把靜態頁麵返回到瀏覽器，然後完成渲染工作，這加重了瀏覽器的渲染負擔。瀏覽器發起的請求經過nginx進行分發，URL請求統一分發到nodejs，在nodejs中進行頁麵組裝渲染；API請求則直接發送到後端服務器，完成響應。

如果遇到跨域問題，spring4的CORS可以完美解決，但一般使用nginx反向代理都不會有跨域問題，除非你把前端服務和後端服務分成兩個域名。JSONP的方式也被淘汰掉了。

如果想玩多端應用，注意要去掉tomcat原生的session機製，要使用token機製，使用緩存（因為是分布式係統），做單點，對於token機製的安全性問題，可以搜一下jwt。

前端項目中可以加入mock測試（構造虛擬測試對象來模擬後端，可以獨立開發和測試），後端需要有詳細的測試用例，保證服務的可用性與穩定性。

九、總結

前後端分離並非僅僅隻是一種開發模式，而是一種架構模式（前後端分離架構）。千萬不要以為隻有在擼代碼的時候把前端和後端分開就是前後端分離了，需要區分前後端項目。前端項目與後端項目是兩個項目，放在兩個不同的服務器，需要獨立部署，兩個不同的工程，兩個不同的代碼庫，不同的開發人員。前後端工程師需要約定交互接口，實現並行開發，開發結束後需要進行獨立部署，前端通過ajax來調用http請求調用後端的restful api。前端隻需要關注頁麵的樣式與動態數據的解析&渲染，而後端專注於具體業務邏輯。