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# Web后端的简单介绍
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这篇文章将带你学习构建一个Web后端的简单知识;作为一篇基础的教程，我们在教程里不会太多涉及诸如缓存，消息队列等高级内容，而是专注于基础的部分;我们也不会在一开始就涉及到具体的编程语言代码，而是将这篇文章作为一个理论性的介绍.你可能至少需要了解一些计算机的基础知识，比如html等，才可以了解文章中的一些概念.
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## Web的历史
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进行Web后端开发，首先需要知道Web的一些概念，实际上，“后端”这个概念不是一开始就存在的，随着人们对互联网需求的不断复杂化，后端的概念才出现了，我们首先来了解Web的发展历史
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### 静态网页
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互联网最开始只有静态网页，所谓“静态”，指的是网页中的内容是完全固定的，在服务器端存储了内容固定的html,css，或者是其他的什么文件，用户访问网页，就是通过互联网查看这些固定的文件。在这种情况下，Web服务本质上更像是远程访问计算机上的某个文件夹，这种访问通过HTTP协议来进行。
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例如，如果要建立一个网站，那就在你的电脑上安装一个HTTP服务器（比如apache,nginx），在设置里指定`root`为你电脑上的某个文件夹，然后去买一个域名，把域名的DNS绑定到你电脑的IP地址上，那么其他人在浏览器上输入你的域名，就可以访问`root`文件夹下面的内容了。在下面放一个`index.html`,那浏览器就会默认显示这个文件的内容，在下面放一些图片，比如文件夹下面有：
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`$ROOT/foo.jpg`和`$ROOT/subfolder/bar.jpg`，那么别人在浏览器上面输入`http://yourdomain.com/foo.jpg`和`http://yourdomain.com/subfolder/bar.jpg`就可以访问到对应的文件。
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HTTP协议不仅可以获取一个文件，他也可以上传，删除一个服务器上面的文件，这通过所谓"HTTP方法"来进行，`GET`方法从服务器获得一个资源，我们在浏览器的地址栏输入一个地址时，就是在对这个URI做`GET`请求，前面的例子也是通过`GET`方法来进行的。
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`POST`方法向服务器上传一个资源，例如使用某个客户端发送`POST http://example.org/someprogram.exe`，在request body里面带上你的这个文件，那么`example.org`网站的根目录下就会多出一个叫做`someprogram.exe`的文件
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除了上面介绍的这些方法，还有`DELETE`,`PATCH`等方法，分别对应了删除，修改一个资源，你可以在你的电脑上通过`curl`等程序，或者通过浏览器控制台来进行常规的`GET`之外的方法请求
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:::tip 提示
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httpbin.org 这个网站可以让你试验HTTP协议的方法
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不管使用的是什么方法，这些操作都在对一些固定静态的文件在操作，这些文件的内容是什么就是什么，不会变化，这样的网页就叫做静态网页。
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### 动态网页
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这样的网页是不能满足大家对互联网的需求的，举例子来说：淘宝上有数不清的商品在售卖，如果淘宝为每一个商品都在服务器目录下面创建一个html文件，好让大家通过访问`http://taobao.com/someproduct.html`来查看商品信息，那这个工作量就非常大了，还有一些更重要的问题：作为服务器的管理员，你如何从商家那里获取他们要卖什么？如何通过网页来让顾客点击按钮就可以下单？
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#### CGI
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这些都是静态互联网无法解决的问题，所以程序员们开发了一个叫CGI(Common Gateway Interface,通用网关接口)的技术，这种技术在用户请求网站的内容时，让一个脚本劫持用户的请求，返回给用户一个脚本动态生成的html文件，比如，如果用户想知道这台计算机目前的内存和硬盘占用情况，发送`GET http://example.org/status.html`，CGI程序发现给本机请求status.html这个文件，并且程序的代码里写了：如果是这个文件的话，就执行系统的相关操作，并将返回结果插入到一个模板html文件中。程序返回这个文件，于是，用户就受到了CGI程序动态产生的html.
