Budoucnost webových služeb aneb REST není spása

Vývoj webových aplikací: React a Angular 2

Článek je založen na základních zkušenostech Reactu a Angularu 2, ve kterých jsem napsal jednoduchou CRUD aplikaci s reportingem a autorizací. U obou aplikací byl použit stejný backend (Spring REST, JPA repository).

K napsání tohoto příspěvku mě donutila skutečnost, že jsem se v poslední době zaměřil na frontendové technologie a chtěl si vyzkoušet několik cest, které mohou vést k úspěšnému cíli.

V současné době je velmi populární tvorba tzv "single page" webových aplikací, které jsou vykonávány javascriptem na straně klienta.

Doba pokročila a kromě tzv single page aplikací se také objevilo něco, čemu se říká isomorfní aplikace. Tomuto tématu se věnovat nechci, nicméně je to další evoluční krok, který v podstatě říká, že část javascriptové aplikace běží na serveru. Lépe to vystihuje následující článek: What is an isomorphic application?

Ale zpět k single page aplikacím. Proč jsou vlastně tak populární a co mi to přináší z pohledu vývoje?

Tak zejména je to fakt, že webovou část nevnímám jako prezentační vrstvu tvořenou pomocí html, ale fakt, že daná webová stránka je aplikací. Tedy umí pracovat s událostmi a její jednotlivé části jsou měněny bez nutnosti znovunačítat celý kontext či se ptát serveru na změnu. Celá stránka je kontext, ve kterém pracuji a ve kterém provádím i například routování (přechod na jiné stránky, které jsou v podstatě jen změny v blocích).

Nespornou výhodou je to, že vše je zpracováváno na straně klienta, čímž pádem striktně rozděluji aplikaci na backend a frontend. Backend již nemusí nést tolik informací o prezentační vrstvě a soustředí se pouze na svou část.
Na rozdíl od toho je frontend schopný fungovat bez backendu a je velice jednoduché postavit webovou aplikaci bez backendu. Představte si situaci, kdy díky obřímu JSON souboru pošlete do aplikace celý její model a jste schopni ji ukázat zákazníkovi, aniž byste museli napsat čárku v backend systému.

Další nespornou výhodou je to, že většina frameworků, které se pro single page aplikace používají jsou komponentově orientované. Tedy umožňují vytvářet znovupoužitelné komponenty a na konci toho v podstatě jen skládáte aplikaci z Vašich komponent. S tím také souvisí fakt, že máte pod správou i to, jak se dané komponenty generují a jak například pracují v rámci DOMu.
U serverových aplikací jako je Apache Wicket, JSF či ASP.NET máte jen malou kontrolu nad tím, jaké Vaše výsledné komponenty nakonec generují klientský kód. Navíc, pokud budete tímto způsobem tvořit inteligentnější webovou aplikaci, která má reagovat na klientské události a měnit různé komponenty, tak se dostanete do fáze, že se Vám stejně část logiky převede na klienta, ovšem často bez štábní kultury. Nakonec se v aplikaci objeví obří javascriptové skripty, kterým rozumí pouze autor.

Proč React?

Tuhle otázku jsem si pokládal vždy, když jsem zaslechl něco o tom, proč je Angular špatný a proč je React tou pravou volbou. Pojďme si to rozebrat....

V první řadě je třeba říct, že existuje několik frameworků, které se pro single page aplikace používají. Pokud vyřadíme všechny, které hrají spíše druhé housle zůstávají dva kandidáti.

1. Angular 2 (Google)
2. React (Facebook)

Angular 2

Angular 2 se už v mnohém poučil od svého předchůdce a také se dost inspiroval samotným Reactem. Nemám zkušenosti s Angularem 1, ale údajně přináší lepší způsob tvorby komponent a také možnosti, jak tyto komponenty využívat. Současně s tím ovšem stále nese jeden velký problém a tím je závislost na DOMu. Angular 2 používá tzv zones, což v podstatě říká, že když změníte model, tak zones projde celý strom a propaguje danou změnu. Tím ovšem nekončí. Pokud provede změnu, spustí iteraci znovu a zkontroluje znovu ostatní objekty, které by zase mohly reagovat na předešlou změnu. Iterace končí ve chvíli, kdy se žádná další změna nekoná.
Na první pohled se to může zdát jako dobrá volba, nicméně faktem je, že u velkých aplikací dochází k performance problémům.

Další nespornou nevýhodou je také fakt, že Angular 2 ještě stále nevyšel a nese sebou spoustu nedodělků. Jeden příklad za všechny. Dost často narazíte na to, že pokud ve své komponentě máte chybu, tak se jí těžko dozvíte z error message. Angular Vám oznámí obecnou chybu a tím skončí. V budoucnu na tom jistě zapracují, ale v současné době je to skutečně problém.

Dalším negativem je také to, že Angular vytváří Google. Google je velice známý tím, že rád a často zabíjí své produkty a nedělá mu problém přestat podporovat něco, v čem nevidí budoucnost. Stačí se podívat na Angular 1, na kterém je v současné době 0 vývojářů.

