前后端分离的思考与实践（一）
也谈基于 Node.js 的全栈式开发（基于 Node.js 的前后端分离）
前言
为了解决传统 Web 开发模式带来的各种问题，我们进行了许多尝试，但由于前/后端的物理鸿沟，尝试的方案都大同小异。痛定思痛，今天我们重新思考了“前后端”的定义，引入前端同学都熟悉的 Node.js，试图探索一条全新的前后端分离模式。
随着不同终端（Pad/Mobile/PC）的兴起，对开发人员的要求越来越高，纯浏览器端的响应式已经不能满足用户体验的高要求，我们往往需要针对不同的终端开发定制的版本。为了提升开发效率，前后端分离的需求越来越被重视，后端负责业务/数据接口，前端负责展现/交互逻辑，同一份数据接口，我们可以定制开发多个版本。
这个话题最近被讨论得比较多，阿里有些 BU 也在进行一些尝试。讨论了很久之后，我们团队决定探索一套基于 Node.js 的前后端分离方案，过程中有一些不断变化的认识以及思考，记录在这里，也希望看到的同学参与讨论，帮我们完善。
一、什么是前后端分离？
最开始组内讨论的过程中我发现，每个人对前后端分离的理解不一样，为了保证能在同一个频道讨论，先就什么是”前后端分离”达成一致。
大家一致认同的前后端分离的例子就是 SPA(Single Page Application)，所有用到的展现数据都是后端通过异步接口（AJAX/JSONP）的方式提供的，前端只管展现。
从某种意义上来说，SPA 确实做到了前后端分离，但这种方式存在两个问题：
- WEB 服务中，SPA 类占的比例很少。很多场景下还有同步/同步+异步混合的模式，SPA 不能作为一种通用的解决方案。
- 现阶段的 SPA 开发模式，接口通常是按照展现逻辑来提供的，有时候为了提高效率，后端会帮我们处理一些展现逻辑，这就意味着后端还是涉足了 View 层的工作，不是真正的前后端分离。
SPA 式的前后端分离，是从物理层做区分（认为只要是客户端的就是前端，服务器端的就是后端），这种分法已经无法满足我们前后端分离的需求，我们认为从职责上划分才能满足目前我们的使用场景：
- 前端：负责 View 和 Controller 层。
- 后端：只负责 Model 层，业务处理/数据等。
为什么去做这种职责的划分，后面会继续探讨。
二、为什么要前后端分离？
关于这个问题，玉伯的文章《Web 研发模式演变》中解释得非常全面，我们再大概理一下：
2.1 现有开发模式的适用场景
玉伯提到的几种开发模式，各有各的适用场景，没有哪一种完全取代另外一种。
- 比如后端为主的 MVC，做一些同步展现的业务效率很高，但是遇到同步异步结合的页面，与后端开发沟通起来就会比较麻烦。
- AJAX 为主 SPA 型开发模式，比较适合开发 APP 类型的场景，但是只适合做 APP，因为 SEO 等问题不好解决，对于很多类型的系统，这种开发方式也过重。
2.2 前后端职责不清
在业务逻辑复杂的系统里，我们最怕维护前后端混杂在一起的代码，因为没有约束，M-V-C每一层都可能出现别的层的代码，日积月累，完全没有维护性可言。
虽然前后端分离没办法完全解决这种问题，但是可以大大缓解。因为从物理层次上保证了你不可能这么做。
2.3 开发效率问题
淘宝的 Web 基本上都是基于 MVC 框架 webx，架构决定了前端只能依赖后端。
所以我们的开发模式依然是，前端写好静态 demo，后端翻译成 VM 模版，这种模式的问题就不说了，被吐槽了很久。
直接基于后端环境开发也很痛苦，配置安装使用都很麻烦。
为了解决这个问题，我们发明了各种工具，比如 VMarket，但是前端还是要写 VM，而且依赖后端数据，效率依然不高。
另外，后端也没法摆脱对展现的强关注，从而专心于业务逻辑层的开发。
2.4 对前端发挥的局限
性能优化如果只在前端做空间非常有限，于是我们经常需要后端合作才能碰撞出火花，但由于后端框架限制，我们很难使用 Comet、Bigpipe 等技术方案来优化性能。
为了解决以上提到的一些问题，我们进行了很多尝试，开发了各种工具，但始终没有太多起色，主要是因为我们只能在后端给我们划分的那一小块空间去发挥。只有真正做到前后端分离，我们才能彻底解决以上问题。
三、怎么做前后端分离？
怎么做前后端分离，其实第一节中已经有了答案：
- 前端：负责 View 和 Controller 层。
- 后端：负责 Model 层，业务处理/数据等。
试想一下，如果前端掌握了 Controller，我们可以做 URL design，我们可以根据场景决定在服务端同步渲染，还是根据 View 层数据输出 JSON 数据，我们还可以根据表现层需求很容易的做 Bigpipe，Comet，Socket 等等，完全是需求决定使用方式。
3.1 基于NodeJS“全栈”式开发
如果想实现上图的分层，就必然需要一种web服务帮我们实现以前后端做的事情，于是就有了标题提到的“基于NodeJS的全栈式开发”。
这张图看起来简单而且很好理解，但没尝试过，会有很多疑问。
- SPA 模式中，后端已供了所需的数据接口，View 前端已经可以控制，为什么要多加 Node.js 这一层？
- 多加一层，性能怎么样？
- 多加一层，前端的工作量是不是增加了？
- 多加一层就多一层风险，怎么破？
- Node.js 什么都能做，为什么还要 Java？
这些问题要说清楚不容易，下面说下我的认识过程。
