基於NodeJS的前後端分離的思考與實踐（一）全端式開發_node.js

前言

為了解決傳統Web開發模式帶來的各種問題，我們進行了許多嘗試，但由於前/後端的物理鴻溝，嘗試的方案都大同小異。痛定思痛，今天我們重新思考了「前後端」的定義，引入前端同學都熟悉的NodeJS，試圖探索一條全新的前後端分離模式。

隨著不同終端(Pad/Mobile/PC)的興起，對開發人員的要求越來越高，純瀏覽器端的響應式已經無法滿足使用者體驗的高要求，我們往往需要針對不同的終端開發客製化的版本。為了提升開發效率，前後端分離的需求越來越被重視，後端負責業務/數據接口，前端負責展現/交互邏輯，同一份數據接口，我們可以定制開發多個版本。

這個主題最近被討論得比較多，阿里有些BU也在進行一些嘗試。討論了很久之後，我們團隊決定探索一套基於NodeJS的前後端分離方案，過程中有一些不斷變化的認識以及思考，記錄在這裡，也希望看到的同學參與討論，幫我們完善。

一、什麼是前後端分離？

最開始組內討論的過程中我發現，每個人對前後端分離的理解不一樣，為了保證能在同一個頻道討論，先就什麼是」前後端分離」達成一致。

大家一致認同的前後端分離的例子就是SPA(Single-page application)，所有用到的展現資料都是後端透過非同步介面(AJAX/JSONP)的方式提供的，前端只管展現。
從某種意義上來說，SPA確實做到了前後端分離，但這種方式有兩個問題：

WEB服務中，SPA類佔的比例很少。很多場景下還有同步/同步 非同步混合的模式，SPA不能作為通用的解決方案。
現階段的SPA開發模式，介面通常是按照展現邏輯來提供的，有時候為了提高效率，後端會幫我們處理一些展現邏輯，這意味著後端還是涉足了View層的工作，不是真正的前後端分離。
SPA式的前後端分離，是從物理層做區分（認為只要是客戶端的就是前端，伺服器端的就是後端），這種分法已經無法滿足我們前後端分離的需求，我們認為從職責上劃分才能滿足目前我們的使用場景：

前端：負責View和Controller層。
後端：只負責Model層，業務處理/資料等。
為什麼去做這種職責的劃分，後面會繼續探討。

二、為什麼要前後端分離？

關於這個問題，玉伯的文章Web研發模式演變中解釋得非常全面，我們大概理一下：

2.1 現有開發模式的適用場景

玉伯提到的幾種開發模式，各有各的適用場景，沒有哪一種完全取代另一種。

例如後端為主的MVC，做一些同步展現的業務效率很高，但是遇到同步異步結合的頁面，與後端開發溝通起來就會比較麻煩。
Ajax為主SPA型開發模式，比較適合開發APP類型的場景，但只適合做APP，因為SEO等問題不好解決，對於許多類型的系統，這種開發方式也過重。
2.2 前後端職責不清

在業務邏輯複雜的系統裡，我們最怕維護前後端混雜在一起的程式碼，因為沒有約束，M-V-C每一層都可能出現別的層的程式碼，日積月累，完全沒有維護性可言。
雖然前後端分離沒辦法完全解決這種問題，但可以大大緩解。因為從物理層次保證了你不可能這麼做。

2.3 開發效率問題

淘寶的Web基本上都是基於MVC框架webx，架構決定了前端只能依賴後端。
所以我們的開發模式依然是，前端寫好靜態demo，後端翻譯成VM模版，這種模式的問題就不說了，被吐槽很久了。
直接基於後端環境開發也很痛苦，配置安裝使用都很麻煩。為了解決這個問題，我們發明了各種工具，像是VMarket，但前端還是要寫VM，而且依賴後端數據，效率依然不高。
另外，後端也沒辦法擺脫對展現的強烈關注，從而專心於業務邏輯層的開發。

2.4 對前端發揮的限制

效能最佳化如果只在前端做空間非常有限，於是我們經常需要後端合作才能碰撞出火花，但由於後端框架限制，我們很難使用Comet、Bigpipe等技術方案來優化效能。

為了解決以上提到的一些問題，我們進行了很多嘗試，開發了各種工具，但始終沒有太多起色，主要是因為我們只能在後端給我們劃分的那一小塊空間去發揮。只有真正做到前後端分離，我們才能徹底解決以上問題。

三、怎麼做前後端分離？

怎麼做前後端分離，其實第一節已經有答案了：

前端：負責View和Controller層。
後端：負責Model層，業務處理/資料等。

試想一下，如果前端掌握了Controller，我們可以做url design，我們可以根據場景決定在服務端同步渲染，還是根據view層數據輸出json數據，我們還可以根據表現層需求很容易的做Bigpipe,Comet, Socket等等，完全是需求決定使用方式。

3.1 基於NodeJS「全端」式開發

如果想實現上圖的分層，就必然需要一種web服務幫我們實現以前後端做的事情，於是就有了標題提到的「基於NodeJS的全棧式開發」

這張圖看起來簡單而且很好理解，但沒嘗試過，會有很多疑問。

SPA模式中，後端已供了所需的資料接口，view前端已經可以控制，為什麼要多加NodeJS這一層？
多加一層，性能怎麼樣？
多加一層，前端的工作量是不是增加了？
多加一層就多一層風險，怎麼破？
NodeJS什麼都能做，為什麼還要JAVA？
這些問題要說清楚不容易，下面說下我的認識過程。

