先后端分离原理

核心思想是前端html页面经过ajax调用后端的restuful api接口并使用json数据进行交互。

在互联网架构中，名词解释：

Web服务器：通常指像nginx，apache这类的服务器，他们通常只能解析静态资源。

应用服务器：通常指像tomcat，jetty，resin这类的服务器能够解析动态资源也能够解析静态资源，但解析静态资源的能力没有web服务器好。

通常都是只有web服务器才能被外网访问，应用服务器只能内网访问。

1、开发人员分离

之前的JavaWeb项目大多数都是Java程序员又当爹又当妈，又搞前端，又搞后端。

随着时代的发展，渐渐的许多大中小公司开始把先后端的界限分的愈来愈明确，前端工程师只管前端的事情，后端工程师只管后端的事情。正所谓术业有专攻，一我的若是什么都会，那么他毕竟什么都不精。

大中型公司须要专业人才，小公司须要全才，可是对于我的职业发展来讲，小编建议是分开。

1.对于后端Java工程师：

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，弹性计算架构，微服务架构，Java性能优化，以及相关的项目管理等等。

后端追求的是：三高（高并发，高可用，高性能），安全，存储，业务等等。

2.对于前端工程师：

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。

前端追求的是：页面表现，速度流畅，兼容性，用户体验等等。

术业有专攻，这样你的核心竞争力才会愈来愈高，正所谓你往生活中投入什么，生活就会反馈给你什么。而且两端的发展都愈来愈高深，你想什么都会，那你毕竟什么都不精。

经过将team分红先后端team，让两边的工程师更加专一各自的领域，独立治理，而后构建出一个全栈式的精益求精的team。

2、原始人时代（各类耦合）

几曾什么时候，咱们的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，业务层，持久层。控制层负责接收参数，调用相关业务层，封装数据，以及路由&渲染到jsp页面。而后jsp页面上使用各类标签或者手写java表达式将后台的数据展示出来，玩的是MVC那套思路。

咱们先看这种状况：需求定完了，代码写完了，测试测完了，而后呢？要发布了吧？你须要用maven或者eclipse等工具把你的代码打成一个war包，而后把这个war包发布到你的生产环境下的web容器里，对吧？

发布完了以后，你要启动你的Web容器，开始提供服务，这时候你经过配置域名，dns等等相关，你的网站就能够访问了（假设你是个网站）。那咱们来看，你的先后端代码是否是全都在那个war包里？包括你的js，css，图片，各类第三方的库，对吧？

好，下面在浏览器中输入你的网站域名（www.xxx.com），以后发生了什么？

浏览器在经过域名经过dns服务器找到服务器外网ip，将http请求发送到服务器，在tcp3次握手以后（http下面是tcp/ip），经过tcp协议开始传输数据，服务器获得请求后，开始提供服务，接收参数，以后返回应答给浏览器，浏览器再经过content-type来解析返回的内容，呈现给用户。

那么咱们来看，咱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，其实并非一次，用户在第一次访问的时候，浏览器中不会有缓存，100张图片，浏览器要连着请求100次http请求，服务器接收这些请求，都须要耗费内存去建立socket来玩tcp传输。

重点来了，这样的话，服务器的压力会很是大，由于页面中的全部请求都是只请求到这台服务器上，若是1我的还好，若是10000我的并发访问呢，那服务器能扛住多少个tcp链接？带宽有多大？服务器的内存有多大？硬盘是高性能的吗？能抗住多少IO？web服务器分的内存有多大？会不会宕机？

这就是为何，越是大中型的web应用，他们越是要解耦。理论上能够把数据库+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，这也不用玩什么服务治理，也不用作什么性能监控，什么报警机制等等，就乱成一锅粥好了。可是这样就好像是把鸡蛋都放在一个篮子里，隐患很是大。若是由于一个子应用的内存不稳定致使整个服务器内存溢出而hung住，那整个网站就挂掉了。

若是出意外挂掉，而刚好这时大家的业务又处于井喷式发展高峰期，业务成功被技术卡住，极可能会流失大量用户，后果不堪设想。

此外，应用所有都耦合在一块儿，至关于一个巨石，当服务端负载能力不足时，通常会使用负载均衡的方式，将服务器作成集群，这样其实你是在水平扩展一块块巨石，性能加速度会愈来愈低，要知道，自己负载就低的功能or模块是没有必要水平扩展的，在本文中的例子就是性能瓶颈不在前端，那干吗要水平扩展前端呢？还有发版部署上线的时候，明明只改了后端的代码，为何要前端也跟着发布呢？

