前后端分離框架在軟件設(shè)計中的應(yīng)用

李 宇，劉 彬

（攀枝花學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

1 概述

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程中，前端開發(fā)在較長的一段時間不被重視，大多數(shù)前端人員也只是開發(fā)HTML和Css，前端沒有自己的架構(gòu)，甚至部分前端工作都由后臺完成。但隨著目前互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，對系統(tǒng)的要求變得十分高，軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性和軟件體系規(guī)模也在不斷地增長。在2017年雙十一當(dāng)天，淘寶系統(tǒng)頁面瀏覽量（Page View，PV）達400億次，涉及的軟件系統(tǒng)大大小小達數(shù)百個模塊。若還使用傳統(tǒng)的前后端耦合的方式，那么注定會有大量重復(fù)的代碼，當(dāng)需要對一個功能修改時則需要將前后臺都進行修改，代碼管理難度上升，系統(tǒng)維護麻煩。根據(jù)這種情況，本文介紹目前解決此類問題的前后端分離的開發(fā)模式，并以一個項目演示前后端分離的基本結(jié)構(gòu)。

2 發(fā)展歷程

2.1 傳統(tǒng)開發(fā)模式

在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，有很長的一段時間軟件開發(fā)模式都是使用的傳統(tǒng)開發(fā)的模式。其特點是通過后臺語言提供的模板來生成HTML頁面，然后通過服務(wù)器將生成的頁面返回給瀏覽器，由瀏覽器呈現(xiàn)給用戶。以Java語言為例，在傳統(tǒng)開發(fā)模式中，使用JSP作為模板引擎，JSP通過在HTML代碼中使用Java代碼或者特定的標(biāo)簽集合來封裝動態(tài)邏輯。當(dāng)客戶端請求JSP頁面時，服務(wù)器會將JSP編譯成為servlet后執(zhí)行。這樣做的好處是開發(fā)效率較高，但是在JSP嵌入Java代碼使得前后端邏輯耦合嚴重，前端人員在維護頁面必須要會JSP，使得學(xué)習(xí)成本增高，并且項目上線后維護也十分不便。

2.2 Ajax

Ajax（異步的JavaScript和XML）是一種不需要刷新整個頁面僅對頁面中局部進行刷新的技術(shù)。使用Ajax后對頁面數(shù)據(jù)的更新不需要再刷新整個頁面，只需要后臺提供返回數(shù)據(jù)的API。在前端通過Ajax調(diào)用Api便可以對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行增刪改查等操作。通過這種方式將對請求的調(diào)用工作放在了前端進行，后臺開發(fā)人員不需要關(guān)注頁面，只提供符合要求的API，前端人員只需要根據(jù)后臺開發(fā)的API獲取數(shù)據(jù)即可，這樣將前后臺進行了一定程度的解耦。

2.3 前后端分離框架

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，目前Web項目所需要應(yīng)付的場景和以往有著很大的不同，以往的時候我們將代碼、數(shù)據(jù)庫放在同一個服務(wù)器中，所有的壓力都由一個服務(wù)器承擔(dān)。但目前各個網(wǎng)站訪問量都有了很大的上升。如果還是將所有的應(yīng)用放在一個服務(wù)器中，很容易使得服務(wù)器崩潰，為解決這類問題，現(xiàn)在許多系統(tǒng)都是用集群或者分布式模式，將一個項目部署到多個服務(wù)器或者分為多個子項目分別部署。當(dāng)用戶發(fā)送請求時，走完一個請求的全部流程可能需要經(jīng)過多個服務(wù)器，還存在著請求跨域的問題，如果項目前后端耦合度較高，那么必然使得系統(tǒng)復(fù)雜性上升。為解決這一情況，前后端分離已經(jīng)變成了一種必然的趨勢。

前后端分離是指將前端和后端從之前的相互融合中分離開來，兩者不再共用一個Server，前端作為一個獨立Server存在。這種情況下使得一部分業(yè)務(wù)邏輯轉(zhuǎn)移到前端，后臺通過API將數(shù)據(jù)交給前端后對前端就已經(jīng)是無感知狀態(tài)，后端不再接觸任何的HTML或者模板頁面，前端獲得數(shù)據(jù)后進行業(yè)務(wù)邏輯的處理。

目前市面上流行的前端框架分別為：VueJS，React，Angular，使用這些框架都能很好地實現(xiàn)前后端分離，其中VueJS和Angular都使用了MVVM的開發(fā)模式實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，MVVM是對MVC的一個改進，將其中的View的狀態(tài)和行為進行抽象化，將頁面和業(yè)務(wù)分開。視圖獨立于模型而存在，單獨對視圖或模型修改不會影響對方，同時可以將一些視圖邏輯放到一個ViewModel中，實現(xiàn)邏輯的重用。

3 基于VueJS的學(xué)術(shù)成果展示系統(tǒng)設(shè)計

下面以攀枝花學(xué)院學(xué)術(shù)成果展示系統(tǒng)的設(shè)計為例，分析前后端分離模式在軟件設(shè)計中的應(yīng)用。

3.1 技術(shù)介紹

3.1.1 Node.js

Node.js是一個JavaScript運行時環(huán)境，Node.js是一個事件驅(qū)動I/O服務(wù)端JavaScript環(huán)境，基于Google的V8引擎，V8引擎執(zhí)行Javascript的速度很快。但在本系統(tǒng)中并不直接使用Node.js進行系統(tǒng)開發(fā)，而是使用其提供了NPM工具對前端系統(tǒng)進行打包構(gòu)建。