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虽然CGI现在很少见了，但是将一个发送到服务器的地址请求劫持到脚本（函数）上是现代动态网站的常用思路。
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#### JavaScript
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除了服务器，浏览器也在为适配动态网站而更新。在1995年，网景公司的员工发明了一种编程语言，叫做"JavaScript",这是对当时新兴的Java和Java Applet的回应，这种语言最大的特点就是它被设计在浏览器中运行，并且可以调用相关接口来操作页面html，css内容和进行HTTP请求，他们让自己家的网景浏览器率先支持了这种编程语言(这个浏览器就是火狐浏览器的前身)，这极大的提高了浏览器对于动态网页的支持。
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#### AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)
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尽管是在浏览器里的语言，但是作为一个完整编程语言的JavaScript还是非常强大的，在有了操作DOM,发起HTTP请求的能力后，JavaScript,搭配一些后端的程序，可以做到CGI传统动态页面没有办法做到的功能：动态更新用户html页面上的内容。传统的后端CGI,可以动态生成html,但是这个html生成之后到用户的手里还是不会变化的，而JavaScript,通过运行在用户浏览器,自行发起HTTP请求，在用户不关心的情况下，可以从后端获取一些内容，依据这些内容便可以部分改变用户浏览器所显示的HTML,CSS，只需要浏览器重新渲染一遍就行了，这种技术就叫做AJAX,Asynchronous JavaScript and XML
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AJAX与传统动态页面的不同点是：在获取新数据时，不是刷新全部的页面，而是让JavaScript操作页面的部分内容。同时，后端也不是返回html，而是返回一些可以被JavaScript理解的序列化数据（例如纯文本、XML,JSON等），前端的脚本根据这些数据，来操作用户的html
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这些后端路径不是给用户设计的，通过浏览器直接访问这些地方大概会返回一些用户难以读懂的代码，他们是给JavaScript,或者另一种程序设计的，这种路径就叫做web API，他们是两个程序通过HTTP交互的地方，而不是人机交互的界面
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AJAX技术在今天已经非常常用了，以至于很多人都意识不到他们在使用AJAX技术
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##### 一个AJAX报名系统的例子
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下面举一个例子，来详细说明AJAX的工作原理：用户需要通过一个网页进行某项活动的报名，填写个人信息，然后点击网页上的提交按钮，服务端会返回报名的结果，成功还是失败，与传统的方法不同，服务器返回信息时不是重新返回一个HTML,而是让浏览器直接在原有的界面上（比如提交按钮的下面）显示报名的状态
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用户通过浏览器输入地址，使用`GET`方法发起对`http://example.org/submit.html`的请求，服务器获得请求后，在root目录下面找到submit.html文件,浏览器得到文件后开始解析渲染这个文件，发现这个html在头部又要求浏览器向服务器获取`submit.js`文件，于是浏览器不需要用户处理自己又发送了一条`GET`的HTTP Request,并且执行返回的脚本，这个脚本的内容是监听html文件中提交按钮的“点击”事件，当按钮被点击时，执行某个函数。
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返回的html文件包括了提示框，要求用户输入姓名，手机，空闲时间等信息，在这些输入栏的最下面有一个提交按钮，当点击这个按钮时，脚本就会被激活，脚本执行的函数将读取用户从上面输入进来的内容，做一些简单的认证（比如说手机号的格式等），然后将这些信息组织成一个XML文件（当然,AJAX中的X就是XML咯，现在其实也可以用其他的方法序列化，比如JSON什么的），向服务器发送一个`POST`请求，地址是`http://example.org/api/submit/submit.php`,在请求体中包含刚才的XML文件。
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服务器在接收这个请求后，就会将，这个请求的上下文全部转交给`submit.php`这个脚本，脚本再做一些工作，录入数据库，如果一切都成功了，就向客户端发送回应成功，反之则回应失败的消息，回应的内容可以是一个纯文本，或者直接是状态码。
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在JavaScript脚本接收到回应后，根据返回的内容，操作html文件的内容，在提交按钮的下面一行插入一个文本块：`<p>提交成功！</p>`或者其他的信息
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#### URI在现代的意义
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从刚才的这个例子中，我们可以看到网站的URI,其实慢慢的不止可以指代一个文件了，他更多的是指代一个资源，或者一个业务,向`submit.php`提交一个`POST`请求，难道是在远端创建一个`submit.php`程序？其实在这里更多是指将客户端的数据上传到这个`/api/submit/submit.php`的业务窗口,我们的后端开发，也是建立在这种对虚拟的路径的请求下的。
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### Web应用
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#### WebSocket
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HTTP的动态网站已经很好了，但是协议本身有一个缺点:一个HTTP连接分为请求和响应，只能由客户端发起请求，服务端返回响应，如果客户端没有先发一点什么给服务端的话，服务端是没办法先给客户端发信息的，这就给一些更加复杂的要求增添了障碍：比如通过浏览器和别人聊天，需要接受来自服务器发给你的其他人的聊天的信息；或者是在浏览器上玩游戏，需要和服务器交换数据。这可以通过轮询来解决，但是这样还是不方便。
