前后端分离架构：Web实现前后端分离，前后端解耦详解程序员

一、前言

  ”前后端分离“已经成为互联网项目开发的业界标杆，通过Tomcat+Ngnix(也可以中间有个Node.js)，有效地进行解耦。并且前后端分离会为以后的大型分布式架构、弹性计算架构、微服务架构、多端化服务（多种客户端，例如：浏览器，车载终端，安卓，IOS等等）打下坚实的基础。

  前后端分离(解耦)的核心思想是：前端Html页面通过Ajax调用后端的RestFul API并使用Json数据进行交互。

  注：

  【在互联网架构中，web服务器：一般指像nginx，apache这类的服务器，他们一般只能解析静态资源。

  应用服务器：一般指像tomcat，jetty，resin这类的服务器可以解析动态资源也可以解析静态资源，但解析静态资源的能力没有web服务器好。】

  一般只有Web服务器才能被外网访问，应用服务器只能内网访问。

二、为什么前后端分离

  一般公司后端开发人员直接兼顾前端的工作，一边实现API接口，一边开发页面，两者互相切换着做，而且根据不同的url动态拼接页面，这也导致后台的开发压力大大增加。前后端工作分配不均。不仅仅开发效率慢，而且代码难以维护。而前后端分离的话，则可以很好的解决前后端分工不均的问题，将更多的交互逻辑分配给前端来处理，而后端则可以专注于其本职工作，比如提供API接口，进行权限控制以及进行运算工作。而前端开发人员则可以利用nodejs来搭建自己的本地服务器，直接在本地开发，然后通过一些插件来将api请求转发到后台，这样就可以完全模拟线上的场景，并且与后台解耦。前端可以独立完成与用户交互的整一个过程，两者都可以同时开工，不互相依赖，开发效率更快，而且分工比较均衡。

三、从MVC到前后端分离

MVC 是一种经典的设计模式，全名为 Model-View-Controller，即 模型-视图-控制器。

其中，模型 是用于封装数据的载体，例如，在 Java 中一般通过一个简单的 POJO（Plain Ordinary Java Object）来表示，其本质是一个普通的 Java Bean，包含一系列的成员变量及其 getter/setter 方法。对于 视图 而言，它更加偏重于展现，也就是说，视图决定了界面到底长什么样子，在 Java 中可通过 JSP 来充当视图，或者通过纯 HTML 的方式进行展现，而后者才是目前的主流。模型和视图需要通过 控制器 来进行粘合，例如，用户发送一个 HTTP 请求，此时该请求首先会进入控制器，然后控制器去获取数据并将其封装为模型，最后将模型传递到视图中进行展现。

综上所述，MVC 的交互过程如下图所示：

也就是说，我们输入的是 AJAX 请求，输出的是 JSON 数据，市面上有这样的技术来实现这个功能吗？答案是 REST。

REST 全称是 Representational State Transfer（表述性状态转移），它是 Roy Fielding 博士在 2000 年写的一篇关于软件架构风格的论文，此文一出，威震四方！国内外许多知名互联网公司纷纷开始采用这种轻量级的 Web 服务，大家习惯将其称为 RESTful Web Services，或简称 REST 服务。

如果将浏览器这一端视为前端，而服务器那一端视为后端的话，可以将以上改进后的 MVC 模式简化为以下前后端分离模式：

可见，有了 REST 服务，前端关注界面展现，后端关注业务逻辑，分工明确，职责清晰。

四、认识Rest架构

REST 本质上是使用 URL 来访问资源种方式。众所周知，URL 就是我们平常使用的请求地址了，其中包括两部分：请求方式 与 请求路径，比较常见的请求方式是 GET 与 POST，但在 REST 中又提出了几种其它类型的请求方式，汇总起来有六种：GET、POST、PUT、DELETE、HEAD、OPTIONS。尤其是前四种，正好与CRUD（Create-Retrieve-Update-Delete，增删改查）四种操作相对应，例如，GET（查）、POST（增）、PUT（改）、DELETE（删），这正是 REST 与 CRUD 的异曲同工之妙！需要强调的是，REST 是“面向资源”的，这里提到的资源，实际上就是我们常说的领域对象，在系统设计过程中，我们经常通过领域对象来进行数据建模。

