Разработка веб-сайтов и приложений

Введение

Веб-разработка – это работа, связанная с созданием веб-сайта для Интернета (World Wide Web) или интрасети (частной сети). Веб-разработка может варьироваться от создания простой статической страницы с обычным текстом до сложных веб-приложений, систем электронной коммерции и социальных сетей. Более полный перечень задач, к которым обычно относится веб-разработка, может включать веб-инженерию, веб-дизайн, разработку веб-контента, взаимодействие с клиентами, клиентскую и серверную разработку, настройку безопасности веб-сервера и сети, а также разработку электронной коммерции. Среди веб-специалистов термин "веб-разработка" обычно относится к основным, не связанным с дизайном аспектам создания веб-сайтов: написанию разметки и кодированию. Веб-разработка может использовать системы управления контентом (CMS) для упрощения внесения изменений в контент и обеспечения доступа к ним с использованием базовых технических навыков. В крупных организациях и компаниях команды веб-разработчиков могут состоять из сотен человек (веб-разработчиков) и следовать стандартным методологиям, таким как Agile, при разработке веб-сайтов. Front-end разработчики отвечают за поведение и визуальное оформление, которое выполняется в браузере пользователя, а back-end разработчики – за работу серверов. С момента коммерциализации сети Интернет эта отрасль стремительно развивалась и стала одной из наиболее востребованных технологий.

Источник/ Веб 1.0

Тим Бернерс-Ли создал Всемирную паутину в 1989 году в ЦЕРН. Главной целью разработки Web было удовлетворение потребностей в автоматизированном обмене информацией среди ученых и специалистов, связанных с различными институтами и международными организациями. Как следствие, в 1993 году был разработан HTML. Web 1.0 описывается как первая парадигма, в которой пользователи могли только просматривать контент и предоставлять ограниченный объем информации. Основными протоколами Web 1.0 были HTTP, HTML и URI.

Веб 2.0

Web 2.0, термин, популяризированный Дейлом Догерти, тогдашним вице-президентом O'Reilly, на конференции 2004 года с Media Live, ознаменовал изменение в использовании интернета с акцентом на интерактивность. Web 2.0 привел к повышению вовлеченности пользователей и развитию коммуникаций. Он эволюционировал от статической, предназначенной только для чтения модели Web 1.0 и превратился в интегрированную сеть для взаимодействия и обмена информацией. Его часто описывают как онлайн-сеть, ориентированную на пользователя, с возможностью чтения и записи данных. Архитектура Web 2.0 часто рассматривается как "основа интернета", использующая стандартизированные XML-теги (Extensible Markup Language) для обеспечения потока информации из независимых платформ и онлайн-баз данных.

Государственное управление

Управление состоянием веб-приложения для обеспечения согласованности данных и отзывчивости. Библиотеки управления состоянием, такие как Redux (для React) или Vuex (для Vue.js), играют важную роль в сложных приложениях.

Разработка бэк-энда

Разработка серверной части включает в себя создание серверной логики и компонентов базы данных веб-приложения. Она отвечает за обработку запросов пользователей, управление данными и обеспечение общей функциональности приложения. Ключевые аспекты разработки серверной части включают:

Сервер/облачный экземпляр

Существенным компонентом архитектуры веб-приложения является сервер или облачный экземпляр. Облачный экземпляр – это виртуальный сервер, к которому можно получить доступ через Интернет и который создается, предоставляется и размещается в публичном или частном облаке. Он функционирует как физический сервер, способный легко и беспрепятственно перемещаться между различными устройствами или поддерживать запуск нескольких экземпляров на одном сервере. Благодаря этому он отличается высокой динамичностью, масштабируемостью и экономичностью.

Базы данных

Управление базами данных критически важно для хранения, извлечения и обработки данных в веб-приложениях. Различные системы управления базами данных, такие как MySQL, PostgreSQL и MongoDB, выполняют различные функции в организации и структурировании данных. Эффективное управление базами данных обеспечивает отзывчивость и производительность веб-приложений, работающих с данными. Существуют следующие типы баз данных:

