前后端分离已成为互联网项目开发的业界标准使用方式，通过nginx+tomcat的方式（也可以中间加一个node.js）有效的进行解耦，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。核心思想是前端HTML页面通过AJAX调用后端的RESTFUL API接口并使用JSON数据进行交互。

1 前后端分离的三个方面改变

  • 交互形式
  • 代码组织形式
  • 开发模式与流程

1.1 交互形式

  • 前后端不分离：后端将数据和页面组装、渲染好了之后，向浏览器输出最终的html；浏览器接收到后会解析html，解析引入的css、执行js脚本，完成最终的页面展示。
  • 前后端分离：后端只需要和前端约定好接收以及返回的数据格式（一般用JSON格式），向前端提供API接口。前端就可以通过HTTP请求调用API的方式进行交互。前端获取到数据后，进行页面组装、渲染，最终在浏览器呈现。

1.2 代码组成形式

  • 前后端不分离：在web应用早期的时候，前端页面以及后台业务数据处理的代码都放在一个工程下，甚至放在同一目录下，前端页面夹杂着后端代码。前、后端开发工程师都需要把整套代码导入开发工具才能开发。此阶段下前后端代码以及工作耦合度太高，前端不能独立开发和测试，后端人员也要依赖前端完成页面后才能完成开发。最糟糕的情况是前端工程师需要会后端模板技术（jsp），后端工程师还要会点前端技术，需要口头说明页面数据接口，才能配合完成开发。否则前端只能当一个“切图仔”，只输出HTML、CSS、以及很少量与业务逻辑无关的js；然后由后端转化为后端jsp，并且还要写业务的js代码。
  • 前后端分离：前后端代码放在不同的工程下，前端代码可以独立开发，通过mock/easy-mock技术模拟后端API服务可以独立运行、测试；后端代码也可以独立开发，运行、测试，通过swagger技术能自动生成API文档供前端阅读，还可以进行自动化接口测试，保证API的可用性，降低集成风险。

1.3 开发模式与流程

  • 前后端不分离：在项目开发阶段，前端根据原型和UI设计稿，编写HTML、CSS以及少量与业务无关的js（纯效果那些），完成后交给后台人员，后台人员将HTML转为jsp，并通过JSP的模板语法进行数据绑定以及一些逻辑操作。后台完成后，将全部代码打包，包含前端代码、后端代码打成一个war，然后部署到同一台服务器运行。顶多做一下动静分离，也就是把图片、css、js分开部署到nginx。
  • 前后端分离：实现前后端分离之后，前端根据原型和UI设计稿编写HTML、CSS以及少量与业务无关的 js（纯效果那些），后端也同时根据原型进行API设计，并与前端协定API数据规范。等到后台API完成，或仅仅是API数据规范设定完成之后。前端即可通过HTTP调用API，或通过mock数据完成数据组装以及业务逻辑编写。前后端可以并行，或者前端先行于后端开发了。

2 前后端架构的三个时期

2.1 未分离时期

早期主要使用MVC框架，Jsp+Servlet的结构图如下：

  • 所有的请求都被发送给作为控制器的Servlet，它接受请求，并根据请求信息将它们分发给适当的JSP来响应。同时，Servlet还根据JSP的需求生成JavaBeans的实例并输出给JSP环境。JSP可以通过直接调用方法或使用UseBean的自定义标签得到JavaBeans中的数据。
  • 需要说明的是，这个View还可以采用 Velocity、Freemaker 等模板引擎。使用了这些模板引擎，可以使得开发过程中的人员分工更加明确，还能提高开发效率。

这种架构下的开发模式有两种：

2.2半分离时期

  • 前后端半分离，前端负责开发页面，通过接口（Ajax）获取数据，采用Dom操作对页面进行数据绑定，最终是由前端把页面渲染出来。这也就是Ajax与SPA应用（单页应用）结合的方式。

步骤如下：

  • 1 . 浏览器请求，CDN返回HTML页面；
  • 2 . HTML中的JS代码以Ajax方式请求后台的Restful接口；
  • 3 . 接口返回Json数据，页面解析Json数据，通过Dom操作渲染页面；

WEB工作流程是：

  • 1、打开web，加载基本资源，如CSS，JS等；
  • 2、发起一个Ajax请求再到服务端请求数据，同时展示loading；
  • 3、得到json格式的数据后再根据逻辑选择模板渲染出DOM字符串；
  • 4、将DOM字符串插入页面中web view渲染出DOM结构；