REST 是一个“无状态”的架构模式，因为在任何时候都可以由客户端发出请求到服务端，最终返回自己想要的数据，当前请求不会受到上次请求的影响。也就是说，服务端将内部资源发布 REST 服务，客户端通过 URL 来访问这些资源，这不就是 SOA 所提倡的“面向服务”的思想吗？所以，REST 也被人们看做是一种“轻量级”的 SOA 实现技术，因此在企业级应用与互联网应用中都得到了广泛应用。

下面我们举几个例子对 REST 请求进行简单描述：

可见，请求路径相同，但请求方式不同，所代表的业务操作也不同，例如，/advertiser/1 这个请求，带有 GET、PUT、DELETE 三种不同的请求方式，对应三种不同的业务操作。

虽然 REST 看起来还是很简单的，实际上我们往往需要提供一个 REST 框架，让其实现前后端分离架构，让开发人员将精力集中在业务上，而并非那些具体的技术细节。

五、前后端分离意义大吗？

1、该网站前端变化远比后端变化频繁，则意义大。

2、该网站尚处于原始开发模式，数据逻辑与表现逻辑混杂不清，则意义大。

3、该网站前端团队和后端团队分属两个领导班子，技能点差异很大，则意义大。

4、该网站前端效果绚丽/跨设备兼容要求高，则意义大。

六、术业有专攻（开发人员分离）

以前的JavaWeb项目大多数都是java程序员又当爹又当妈，又搞前端（ajax/jquery/js/html/css等等），又搞后端（java/mysql/oracle等等）。
随着时代的发展，渐渐的许多大中小公司开始把前后端的界限分的越来越明确，前端工程师只管前端的事情，后端工程师只管后端的事情。
把精力放在java基础，设计模式，jvm原理，spring+springmvc原理及源码，linux，mysql事务隔离与锁机制，mongodb，http/tcp，多线程，分布式架构（dubbo，dubbox，spring cloud），弹性计算架构，微服务架构（springboot+zookeeper+docker+jenkins），java性能优化，以及相关的项目管理等等。
把精力放在html5，css3，jquery，angularjs，bootstrap，reactjs，vuejs，webpack，less/sass，gulp，nodejs，Google V8引擎，javascript多线程，模块化，面向切面编程，设计模式，浏览器兼容性，性能优化等等。
几曾何时，我们的JavaWeb项目都是使用了若干后台框架，springmvc/struts + spring + spring jdbc/hibernate/mybatis 等等。
大多数项目在java后端都是分了三层，控制层（controller/action），业务层（service/manage），持久层（dao）。
然后jsp页面上使用各种标签（jstl/el/struts标签等）或者手写java表达式（ %=% ）将后台的数据展现出来，玩的是MVC那套思路。
你需要用maven或者eclipse等工具把你的代码打成一个war包，然后把这个war包发布到你的生产环境下的web容器（tomcat/jboss/weblogic/websphere/jetty/resin）里，对吧？
发布完了之后，你要启动你的web容器，开始提供服务，这时候你通过配置域名，dns等等相关，你的网站就可以访问了（假设你是个网站）。
那我们来看，你的前后端代码是不是全都在那个war包里？包括你的js，css，图片，各种第三方的库，对吧？
好，下面在浏览器中输入你的网站域名（www.xxx.com），之后发生了什么？（这个问题也是很多公司的面试题）
浏览器在通过域名通过dns服务器找到你的服务器外网ip,将http请求发送到你的服务器，在tcp3次握手之后（http下面是tcp/ip），通过tcp协议开始传输数据，你的服务器得到请求后，开始提供服务，接收参数，之后返回你的应答给浏览器，浏览器再通过content-type来解析你返回的内容，呈现给用户。
那么我们来看，我们先假设你的首页中有100张图片，此时，用户的看似一次http请求，其实并不是一次，用户在第一次访问的时候，浏览器中不会有缓存，你的100张图片，浏览器要连着请求100次http请求（有人会跟我说http长连短连的问题，不在这里讨论），你的服务器接收这些请求，都需要耗费内存去创建socket来玩tcp传输（消耗你服务器上的计算资源）。
重点来了，这样的话，你的服务器的压力会非常大，因为页面中的所有请求都是只请求到你这台服务器上，如果1个人还好，如果10000个人并发访问呢（先不聊服务器集群，这里就说是单实例服务器），那你的服务器能扛住多少个tcp连接？你的带宽有多大？你的服务器的内存有多大？你的硬盘是高性能的吗？你能抗住多少IO？你给web服务器分的内存有多大？会不会宕机？
理论上你可以把你的数据库+应用服务+消息队列+缓存+用户上传的文件+日志+等等都扔在一台服务器上，你也不用玩什么服务治理，也不用做什么性能监控，什么报警机制等等，就乱成一锅粥好了。
但是这样就好像是你把鸡蛋都放在一个篮子里，隐患非常大。如果因为一个子应用的内存不稳定导致整个服务器内存溢出而hung住，那你的整个网站就挂掉了。
如果出意外挂掉，而恰好这时你们的业务又处于井喷式发展高峰期，那么恭喜你，业务成功被技术卡住，很可能会流失大量用户，后果不堪设想。