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WebSocket是一个全新的协议，支持客户端和服务器的全双工通信，即客户端和服务器都可以主动地发消息，而且可以同时进行，而且是采用较小的数据帧格式，降低了网络开销，提高了数据传输速度。WebSocket在建立连接后保持长时间有效，不需要为每次消息发送重新建立连接，因此效率更高。
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为了兼容HTTP协议，WebSocket也是监听80和443端口(HTTPS),握手采用了HTTP协议，通过升级协议来建立连接，如果可以升级，服务器会返回101状态码，升级连接.
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:::info 信息
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对于WebSocket过于详细的介绍超出了本篇文章的内容，可以自行了解
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##### Server-Sent Events
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WebSocket是一个全新的协议，兼容性可能不是那么好，如果要求比较低的话，可以看一看Server-Sent Events,这个协议基于HTTP,允许服务器主动给客户端发送信息，当然也请自行了解。
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#### 在Web上运行应用
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传统观念里，一个应用程序是在计算机上直接运行的，但是在介绍了上面的技术之后，我们可以想到，在Web上也是可以运行应用程序的，通过现代的高性能JavaScript运行时，可以提供类似于原生的运行速度，通过WebSocket,可以快速的更新内容，现在的HTML和CSS也足够强大，用户的机器性能也越来越强了，而且，开发Web应用可以直接使用成熟的Web技术栈，在浏览器中运行也更安全，以至于现在很多本地的应用也开始使用Web技术了(electron)。现在流行的单页应用(Single Page Application)，后端基本上不参与渲染UI,只是为前端提供API接口，这些应用大多数都使用一些前端框架，例如`React.js`或者`Vue.js`，`Next.js`等，许多复杂的功能大多数使用前端完成，也减轻后端的压力，符合“边缘计算”的原则
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例如，我们所使用的腾讯文档，支持多人协作编辑，就使用了WebSocket技术来向你主动发送其他人对文档编辑的信息
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##### WebAssembly
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WebAssembly是最近新出现的技术，他允许开发者将C/C++ , Rust等原本的一些编译型语言编译成浏览器可以执行的字节码，使得在浏览器中也可以执行这些程序，目前也有一些使用WebAssembly的应用，可以去看看
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## Web后端-是干什么的？
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前面用非常长的一段文字来介绍Web的发展历史，就是为了说明Web后端是干什么的，或者说，编写一个Web后端需要干什么？
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如果你想写一个静态网站，那么简单的http服务器就可以满足你，不需要你手动写什么代码；如果你想写一个基于AJAX的服务（比如我们网维现在的报修系统），那么你需要设计好API,和前端沟通好序列化相关事项，或者是返回JSON信息什么的让前端处理，还是返回html让浏览器渲染;如果你想写一个WebSocket的Web应用那就要难一些了，可能需要掌握一些并发编程的知识才可以写出一个可以使用的服务
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我们接下来的教程，将注重开发一个现代的AJAX后端服务，同时辅助提供一些静态文件托管的功能。
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### Web后端的组成
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一个Web后端主要由以下部分组成：
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- 路由(router)
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- 处理(handler)
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- 数据库/ORM
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- 鉴权
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- 模板(如果需要)
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详细的信息，请阅读下一篇文章：[Click Me](./基于HTTP的Web后端的组成)
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## 参考
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在读完这篇文章后，你可以去详细阅读这篇文档：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Learn/Server-side/First_steps/Introduction
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这里是关于HTTP协议的详细介绍：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTTP
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