为什么是半分离状态：

  • 因为不是所有页面都是单页面应用，在多页面应用的情况下，前端因为没有掌握controller层，前端需要跟后端讨论，我们这个页面是要同步输出呢，还是异步Json渲染呢？而且，即使在这一时期，通常也是一个工程师搞定前后端所有工作。因此，在这一阶段，只能算半分离。

半分离模式的缺点：

  • JS存在大量冗余，在业务复杂的情况下，页面的渲染部分的代码，非常复杂；
  • 在Json返回的数据量比较大的情况下，渲染的十分缓慢，会出现页面卡顿的情况；
  • SEO（ Search Engine Optimization，即搜索引擎优化）非常不方便，由于搜索引擎的爬虫无法爬下JS异步渲染的数据，导致这样的页面，SEO会存在一定的问题；
  • 资源消耗严重，在业务复杂的情况下，一个页面可能要发起多次HTTP请求才能将页面渲染完毕。可能有人不服，觉得PC端建立多次HTTP请求也没啥。那你考虑过移动端么，知道移动端建立一次HTTP请求需要消耗多少资源么？

2.3分离时代

  • 2 . 响应速度提升：我们有时候，会遇到后端返回给前端的数据太简单了，前端需要对这些数据进行逻辑运算。那么在数据量比较小的时候，对其做运算分组等操作，并无影响。但是当数据量大的时候，会有明显的卡顿效果。这时候，node中间层其实可以将很多这样的代码放入node层处理、也可以替后端分担一些简单的逻辑、又可以用模板引擎自己掌握前台的输出。这样做灵活度、响应度都大大提升。
  • 3 . 性能得到提升：大家应该都知道单一职责原则。从该角度来看，我们，请求一个页面，可能要响应很多个后端接口，请求变多了，自然速度就变慢了，这种现象在mobile端更加严重。采用node作为中间层，将页面所需要的多个后端数据，直接在内网阶段就拼装好，再统一返回给前端，会得到更好的性能。
  • 4 . 异步与模板统一：淘宝首页就是被几十个HTML片段（每个片段一个文件）拼装成，之前PHP同步include这几十个片段，一定是串行的，Node可以异步，读文件可以并行，一旦这些片段中也包含业务逻辑，异步的优势就很明显了，真正做到哪个文件先渲染完就先输出显示。前端机的文件系统越复杂，页面的组成片段越多，这种异步的提速效果就越明显。前后端模板统一在无线领域很有用，PC页面和WIFI场景下的页面适合前端渲染（后端数据Ajax到前端），2G、3G弱网络环境适合后端渲染（数据随页面吐给前端），所以同样的模板，在不同的条件下走不同的渲染渠道，模板只需一次开发。

3 前后端分离的好处

  • 为优质产品打造精益团队：通过将开发团队前后端分离化，让前后端工程师只需要专注于前端或后端的开发工作，是的前后端工程师实现自治，培养其独特的技术特性，然后构建出一个全栈式的精益开发团队。
  • 提升开发效率：前后端分离以后，可以实现前后端代码的解耦，只要前后端沟通约定好应用所需接口以及接口参数，便可以开始并行开发，无需等待对方的开发工作结束。与此同时，即使需求发生变更，只要接口与数据格式不变，后端开发人员就不需要修改代码，只要前端进行变动即可。如此一来整个应用的开发效率必然会有质的提升。
  • 完美应对复杂多变的前端需求：如果开发团队能完成前后端分离的转型，打造优秀的前后端团队，开发独立化，让开发人员做到专注专精，开发能力必然会有所提升，能够完美应对各种复杂多变的前端需求。
  • 增强代码可维护性：前后端分离后，应用的代码不再是前后端混合，只有在运行期才会有调用依赖关系。应用代码将会变得整洁清晰，不论是代码阅读还是代码维护都会比以前轻松。