3.2 为什么要增加一层 Node.js？
现阶段我们主要以后端 MVC 的模式进行开发，这种模式严重阻碍了前端开发效率，也让后端不能专注于业务开发。
解决方案是让前端能控制 Controller 层，但是如果在现有技术体系下很难做到，因为不可能让所有前端都学 Java，安装后端的开发环境，写 VM。
Node.js 就能很好的解决这个问题，我们无需学习一门新的语言，就能做到以前开发帮我们做的事情，一切都显得那么自然。
3.3 性能问题
分层就涉及每层之间的通讯，肯定会有一定的性能损耗。但是合理的分层能让职责清晰、也方便协作，会大大提高开发效率。分层带来的损失，一定能在其他方面的收益弥补回来。
另外，一旦决定分层，我们可以通过优化通讯方式、通讯协议，尽可能把损耗降到最低。
举个例子：
淘宝宝贝详情页静态化之后，还是有不少需要实时获取的信息，比如物流、促销等等，因为这些信息在不同业务系统中，所以需要前端发送 5，6 个异步请求来回填这些内容。
有了 Node.js 之后，前端可以在 Node.js 中去代理这 5 个异步请求，还能很容易的做 Bigpipe，这块的优化能让整个渲染效率提升很多。
可能在 PC 上你觉得发 5、6 个异步请求也没什么，但是在无线端，在客户手机上建立一个 HTTP 请求开销很大，有了这个优化，性能一下提升好几倍。
淘宝详情基于 Node.js 的优化我们正在进行中，上线之后我会分享一下优化的过程。
3.4 前端的工作量是否增加了？
相对于只切页面/做 demo，肯定是增加了一点，但是当前模式下有联调、沟通环节，这个过程非常花时间，也容易出 bug，还很难维护。所以，虽然工作量会增加一点，但是总体开发效率会提升很多。
另外，测试成本可以节省很多。以前开发的接口都是针对表现层的，很难写测试用例。如果做了前后端分离，甚至测试都可以分开，一拨人专门测试接口，一拨人专注测试 UI（这部分工作甚至可以用工具代替）。
3.5 增加 Node.js 层带来的风险怎么控制？
随着 Node.js 大规模使用，系统/运维/安全部门的同学也一定会加入到基础建设中，他们会帮助我们去完善各个环节可能出现的问题，保障系的稳定性。
3.6 Node.js 什么都能做，为什么还要 Java？
我们的初衷是做前后端分离，如果考虑这个问题就有点违背我们的初衷了。即使用 Node.js 替代 Java，我们也没办法保证不出现今天遇到的种种问题，比如职责不清。我们的目的是分层开发，专业的人，专注做专业的事。基于 Java 的基础架构已经非常强大而且稳定，而且更适合做现在架构的事情。
四、淘宝基于 Node.js 的前后端分离
上图是我理解的淘宝基于 Node.js 的前后端分离分层，以及 Node.js 的职责范围。简单解释下：
- 最上端是服务端，就是我们常说的后端。后端对于我们来说，就是一个接口的集合，服务端提供各种各样的接口供我们使用。因为有 Node.js 层，也不用局限是什么形式的服务。对于后端开发来说，他们只用关心业务代码的接口实现。
- 服务端下面是 Node.js 应用。
- Node.js 应用中有一层 Model Proxy 与服务端进行通讯。这一层主要目前是抹平我们对不同接口的调用方式，封装一些 View 层需要的 Model。
- Node.js 层还能轻松实现原来 vmcommon, tms（引用淘宝内容管理系统）等需求。
- Node.js 层要使用什么框架由开发者自己决定。不过推荐使用 Express + XTemplate 的组合，XTemplate 能做到前后端公用。
- 怎么用 Node.js 大家自己决定，但是令人兴奋的是，我们终于可以使用 Node.js 轻松实现我们想要的输出方式： JSON/JSONP/RESTful/HTML/BigPipe/Comet/Socket/同步、异步，想怎么整就怎么整，完全根据你的场景决定。
- 浏览器层在我们这个架构中没有变化，也不希望因为引入 Node.js 改变你以前在浏览器中开发的认知。
- 引入 Node.js，只是把本该就前端控制的部分交由前端掌控。
这种模式我们已经有两个项目在开发中，虽然还没上线，但是无论是在开发效率，还是在性能优化方面，我们都已经尝到了甜头。
五、我们还需要要做什么？
- 把 Node.js 的开发流程集成到淘宝现有的 SCM 流程中。
- 基础设施建设，比如 session, logger 等通用模块。
- 最佳开发实践
- 线上成功案例
- 大家对 Node.js 前后端分离概念的认识
- 安全
- 性能
- …
技术上不会有太多需要去创新和研究的，已经有非常多现成的积累。其实关键是一些流程的打通和通用解决方案的积累，相信随着更多的项目实践，这块慢慢会变成一个稳定的流程。
六、“中途岛”
虽然“基于 Node.js 的全栈式开发”模式很让人兴奋，但是把基于 Node.js 的全栈开发变成一个稳定，让大家都能接受的东西还有很多路要走，我们正在进行的“中途岛”项目就是为了解决这个问题。虽然我们起步不久，但是离目标已经越来越近！！
PS:此文共6篇，先转这一篇，mark一下，用的时候再去看~
from:http://taobaofed.org/blog/2014/04/05/practice-of-separation-of-front-end-from-back-end/