Реляционные базы данных: Структурированные базы данных, использующие таблицы для организации и установления связей между данными. Распространенные примеры включают MySQL, PostgreSQL и многие другие. NoSQL базы данных: NoSQL базы данных предназначены для обработки неструктурированных или полуструктурированных данных и могут быть более гибкими, чем реляционные базы данных. Они представлены различными типами, такими как документ-ориентированные, хранилища "ключ-значение", хранилища семейств столбцов и графовые базы данных. Примеры: MongoDB, Cassandra, ScyllaDB, CouchDB, Redis. Документные хранилища: Документные хранилища хранят данные в полуструктурированном формате, обычно с использованием документов JSON или XML. Каждый документ может иметь различную структуру, обеспечивая гибкость. Примеры: MongoDB, CouchDB. Хранилища "ключ-значение": Хранилища "ключ-значение" хранят данные в виде пар "ключ-значение". Они просты и эффективны для определенных типов операций, таких как кэширование. Примеры: Redis, DynamoDB. Хранилища семейств столбцов: Хранилища семейств столбцов организуют данные в столбцы, а не в строки, что делает их подходящими для крупномасштабных распределенных систем и аналитических задач. Примеры: Apache Cassandra, HBase. Графовые базы данных: Графовые базы данных предназначены для представления и запроса данных в виде графов. Они эффективны для обработки взаимосвязей и данных сетевого типа. Примеры: Neo4j, Amazon Neptune. Базы данных в оперативной памяти: Базы данных в оперативной памяти хранят данные в основной памяти системы (RAM) вместо диска. Это обеспечивает более быстрый доступ к данным и их извлечение. Примеры: Redis, Memcached. Базы данных временных рядов: Базы данных временных рядов оптимизированы для обработки данных с временными метками, что делает их подходящими для приложений, связанных с отслеживанием изменений во времени. Примеры: InfluxDB, OpenTSDB. NewSQL базы данных: NewSQL базы данных стремятся обеспечить масштабируемость NoSQL баз данных, сохраняя при этом свойства ACID (атомарность, согласованность, изолированность, долговечность) традиционных реляционных баз данных. Примеры: Google Spanner, CockroachDB. Объектно-ориентированные базы данных: Объектно-ориентированные базы данных хранят данные в форме объектов, которые могут включать как данные, так и методы. Они предназначены для бесшовной работы с языками объектно-ориентированного программирования. Примеры: db4o, ObjectDB. Выбор базы данных зависит от различных факторов, таких как характер данных, требования к масштабируемости, соображения производительности и конкретная задача разрабатываемого приложения. Каждый тип базы данных имеет свои преимущества и недостатки, и выбор подходящего требует учета специфических потребностей проекта.

Relational databases: Structured databases that use tables to organize and relate data. Common Examples include MySQL, PostgreSQL and many more. NoSQL databases: NoSQL databases are designed to handle unstructured or semi structured data and can be more flexible than relational databases. They come in various types, such as document oriented, key value stores, column family stores, and graph databases. Examples: MongoDB, Cassandra, ScyllaDB, CouchDB, Redis. Document stores: Document stores store data in a semi structured format, typically using JSON or XML documents. Each document can have a different structure, providing flexibility. Examples: MongoDB, CouchDB. Key value stores: Key value stores store data as pairs of keys and values. They are simple and efficient for certain types of operations, like caching. Examples: Redis, DynamoDB. Column family stores: Column family stores organize data into columns instead of rows, making them suitable for large scale distributed systems and analytical workloads. Examples: Apache Cassandra, HBase. Graph databases: Graph databases are designed to represent and query data in the form of graphs. They are effective for handling relationships and network type data. Examples: Neo4j, Amazon Neptune. In memory databases: In memory databases store data in the system's main memory (RAM) rather than on disk. This allows for faster data access and retrieval. Examples: Redis, Memcached. Time series databases: Time series databases are optimized for handling time stamped data, making them suitable for applications that involve tracking changes over time. Examples: InfluxDB, OpenTSDB. NewSQL databases: NewSQL databases aim to provide the scalability of NoSQL databases while maintaining the ACID properties (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) of traditional relational databases. Examples: Google Spanner, CockroachDB. Object oriented databases: Object oriented databases store data in the form of objects, which can include both data and methods. They are designed to work seamlessly with object oriented programming languages. Examples: db4o, ObjectDB. The choice of a database depends on various factors such as the nature of the data, scalability requirements, performance considerations, and the specific use case of the application being developed. Each type of database has its strengths and weaknesses, and selecting the right one involves considering the specific needs of the project.

Интерфейс программирования приложений (API)

Интерфейсы программирования приложений – это наборы правил и протоколов, позволяющие различным программным приложениям взаимодействовать друг с другом. API определяют методы и форматы данных, которые приложения могут использовать для запроса и обмена информацией. RESTful API и GraphQL – распространенные подходы к определению и взаимодействию с веб-сервисами.

Типы API

Веб-API: это API, доступные через интернет с использованием стандартных веб-протоколов, таких как HTTP. RESTful API — распространенный тип веб-API. API библиотек: эти API предоставляют предварительно созданные функции и процедуры, которые разработчики могут использовать в своем коде. API операционной системы: эти API позволяют приложениям взаимодействовать с базовой операционной системой и получать доступ к функциям, таким как файловые системы, аппаратное обеспечение и системные службы.