3.1.2 Vue.js

Vue.js是一套構(gòu)建用戶界面的漸進式框架。其核心只關(guān)注視圖層，并且非常容易學(xué)習(xí)，非常容易與其他庫或已有項目整合。Vue完全有能力驅(qū)動采用單文件組件和Vue生態(tài)系統(tǒng)支持的庫開發(fā)的復(fù)雜單頁應(yīng)用。Vue的目標(biāo)是通過簡單的 API實現(xiàn)響應(yīng)的數(shù)據(jù)綁定和組合的視圖組件。Vue自身不是一個全能框架，它只聚焦于視圖層。在前后端分離的開發(fā)模式下，Vue作為前端框架管理前端的路由以及數(shù)據(jù)信息。這樣就好似前端作為一個系統(tǒng)而存在，即使后期后端需要大范圍的重構(gòu)，只要保證數(shù)據(jù)格式不變，前端將不會有任何影響。

3.2 實現(xiàn)

3.2.1 后臺實現(xiàn)

該系統(tǒng)使用Spring+Springmvc+Mybatis框架搭建而成，后臺系統(tǒng)只對外提供數(shù)據(jù)接口，由前端通過API請求結(jié)構(gòu)，后臺以Json格式的數(shù)據(jù)返回。在本系統(tǒng)中采用3層開發(fā)模式（Controller-Service-Dao），Controller是前端控制器，接收Client發(fā)送的請求并解析URL后將請求轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的邏輯。進入到Service后對請求進行邏輯處理，根據(jù)不同的需求各自處理。如搜索服務(wù)請求solr服務(wù)器，爬蟲則調(diào)用python，其他請求同數(shù)據(jù)庫進行交互。從數(shù)據(jù)源取到數(shù)據(jù)后由Springmvc將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Json格式返回給前端。

3.2.2 前端設(shè)計

該項目采用前后端分離的開發(fā)模式，前端獨立作為一個項目存在，使用Node.js打包構(gòu)建。系統(tǒng)的部分邏輯轉(zhuǎn)移到前端實現(xiàn)，后臺給前端提供數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用基于MVVM模式的VueJS框架，通過其模塊化，雙向數(shù)據(jù)綁定和自定義路由等功能來簡化系統(tǒng)的開發(fā)。

用戶發(fā)送請求后并不是直接對后臺進行請求，而是先轉(zhuǎn)到Vue的路由（Router），由路由決定加載哪一個視圖（View），渲染View的數(shù)據(jù)全部都在ViewModel中保存，當(dāng)需要從后臺獲取數(shù)據(jù)時Model和后臺進行數(shù)據(jù)交互，同時Model也會做一些前端邏輯處理。因為在MVVM模式中View和ViewModel是雙向綁定的，所以對ViewModel中數(shù)據(jù)的更新會直接更新View。

（1）創(chuàng)建項目結(jié)構(gòu)。

在項目路徑下創(chuàng)建public文件夾，在public文件夾下創(chuàng)建package.json文件。在該文件中列出需要的庫信息，在終端鍵入：npm install，npm會自動下載我們需要的庫文件，下載好后會在當(dāng)前文件夾下生成一個node_modules文件夾，庫文件放在該文件夾中。在public文件夾下創(chuàng)建src文件夾，用于存放項目的代碼文件。

（2）請求數(shù)據(jù)。

在src目錄下創(chuàng)建router.js文件，在該文件中編寫前端路由規(guī)則，導(dǎo)入Vue的路由組件，前端路由都從router.js開始，vue-router解析url后根據(jù)router.js文件的路由規(guī)則加載組件，在該組件中從后臺請求數(shù)據(jù)，同時可以做一些其他的業(yè)務(wù)邏輯操作。

在加載到數(shù)據(jù)后，因為Vue中View和ViewModel是雙向綁定，所以只需要更新ViewModel即可更新View，Vue提供了進行綁定的關(guān)鍵字，只需在HTML中的標(biāo)簽上使用綁定的關(guān)鍵字即可實現(xiàn)雙向綁定。從后臺獲取到數(shù)據(jù)后通過vue的事件驅(qū)動即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加載和其他操作，而不需要由程序員主動操作DOM，使得前端項目結(jié)構(gòu)十分清晰。本項目中使用Node.js的npm工具打包，在開發(fā)好后，通過在終端使用npm install命令即可對前端打包完成，將前后端代碼分別部署相互不產(chǎn)生干擾。

4 結(jié)語

本文介紹了軟件開發(fā)中前后端模式的基本歷程，并以一種基于前后端分離的成果展示系統(tǒng)為例介紹了前后端分離的基本結(jié)構(gòu)。軟件開發(fā)中前后端進行分離后由后端提供數(shù)據(jù)然后前端來進行渲染使得項目分工明確，開發(fā)過程中前后端可以各自測試已經(jīng)完成的功能，最后將前后端進行對接，有效地提升開發(fā)效率。但同時需要注意的是由于前后端分離技術(shù)目前還不是十分成熟，并且由于在前端進行頁面渲染也不利于搜索引擎優(yōu)化（Search Engine Optimization，SEO），所以我們在選擇開發(fā)模式時應(yīng)根據(jù)項目需求決定，同時也應(yīng)多嘗試前后端分離的模式，促進前后端分離模式趨于成熟。