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.
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.
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.
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:
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.
Канальный уровень отвечает за соединение устройств одной сети (локальной). Здесь используется два популярных протокола:
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 ).
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).
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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).
Теперь вы знаете какие однокоренные слова подходят к слову Веб приложение как пишется, а так же какой у него корень, приставка, суффикс и окончание. Вы можете дополнить список однокоренных слов к слову "Веб приложение как пишется", предложив свой вариант в комментариях ниже, а также выразить свое несогласие проведенным с морфемным разбором.