3.2 為什麼要增加一層NodeJS？

現階段我們主要以後端MVC的模式進行開發，這種模式嚴重阻礙了前端開發效率，也讓後端不能專注於業務開發。
解決方案是讓前端能控制Controller層，但如果在現有技術體系下很難做到，因為不可能讓所有前端都學java，安裝後端的開發環境，寫VM。
NodeJS就能很好的解決這個問題，我們無需學習一門新的語言，就能做到以前開發幫我們做的事情，一切都顯得那麼自然。

3.3 效能問題

分層就涉及每層之間的通訊，一定會有一定的效能損耗。但合理的分層能讓職責清晰、也方便協作，會大大提升開發效率。分層帶來的損失，一定能在其他方面的收益彌補回來。
另外，一旦決定分層，我們可以透過優化通訊方式、通訊協議，盡可能把損耗降到最低。

舉例：
淘寶寶貝詳情頁靜態化之後，還是有不少需要即時取得的訊息，例如物流、促銷等等，因為這些資訊在不同業務系統中，所以需要前端發送5，6個非同步請求來回填這些內容。
有了NodeJS之後，前端可以在NodeJS中去代理這5個非同步請求，還能很容易的做Bigpipe,這塊的優化能讓整個渲染效率提升很多。
可能在PC上你覺得發5,6個非同步請求也沒什麼，但是在無線端，在客戶手機上建立一個HTTP請求開銷很大，有了這個優化，性能一下提升好幾倍。

淘寶詳情基於NodeJS的優化我們正在進行中，上線之後我會分享一下優化的過程。

3.4 前端的工作量是否增加了？

相對於只切頁面/做demo，肯定是增加了一點，但是當前模式下有聯調、溝通環節，這個過程非常花時間，也容易出bug，還很難維護。
所以，雖然工作量會增加一點，但是整體開發效率會提升很多。

另外，測試成本可以節省很多。以前開發的介面都是針對錶現層的，很難寫測試案例。如果做了前後端分離，甚至測試都可以分開，一撥人專門測試接口，一撥人專注測試UI（這部分工作甚至可以用工具代替）。

3.5 增加Node層帶來的風險怎麼控制？

隨著Node大規模使用，系統/維運/安全部門的同學也一定會加入到基礎建設中，他們會幫助我們去完善各個環節可能出現的問題，保障系的穩定性。

3.6 Node什麼都能做，為什麼還要JAVA？

我們的初衷是做前後端分離，如果考慮這個問題就有點違背我們的初衷了。即使用Node取代Java，我們也沒辦法保證不出現今天遇到的種種問題，例如職責不清楚。我們的目的是分層開發，專業的人，專注做專業的事。基於JAVA的基礎架構已經非常強大且穩定，而且更適合做現在架構的事情。

四、淘寶基於Node的前後端分離

上圖是我理解的淘寶是基於Node的前後端分離分層，以及Node的職責範圍。簡單解釋下：

最上端是服務端，就是我們常說的後端。後端對我們來說，就是一個介面的集合，服務端提供各種各樣的介面供我們使用。因為有Node層，也不用限制是什麼形式的服務。對於後端開發來說，他們只用關心業務程式碼的介面實作。
服務端下面是Node應用。
Node應用程式中有一層Model Proxy與服務端進行通訊。這一層主要目前是抹平我們對不同介面的呼叫方式，封裝一些view層所需的Model。
Node層還能輕鬆實現原廠vmcommon,tms（引用淘寶內容管理系統）等需求。
Node層要使用什麼框架由開發者自己決定。不過建議使用express xTemplate的組合，xTemplate能做到前後端公用。
怎麼用Node大家自己決定，但令人興奮的是，我們終於可以用Node輕鬆實現我們想要的輸出方式:JSON/JSONP/RESTful/HTML/BigPipe/Comet/Socket/同步、異步，想怎麼整就怎麼整，完全根據你的場景決定。
瀏覽器層在我們這個架構中沒有變化，也不希望因為引入Node改變你以前在瀏覽器中開發的認知。
引入Node，只是把本該就前端控制的部分交由前端掌控。
這種模式我們已經有兩個專案在開發中，雖然還沒上線，但是無論是在開發效率，還是在性能優化方面，我們都已經嚐到了甜頭。

五、我們還需要要做什麼？

把Node的開發流程整合到淘寶現有的SCM流程中。
基礎建設，例如session,logger等通用模組。
最佳開發實務
線上成功案例
大家對Node前後端分離概念的認知
安全
性能
…
技術上不會有太多需要去創新和研究的，已經有非常多現成的累積。其實關鍵是一些流程的打通和通用解決方案的積累，相信隨著更多的專案實踐，這塊慢慢會變成一個穩定的流程。

六、「中途島」

雖然「基於NodeJS的全棧式開發」模式很讓人興奮，但是把基於Node的全棧開發變成一個穩定，讓大家都能接受的東西還有很多路要走，我們正在進行的「中途島」計畫就是為了解決這個問題。雖然我們起步不久，但離目標已經越來越近！ ！