正常的互联网架构，是都要拆开的，web服务器集群，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。

3、JSP的痛点

之前的javaWeb项目大多数使用jsp做为页面层展现数据给用户，由于流量不高，所以也没有那么苛刻的性能要求，但如今是大数据时代，对于互联网项目的性能要求是愈来愈高，所以原始的先后端耦合在一块儿的架构模式已经逐渐不能知足咱们，所以咱们须要需找一种解耦的方式，来大幅度提高咱们的负载能力。

1. 动态资源和静态资源所有耦合在一块儿，服务器压力大，由于服务器会收到各类http请求，例如css的http请求，js的，图片的等等。一旦服务器出现情况，先后台一块儿玩完，用户体验极差。
2. UI出好设计图后，前端工程师只负责将设计图切成html，须要由java工程师来将html套成jsp页面，出错率较高（由于页面中常常会出现大量的js代码），修改问题时须要双方协同开发，效率低下。
3. jsp必需要在支持java的web服务器里运行（例如tomcat，jetty，resin等），没法使用nginx等（nginx听说单实例http并发高达5w，这个优点要用上），性能提不上来。
4. 第一次请求jsp，必需要在web服务器中编译成servlet，第一次运行会较慢。
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~）。
6. jsp内有较多标签和表达式，前端工程师在修改页面时会捉襟见肘，遇到不少痛点。
7. 若是jsp中的内容不少，页面响应会很慢，由于是同步加载。
8. 须要前端工程师使用java的ide（例如eclipse），以及须要配置各类后端的开发环境，大家有考虑过前端工程师的感觉吗。

基于上述的一些痛点，咱们应该把整个项目的开发权重往前移，实现先后端真正的解耦！

4、开发模式

之前老的方式是：

1. 产品经历/领导/客户提出需求
2. UI作出设计图
3. 前端工程师作html页面
4. 后端工程师将html页面套成jsp页面（先后端强依赖，后端必需要等前端的html作好才能套jsp。若是html发生变动，就更痛了，开发效率低）
5. 集成出现问题
6. 前端返工
7. 后端返工
8. 二次集成
9. 集成成功
10. 交付

新的方式是：

1. 产品经历/领导/客户提出需求
2. UI作出设计图
3. 先后端约定接口&数据&参数
4. 先后端并行开发（无强依赖，可先后端并行开发，若是需求变动，只要接口&参数不变，就不用两边都修改代码，开发效率高）
5. 先后端集成
6. 前端页面调整
7. 集成成功
8. 交付

5、请求方式

之前老的方式是：

1. 客户端请求
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. 调用service,dao代码完成业务逻辑
4. 返回jsp
5. jsp展示一些动态的代码

新的方式是：

1. 浏览器发送请求
2. 直接到达html页面（前端控制路由与渲染页面，整个项目开发的权重前移）
3. html页面负责调用服务端接口产生数据（经过ajax等等，后台返回json格式数据，json数据格式由于简洁高效而取代xml）
4. 填充html，展示动态效果，在页面上进行解析并操做DOM。