4前后端分离架构方案

实现前后端分离，主要是前端的技术架构变化较大，后端主要变为restfull 风格API，然后加上Swagger技术自动生成在线接口文档。

常用前端技术架构：

  • 传统SPA
  • 服务端渲染SSR

4.1 传统SPA

  • 传统SPA指的是单页面应用，也就是整个网站只有一个页面，所有功能都通过这一个页面来呈现。因为一个人的肉眼，某一个时间点看一个页面，既然如此何必要不同功能做多个页面呢？只保留一个页面作为模板，然后通过路由跳转来更新这个模板页面的内容不就可以了吗？确实如此，现在通过 react 全家桶、vue全家桶，模块化、路由、wabpack等技术轻而易举就能实现一个单页面应用。

单页面应用的运行流程:

  • 1. 用户通过浏览器访问网站url
  • 2. 单页面的html文件（index.html）被下载到浏览器，接着下载html里面引用的css，js。
  • 3. css，js下载到浏览器完成之后，浏览器开始解析执行js向后端服务异步请求数据。
  • 4. 请求数据完成后，进行数据绑定、渲染，最终在用户浏览器呈现完整的页面。

4.2 服务端渲染

  • 服务端渲染的方案指的是数据绑定，渲染等工作都放在服务端完成，服务端向浏览器输出最终的html。大家看完这个是不是有个疑问，这不是又回到了前后端不分离的时代了吗？答案是否定的，因为这里的服务端是用来执行前端数据绑定、渲染的，也就是把浏览器的一部分工作分担到了服务端。而目前具备这只种能力的服务端是NodeJs服务端。
  • 它的原理其实就是在浏览器与前端代码中间插入了一个NodeJs服务端。浏览器请求前端页面时，会先经过NodeJS服务端，由NodeJs去读取前端页面，并执行异步后端API，获取到数据后进行页面数据绑定，渲染等工作，完成一个最终的html然后返回浏览器，最后浏览器进行展示。

使用服务器端渲染 (SSR) 时还需要有一些权衡之处：

  • 开发条件所限。浏览器特定的代码，只能在某些生命周期钩子函数 (lifecycle hook) 中使用；一些外部扩展库 (external library) 可能需要特殊处理，才能在服务器渲染应用程序中运行。
  • 涉及构建设置和部署的更多要求。与可以部署在任何静态文件服务器上的完全静态单页面应用程序 (SPA) 不同，服务器渲染应用程序，需要处于 Node.js server 运行环境。
  • 更多的服务器端负载。在 Node.js 中渲染完整的应用程序，显然会比仅仅提供静态文件的 server 更加大量占用 CPU 资源 (CPU-intensive – CPU 密集)，因此如果你预料在高流量环境 (high traffic) 下使用，请准备相应的服务器负载，并明智地采用缓存策略。

服务端渲染应用的运行流程：

  • 1. 用户通过浏览器访问网站url
  • 2. NodeJS服务端接收到请求，读取到对应的前端html，css，js。
  • 3. NodeJS解析执行js向后端API异步请求数据。
  • 4. NodeJs请求数据完成之后，进行数据绑定、渲染，得到一个最终的html。
  • 5. xNodeJs向浏览器输出html，浏览器进行展示。

4.3 SPA与服务端渲染方案对比

单页面渲染（SPA）

  • 优点：是开发简单，部署简单。
  • 缺点：是首次加载较慢，需要较好的网络，不友好的SEO（Search English Optimization，搜索引擎优化）。

服务器端渲染 (SSR)

与SPA对比优点：

  • 更好的 SEO，由于搜索引擎爬虫抓取工具可以直接查看完全渲染的页面。
  • 更快的内容到达时间 (time-to-content)，特别是对于缓慢的网络情况或运行缓慢的设备。

4.4预渲染技术

  • 如果你调研服务器端渲染 (SSR) 只是用来改善少数营销页面（例如 /, /about, /contact 等）的 SEO，那么你可能需要预渲染。无需使用 web 服务器实时动态编译 HTML，而是使用预渲染方式，在构建时 (build time) 简单地生成针对特定路由的静态 HTML 文件。优点是设置预渲染更简单，并可以将你的前端作为一个完全静态的站点。
  • 如果你使用 webpack，你可以使用 prerender-spa-plugin 轻松地添加预渲染。它已经被 Vue 应用程序广泛测试 – 事实上，作者是 Vue 核心团队的成员。

5 前后端分离技术选型

  • artTemplate + bootstrap（不推荐， 不算完全前后端分离）
  • vue全家桶（推荐）
  • react全家桶 （推荐，生态全）

参考：前后端分离方案以及技术选型

参考：前后端分离架构概述