Abych nehledal pouze chyby, dá se zde nalézt i spoustu výhod. Tou největší výhodou, oproti Reactu je fakt, že s Angularem 2 dostáváte téměř kompletní stack, který řeší view, eventy, model, http calls, apod. Tedy aplikaci struktualizujete jako template => component => service => model. Tento pattern je podobný backend systémům a pro hodně lidí bude Angular 2 možná i stravitelnější.

Existuje informace, že Angular 2 plánuje integraci JSX z Reactu. O tom, co je JSX se dozvíte níže. Nyní se pojďme podívat na React.

React

Poté, co jsem si vyzkoušel Angular 2 a napsal v něm svou cílovou aplikaci, rozhodl jsem se, že tu samou přepíši Reactem a udělám si porovnání.

V první řadě je nutné říct, že učící křivka je u Reactu velice podobná jako u Angularu. Jednou z nevýhod je fakt, že React nemá tak hezkou a uživatelsky přístupnou dokumentaci jako Angular 2. Osobně jsem měl z učení Angularu 2 lepší pocit, protože jsem vždy přesně věděl, kam se podívat.

Ale pojďme popořadě. React má oproti Angularu 2 jednu ohromnou výhodu, která ho staví do role vítěze (alespoň pro mě). A to je fakt, že není závislý na DOMu. Tedy komponenty, které zde tvoříte nemají s DOMem nic společného a React používá svůj vlastní. Samozřejmě do té doby, než začnete své komponenty svazovat věcmi jako je selector z jQuery apod. Poté se samozřejmě dostáváte do závislosti na DOMu. React komponenta se k DOMu připojuje ve fázi componentDidMount(), nicméně vy spíše využíváte onen virtuální DOM.

Proč je výhodnější virtuální DOM?

Tak za prvé je to fakt, že díky tomu můžete aplikaci renderovat na serveru, protože nejste spojeni s web browserem. A také je to fakt, že v Reactu můžete s klidem psát i mobilní aplikace, kde budete využívat komponenty mobilního SDK. K tomuto účelu slouží React Native.
Další výhodou je to, že virtuální DOM Reactu je mnohonásobně výkonnější než je tomu v případě web browseru. Odpadá tedy nutnost, kterou má Angular 2 a to je zones, tedy nutnost procházet  strom komponent a provádět změny. React to dělá inteligentněji. U větších aplikací to začne být skutečně znát.

React JSX

React pro zápis view používá JSX. Jedná se o extenzi javascript syntaxe, která umožňuje zápis ala html(xml), který je pro lidský mozek čitelnější než zápis pomocí funkcí. Ano, i když to může vypadat divně, tak JSX není xml ale funkce. Vize viz: JSX in Depth.

Věřte mi, že i když na první pohled se může zdát, že se jedná o míchání logiky a view, tak tomu tak není. Důvodem je i fakt, že pro správný návrh aplikace v Reactu stejně budete co nejvíce atomizovat jednotlivé komponenty a tím pádem logiky budou obsahovat jen minimálně.

Redux

Samotný React řeší pouze tvorbu a skládání komponent. Neřeší věci jako je AJAXové volání či service vrstvu. Každa React komponenta obsahuje dva vstupy. Jednak je to props což je model, který definuje rodič a pouze on je vlastníkem, tedy props je immutable (neměnitelný) a state. State je model, který je viditelný a měnitelný pouze v dané komponentě.
Z tohoto pohledu vznikne problém ve chvíli, kdy chcete, aby jedna komponenta reagovala na jinou, která ovšem není rodičem. K tomuto účelu slouží Redux.

Co je Redux?

Zjednodušeně se dá říct, že Redux je storage engine, který udržuje stav, který je měnitelný pomocí tzv Reducers. Reducers jsou jednoduché funkce, které přijímají současný stav a akci. Návratovou hodnotou je opět stav, který se propíše do daného store storage.
Redux udržuje pattern "one way binding". Tedy vy máte pod kontrolou změnu modelu. Více viz: Redux.

Osobně doporučuji Redux využít. Samozřejmě až po tom, co člověk ovládne samotný React.

Redux není přímou součástí Reactu. Tedy Redux můžete využít i například s Angularem 2.

Závěr

Pokud jste na rozcestí a přemýšlíte o tom, kterou cestou se dát, nezapomeňte na React. Psaní komponent v Reactu je zábava a současně také Vás nenutí využívat předem definovaný stack. React za Vás neurčí jak přes http volat API, ani Vám nepředepisuje jak má vypadat model či šlužby. Dělá pouze to, že umožňuje tvořit komponenty, spojovat komponenty a reagovat na události. A věřte, že to dělá zatraceně dobře.