总结一下新的方式的请求步骤：

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

同时又能够玩分模块，还能够按业务拆成一个个的小集群，为后面的架构升级作准备。

6、先后端分离的优点

1. 能够实现真正的先后端解耦，前端服务器使用nginx。前端/WEB服务器放的是css，js，图片等等一系列静态资源（甚至你还能够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），加快总体响应速度。（这里须要使用一些前端工程化的框架好比nodejs，react，router，react，redux，webpack）
2. 发现bug，能够快速定位是谁的问题，不会出现互相踢皮球的现象。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，所有由前端工程师来负责。接口数据出错，数据没有提交成功，应答超时等问题，所有由后端工程师来解决。双方互不干扰，前端与后端是相亲相爱的一家人。
3. 在大并发状况下，我能够同时水平扩展先后端服务器，好比淘宝的一个首页就须要2000+台前端服务器作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容器都是本身写的，就算他单实例抗10万http并发，2000台是2亿http并发，而且他们还能够根据预知洪峰来无限拓展，很恐怖，就一个首页。。。）
4. 减小后端服务器的并发/负载压力。除了接口之外的其余全部http请求所有转移到前端nginx上，接口的请求调用tomcat，参考nginx反向代理tomcat。且除了第一次页面请求外，浏览器会大量调用本地缓存。
5. 即便后端服务暂时超时或者宕机了，前端页面也会正常访问，只不过数据刷不出来而已。
6. 也许你也须要有微信相关的轻应用，那样你的接口彻底能够共用，若是也有app相关的服务，那么只要经过一些代码重构，也能够大量复用接口，提高效率。（多端应用）
7. 页面显示的东西再多也不怕，由于是异步加载。
8. nginx支持页面热部署，不用重启服务器，前端升级更无缝。
9. 增长代码的维护性&易读性（先后端耦在一块儿的代码读起来至关费劲）。
10. 提高开发效率，由于能够先后端并行开发，而不是像之前的强依赖。
11. 在nginx中部署证书，外网使用https访问，而且只开放443和80端口，其余端口一概关闭（防止黑客端口扫描），内网使用http，性能和安全都有保障。
12. 前端大量的组件代码得以复用，组件化，提高开发效率，抽出来！

7、注意事项

1. 在开需求会议的时候，先后端工程师必须所有参加，而且须要制定好接口文档，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：前端也能够玩单元测试吗？
2. 上述的接口并非java里的interface，说白了调用接口就是调用你controler里的方法。
3. 加剧了前端团队的工做量，减轻了后端团队的工做量，提升了性能和可扩展性。
4. 咱们须要一些前端的框架来解决相似于页面嵌套，分页，页面跳转控制等功能。（上面提到的那些前端框架）。
5. 若是你的项目很小，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，可是若是你的项目是外网项目，呵呵哒。
6. 之前还有人在使用相似于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能够彻底不学，对于一些学生朋友来讲，jsp/servlet等相关的java web基础仍是要掌握牢的，否则你觉得springmvc这种框架是基于什么来写的？
8. 若是页面上有一些权限等等相关的校验，那么这些相关的数据也能够经过ajax从接口里拿。
9. 对于既能够前端作也能够后端作的逻辑，我建议是放到前端，为何？由于你的逻辑须要计算资源进行计算，若是放到后端去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，而若是放到前端，使用的是客户端的计算资源，这样你的服务端负载就会降低（高并发场景）。相似于数据校验这种，先后端都须要作！
10. 前端须要有机制应对后端请求超时以及后端服务宕机的状况，友好的展现给用户。

8、扩展阅读

1. 其实对于js，css，图片这类的静态资源能够考虑放到相似于阿里云的oss这类文件服务器上（若是是普通的服务器&操做系统，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，io会有很严重的性能问题），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同样， 不管你在全国的哪一个地方，而且你的nginx的负载会进一步下降。
2. 若是你要玩轻量级微服务架构，要使用nodejs作网关，用nodejs的好处还有利于seo优化，由于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。同时由于nginx不会进行页面的组装渲染，须要把静态页面返回到浏览器，而后完成渲染工做，这加剧了浏览器的渲染负担。浏览器发起的请求通过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. 若是遇到跨域问题，spring4的CORS能够完美解决，但通常使用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红两个域名。JSONP的方式也被淘汰掉了。
4. 若是想玩多端应用，注意要去掉tomcat原生的session机制，要使用token机制，使用缓存（由于是分布式系统），作单点，对于token机制的安全性问题，能够搜一下jwt。
5. 前端项目中能够加入mock测试（构造虚拟测试对象来模拟后端，能够独立开发和测试），后端须要有详细的测试用例，保证服务的可用性与稳定性。

9、总结

先后端分离并不是仅仅只是一种开发模式，而是一种架构模式（先后端分离架构）。千万不要觉得只有在撸代码的时候把前端和后端分开就是先后端分离了，须要区分先后端项目。前端项目与后端项目是两个项目，放在两个不一样的服务器，须要独立部署，两个不一样的工程，两个不一样的代码库，不一样的开发人员。先后端工程师须要约定交互接口，实现并行开发，开发结束后须要进行独立部署，前端经过ajax来调用http请求调用后端的restful api。前端只须要关注页面的样式与动态数据的解析&渲染，然后端专一于具体业务逻辑。