注意：技术一定是要走在业务前面的，否则你将错过最佳的发展期。

此外，你的应用全部都耦合在一起，相当于一个巨石，当服务端负载能力不足时，一般会使用负载均衡的方式，将服务器做成集群，这样其实你是在水平扩展一块块巨石，性能加速度会越来越低，
要知道，本身负载就低的功能or模块是没有必要水平扩展的，在本文中的例子就是你的性能瓶颈不在前端，那干嘛要水平扩展前端呢？？？
正常的互联网架构，是都要拆开的，你的web服务器集群，你的应用服务器集群+文件服务器集群+数据库服务器集群+消息队列集群+缓存集群等等。
以前的javaWeb项目大多数使用jsp作为页面层展示数据给用户，因为流量不高，因此也没有那么苛刻的性能要求，但现在是大数据时代，对于互联网项目的性能要求是越来越高，
因此原始的前后端耦合在一起的架构模式已经逐渐不能满足我们，因此我们需要需找一种解耦的方式，来大幅度提升我们的负载能力。
1.动态资源和静态资源全部耦合在一起，服务器压力大，因为服务器会收到各种http请求，例如css的http请求，js的，图片的等等。
2.UI出好设计图后，前端工程师只负责将设计图切成html，需要由java工程师来将html套成jsp页面，出错率较高（因为页面中经常会出现大量的js代码），
3.jsp必须要在支持java的web服务器里运行（例如tomcat，jetty，resin等），无法使用nginx等（nginx据说单实例http并发高达5w，这个优势要用上），
5.每次请求jsp都是访问servlet再用输出流输出的html页面，效率没有直接使用html高（是每次哟，亲~）。
8.需要前端工程师使用java的ide（例如eclipse），以及需要配置各种后端的开发环境，你们有考虑过前端工程师的感受吗。
4.后端工程师将html页面套成jsp页面（ 前后端强依赖，后端必须要等前端的html做好才能套jsp。如果html发生变更，就更痛了，开发效率低）
4.前后端并行开发（ 无强依赖，可前后端并行开发，如果需求变更，只要接口 参数不变，就不用两边都修改代码，开发效率高）
2.服务端的servlet或controller接收请求（ 后端控制路由与渲染页面，整个项目开发的权重大部分在后端）
3.html页面负责调用服务端接口产生数据（通过ajax等等，后台返回json格式数据，json数据格式因为简洁高效而取代xml）
（有兴趣的童鞋可以访问一下阿里巴巴等大型网站，然后按一下F12，监控一下你刷新一次页面，他的http是怎么玩的，大多数都是单独请求后台数据，
大量并发浏览器请求 web服务器集群(nginx) 应用服务器集群(tomcat) 文件/数据库/缓存/消息队列服务器集群
前端/WEB服务器放的是css，js，图片等等一系列静态资源（甚至你还可以css，js，图片等资源放到特定的文件服务器，例如阿里云的oss，并使用cdn加速），前端服务器负责控制页面引用 跳转 路由，前端页面异步调用后端的接口，后端/应用服务器使用tomcat（把tomcat想象成一个数据提供者），加快整体响应速度。
页面逻辑，跳转错误，浏览器兼容性问题，脚本错误，页面样式等问题，全部由前端工程师来负责。
3.在大并发情况下，我可以同时水平扩展前后端服务器，比如淘宝的一个首页就需要2000+台前端服务器做集群来抗住日均多少亿+的日均pv。
（去参加阿里的技术峰会，听他们说他们的web容器都是自己写的，就算他单实例抗10万http并发，2000台是2亿http并发，并且他们还可以根据预知洪峰来无限拓展，很恐怖，就一个首页。。。）
