Веб-разработка разделена на две ключевые части: фронтенд и бэкенд. Выбор специализации важен для любого разработчика. Можно сосредоточиться на одной стороне или освоить обе, став востребованным full-stack разработчиком. Разберём ключевые отличия между фронтендом и бэкендом.
Аналогия с айсбергом
Представьте айсберг. Над водой видна небольшая часть – фронтенд, или клиентская часть. Это всё, что пользователь видит и с чем взаимодействует: кнопки, меню, текст, изображения. Многие пользователи считают это всем приложением, но это лишь верхушка.
Под водой скрывается бэкенд, или серверная часть. Она отвечает за логику приложения, хранение и доступ к данным. В отличие от видимой части, бэкенд может быть невероятно масштабным и сложным, включать сотни микросервисов. Фронтенд и бэкенд тесно связаны и составляют единое целое.
Full-stack разработка
Термин «full-stack» применяется к процессу разработки и роли разработчика. Существуют фронтенд-разработчики, бэкенд-разработчики и full-stack разработчики. Последние, как правило, получают самую высокую оплату, владея навыками создания обеих частей веб-приложения. Отличные фронтенд-разработчики обычно хорошо разбираются в бэкенде, и наоборот.
Архитектура веб-приложения
Рассмотрим составляющие фронтенда и бэкенда.
Фронтенд
Фронтенд состоит из трёх основных блоков:
- HTML (HyperText Markup Language): определяет структуру веб-приложения. HTML сообщает браузеру, где должны располагаться изображения, текст, формы ввода и кнопки.
- CSS (Cascading Style Sheets): задаёт стили элементов веб-страницы: размер изображения, цвет и размер шрифта текста, оформление кнопок и многое другое. HTML и CSS позволяют создать визуально привлекательное, но статическое приложение.
- JavaScript: добавляет динамику. JavaScript обрабатывает действия пользователя (нажатия кнопок, ввод текста) и обеспечивает взаимодействие с бэкендом.
Бэкенд
Бэкенд значительно сложнее. Он может использовать множество технологий:
- Языки программирования: Node.js, Python, Java, C# – для создания API (Application Programming Interfaces) и реализации бэкенд-логики. Они обеспечивают взаимодействие с базами данных.
- Базы данных:
- SQL (реляционные базы данных): MySQL, PostgreSQL – имеют строгие требования к формату данных, часто используются для долгосрочного хранения структурированных данных.
- NoSQL базы данных: MongoDB, Redis – более гибкие, не имеют строгих требований к формату данных. MongoDB – популярная документная база данных, Redis – быстрая база данных «ключ-значение», часто используется для кэширования и обработки данных в реальном времени.
- Инфраструктурные сервисы: Docker, Kubernetes – для запуска и управления бэкенд-приложениями. ELK (Elasticsearch, Logstash, Kibana) – для мониторинга, логирования и поиска. Apache Kafka – для обмена сообщениями между сервисами. AWS (Amazon Web Services) и другие облачные сервисы – для размещения приложений.
Взаимодействие фронтенда и бэкенда
Веб-приложения могут иметь миллионы пользователей на разных устройствах. Нет необходимости создавать отдельный бэкенд для каждого типа устройства – это неэффективно. Все устройства взаимодействуют с одним бэкендом, который может быть распределён по всему миру.
Фронтенд-приложения создаются для устройств с экранами. Содержимое отображается на этих экранах, получая HTML, CSS и JavaScript файлы с сервера, который также является частью фронтенда. Этот сервер хранит статические файлы или генерирует динамический контент. Эти файлы передаются клиентам через интернет. Во время работы приложения клиент может отправлять дополнительные запросы на сервер, например, за данными из базы данных или для отправки информации от пользователя.
Коммуникация клиент-сервер
Клиент и сервер взаимодействуют через запросы и ответы. Для одной страницы может быть отправлено несколько запросов к одному или разным серверам. Рассмотрим жизненный цикл одного запроса:
- Пользователь открывает приложение, отправляется запрос на сервер.
- Сервер может немедленно отправить ответ (например, на запрос CSS-файла).
- Если требуется авторизация или другие данные из базы данных, сервер отправляет дополнительные запросы.
- После обработки данных, сервер формирует и отправляет ответ клиенту.
Чаще всего для коммуникации используется протокол HTTPS (безопасная версия HTTP). HTTPS использует цифровые сертификаты и протокол TLS для шифрования данных.
REST API и GraphQL
Для взаимодействия с сервером и получения/изменения данных используются языки, понятные как клиенту, так и серверу:
- REST API: сервер предоставляет множество конечных точек (endpoints) с различными методами (GET, POST, DELETE).
- GraphQL: имеется одна конечная точка, клиент отправляет сложные запросы. Оба используют HTTPS для безопасной передачи данных.
Отзывчивый дизайн
Более 50% трафика веб-сайтов генерируется с мобильных устройств. Поэтому важно создавать отзывчивый дизайн – макет, который адаптируется к разным размерам экранов и ориентации устройства. Для этого используются:
- Mobile-first design: сначала дизайн адаптируется под мобильные устройства, затем под десктопы.
- CSS Media Queries: позволяют применять разные стили в зависимости от характеристик устройства.
- Относительные единицы: размер элементов задаётся в процентах от размера экрана или в rem (относительно корневого элемента).
- CSS Flexbox: упрощает позиционирование элементов на экране.
Традиционные веб-приложения и SPA
В традиционных веб-приложениях при переходе на другую страницу браузер загружает все файлы (HTML, CSS, JavaScript) заново. В SPA (Single Page Applications) начальный запрос загружает все необходимые ресурсы для всего приложения. Дальнейшие переходы осуществляются без перезагрузки страницы, путём модификации DOM (Document Object Model) с помощью JavaScript. Для создания SPA используются фреймворки, такие как React, Angular, Vue, Svelte.
Преимущества SPA:
- Отсутствие перезагрузки страниц.
- Лучший пользовательский опыт.
- Легкость развертывания.
- Эффективное использование пропускной способности.
Недостатки SPA:
- Необходимость дополнительной настройки для SEO.
- Возможно большой размер начального пакета файлов.
Пример архитектуры веб-приложения
Пример упрощённой архитектуры веб-приложения:
- Клиенты взаимодействуют с фронтенд-сервером (статические файлы).
- Запросы на данные и их изменение отправляются на API-сервер.
- API-сервер взаимодействует с базой данных MongoDB.
- Сервер обработки выполняет фоновые задачи.
- Все серверы отправляют логи на ELK-сервер.
Фронтенд и бэкенд – две неотъемлемые части любого веб-приложения. Бэкенд обычно намного сложнее, чем кажется. Full-stack разработчики высоко ценятся. Понимание различий между фронтендом и бэкендом поможет сделать правильный выбор карьерного пути.