Меры безопасности

Внедрение мер безопасности для защиты от распространенных уязвимостей, таких как SQL-инъекции, межсайтовый скриптинг (XSS) и межсайтовая подделка запросов (CSRF). Механизмы аутентификации и авторизации критически важны для обеспечения безопасности данных и доступа пользователей.

Испытания, отладка и развертывание

Тщательное тестирование и отладка необходимы для выявления и устранения проблем в веб-приложении. Тестирование может включать в себя модульное тестирование, интеграционное тестирование и приемочное тестирование. Отладка включает в себя точное определение и исправление ошибок в коде, обеспечивая надежность и стабильность приложения. Модульное тестирование: тестирование отдельных компонентов или функций для проверки их корректной работы. Интеграционное тестирование: тестирование взаимодействия между различными компонентами или модулями для обеспечения их правильной совместной работы. Непрерывная интеграция и развертывание (CI/CD): CI/CD-пайплайны автоматизируют процессы тестирования, развертывания и доставки, обеспечивая более быстрые и надежные релизы.

Разработка полного стека

Разработка полного стека — это практика проектирования, разработки и поддержки всего программного стека веб-приложения. Это включает в себя как клиентскую (frontend), так и серверную (backend) части, а также базу данных и любую другую необходимую инфраструктуру. Разработчик полного стека — это специалист, обладающий опытом работы как с frontend, так и с backend технологиями, что позволяет ему решать все задачи, связанные с разработкой веб-приложений. MEAN (MongoDB, Express.js, Angular, Node.js) и MERN (MongoDB, Express.js, React, Node.js) — популярные комплекты технологий для разработки полного стека, которые упрощают процесс разработки благодаря согласованному набору инструментов.

Практика безопасности в веб-разработке

Безопасность является первостепенной задачей в веб-разработке для защиты от киберугроз и обеспечения конфиденциальности и целостности данных пользователей. Лучшие практики включают шифрование, безопасные методы кодирования, регулярные аудиты безопасности и отслеживание последних уязвимостей и исправлений. Распространенные угрозы: Разработчики должны быть осведомлены о распространенных угрозах безопасности, таких как SQL-инъекции, межсайтовый скриптинг (XSS) и межсайтовая подделка запросов (CSRF). Безопасные методы кодирования: Соблюдение безопасных методов кодирования подразумевает проверку входных данных, надлежащую очистку данных и обеспечение безопасного хранения и передачи конфиденциальной информации. Аутентификация и авторизация: Реализация надежных механизмов аутентификации, таких как OAuth или JSON Web Tokens (JWT), гарантирует, что доступ к определенным ресурсам в приложении имеют только авторизованные пользователи.

Манифест и принципы гибкости

Agile — это набор принципов и ценностей в разработке программного обеспечения, которые ставят во главу угла гибкость, сотрудничество и удовлетворение потребностей заказчика. Четыре ключевые ценности:

Люди и взаимодействие важнее процессов и инструментов. Работающее программное обеспечение важнее исчерпывающей документации. Сотрудничество с заказчиком важнее согласования контрактов. Готовность к изменениям важнее следования плану.

Гибкие концепции в веб-разработке

Итеративная и инкрементная разработка: создание и совершенствование веб-приложения посредством небольших, повторяемых циклов, постепенное расширение функциональности с каждой итерацией. Scrum и Kanban: использование гибких методологий, таких как Scrum для структурированных спринтов или Kanban для обеспечения непрерывного потока работ, для управления задачами и повышения эффективности команды. Кросс-функциональные команды: формирование совместных команд с разнообразными навыками, обеспечивающих наличие всей необходимой экспертизы для комплексной веб-разработки. Сотрудничество с заказчиком: вовлечение заказчиков на протяжении всего процесса разработки для сбора обратной связи, проверки требований и обеспечения соответствия конечного продукта ожиданиям. Адаптивность к изменениям: готовность к изменениям требований или приоритетов даже на поздних этапах разработки для повышения восприимчивости продукта к меняющимся потребностям. Пользовательские истории и бэклог: фиксация функциональных требований в виде пользовательских историй и ведение бэклога с приоритезированными задачами для направления усилий по разработке. Непрерывная интеграция и непрерывная поставка (CI/CD): внедрение автоматизированных процессов для непрерывной интеграции изменений кода и доставки обновленных версий, обеспечивающих оптимизированный и эффективный конвейер разработки.