除了接口以外的其他所有http请求全部转移到前端nginx上，接口的请求调用tomcat，参考nginx反向代理tomcat。
11.在nginx中部署证书，外网使用https访问，并且只开放443和80端口，其他端口一律关闭（防止黑客端口扫描），
1.在开需求会议的时候，前后端工程师必须全部参加，并且需要制定好接口文档，后端工程师要写好测试用例（2个维度），不要让前端工程师充当你的专职测试，
推荐使用chrome的插件postman或soapui或jmeter，service层的测试用例拿junit写。ps：前端也可以玩单元测试吗？
4.我们需要一些前端的框架来解决类似于页面嵌套，分页，页面跳转控制等功能。（上面提到的那些前端框架）。
5.如果你的项目很小，或者是一个单纯的内网项目，那你大可放心，不用任何架构而言，但是如果你的项目是外网项目，呵呵哒。
6.以前还有人在使用类似于velocity/freemarker等模板框架来生成静态页面，仁者见仁智者见智。
7.这篇文章主要的目的是说jsp在大型外网java web项目中被淘汰掉，可没说jsp可以完全不学，对于一些学生朋友来说，jsp/servlet等相关的java web基础还是要掌握牢的，不然你以为springmvc这种框架是基于什么来写的？
因为你的逻辑需要计算资源进行计算，如果放到后端去run逻辑，则会消耗带宽 内存 cpu等等计算资源，你要记住一点就是
服务端的计算资源是有限的，而如果放到前端，使用的是客户端的计算资源，这样你的服务端负载就会下降（高并发场景）。
1.其实对于js，css，图片这类的静态资源可以考虑放到类似于阿里云的oss这类文件服务器上（如果是普通的服务器 操作系统，存储在到达pb级的文件后，或者单个文件夹内的文件数量达到3-5万，
再在oss上配cdn（全国子节点加速），这样你页面打开的速度像飞一样， 无论你在全国的哪个地方，并且你的nginx的负载会进一步降低。
2.如果你要玩轻量级微服务架构，要使用nodejs做网关，用nodejs的好处还有利于seo优化，因为nginx只是向浏览器返回页面静态资源，而国内的搜索引擎爬虫只会抓取静态数据，不会解析页面中的js，
这使得应用得不到良好的搜索引擎支持。同时因为nginx不会进行页面的组装渲染，需要把静态页面返回到浏览器，然后完成渲染工作，这加重了浏览器的渲染负担。
浏览器发起的请求经过nginx进行分发，URL请求统一分发到nodejs，在nodejs中进行页面组装渲染；API请求则直接发送到后端服务器，完成响应。


3.如果遇到跨域问题，spring4的CORS可以完美解决，但一般使用nginx反向代理都不会有跨域问题，除非你把前端服务和后端服务分成两个域名。
4.如果想玩多端应用，注意要去掉tomcat原生的session机制，要使用token机制，使用缓存（因为是分布式系统），做单点，对于token机制的安全性问题，可以搜一下jwt。
5.前端项目中可以加入mock测试（构造虚拟测试对象来模拟后端，可以独立开发和测试），后端需要有详细的测试用例，保证服务的可用性与稳定性。
前端项目与后端项目是两个项目，放在两个不同的服务器，需要独立部署，两个不同的工程，两个不同的代码库，不同的开发人员。
前后端工程师需要约定交互接口，实现并行开发，开发结束后需要进行独立部署，前端通过ajax来调用http请求调用后端的restful api。