A perlička na závěr. Kolik znáte angular aplikací? Myslím veřejných. V případě Reactu je odpověď jednoduchá: Facebook a Instagram :)

Magické slovo REST

V posledních letech jsem se několikrát setkal s tím, že lidé použili toto magické slovo téměř všude, kde se jim to zrovna hodilo. Jenže kolik z nich vlastně ví, co samotný REST znamená a v čem jsou jeho výhody a nevýhody oproti SOAPu?

V první řadě je třeba zmínit, že díky míchání pojmů je dnes dost matoucí se bavit jedním dechem o webových službách, RESTu, SOAPu či WSDL. Takže, jak to vlastně je:

Webová služba je obecný název pro systém na interakci mezi dvěma stroji po síti. Pokud někdo mluví o webové službě, tak tím vůbec nespecifikuje, zda se jedná o SOAP či REST.

SOAP je protokol na výměnu dat pomocí XML. Nejčastější využití je přes HTTP protokol.

WSDL popisuje samotný SOAP. Tedy určuje jak vypadá daná webová SOAP služba.

REST/REST API je architektonický styl, který má jasná pravidla. Nejčastější použití je přes HTTP protokol a jako výměnný formát používá XML, JSON či vlastní formát.

RESTful je označení aplikací, které využívají REST API.

Když jsem se poprvé setkal s pojmem REST, tak jsem nechápal jaké jsou jeho výhody oproti klasickému SOAPu. Díky tomu, že jsem k návrhu aplikací přes REST API přistoupil již před mnoha lety, tak ono zjišťování mám dávno za sebou.

Jak už jsem zmínil, REST je architektonický styl, tedy předem určuje jakou architekturu bude mít mé API. Osobně toto považuji za jeden z největších přínosů tohoto návrhu. Stejně jako v objektově orientovaném programování se používá pojem zapouzdření a programování vůči rozhraní, tak i zde jsem dopředu omezován. Ano správně! Omezován. A to je právě ona výhoda. Není totiž nic horšího, než se prohrabovat cizím API a zjišťovat jakým způsobem autor navrhl klientské volání onoho API.

Uvedu příklad:

Představte si, že máte program, který poskytuje službu pro práci se zaměstnancem. Aplikace je sofistikovaná a nabízí takové věci jako je tvorba nového zaměstnance, editace či mazání. Pokud takovou službu budu volat, tak budu nejspíše hledat názvy jako: Create, Update, Delete. Jenže, co když se autor rozhodl, že půjde jinou cestou? Najednou uvidím metody jako: AddEmployee, Save, Update, DeleteObject, DropEmployee. Asi si každý dokáže představit, co poté nastává. Prohledávání zdrojových kódů, dokumentace, volání na mobil autorovi, apod. Architektura RESTu je předem dána. Takže pokud autor zná alespoň základy dizertační práce pána jménem Roy Fielding, tak ví, jakým způsobem poskytovat jednotlivé služby.

Díky tomu, že je REST nejčastěji využíván společně s HTTP protokolem, tak využívá metody tohoto protokolu k přesně daným účelům:

• GET - získání záznamu
• POST - vytvoření nového záznamu
• PUT - aktualizace záznamu
• DELETE - odstranění záznamu

HTTP protokol obsahuje mnoho dalších metod, nicméně ty nejsou tak často využívány jako výše zmíněné. Existuje ovšem ještě jedna metoda, která je také specifikována a dost často ignorována. Osobně nevím proč, protože její využití spatřuji jako víc než důležitou.

• PATCH - aktualizace záznamu, ale pouze toho, co opravdu chci

Opět uvedu příklad:

Mám složitý objekt, který reprezentuji přes REST API. Při aktualizaci pomocí metody PUT očekávám, že přijdou všechna data a na základě identifikátoru aktualizuji jednotlivé položky. Jenže, co když nechci nutit klienta mého API, aby posílal všechny informace? K tomuto účelu se výborně hodí daná HTTP metoda PATCH.

Další důležitou vlastností RESTu je bezstavovost. Je třeba mít stále na paměti, že každé volání REST API je nový život. Mezi klientem a serverem neexistuje nic takového jako předchozí stav. Existuje spoustu důvodů, proč toto pravidlo porušit, nicméně všechny důvody mají svá řešení a proto bezstavovost API by vždy mělo být něco jako desatero:

• 1. Bezstavovost
• 2. Bezstavovost
• .....

Pokud se Vám podaří zbavit se dinosaura jako je HTTP Session, tak najednou zjistíte jak je svět RESTu úžasný. Volání čehokoli, odkudkoli, kdykoli. Klientské aplikace se zaměří pouze na to co je skutečně důležité a to zpracování Vašich zdrojů. Také škálovatelnost se stane něčím, co nebude nemožný úkol.

Poslední věcí, kterou zde dnes zmíním je verzování.

Každý autor takového API automaticky předpokládá, že jeho systém bude žít věčně a počet konzumentů jeho rozhraní bude vzrůstat. Proto hned od začátku začne počítat s verzováním.

Jak verzovat REST API je popsáno na mnoha místech a v podstatě je tímto i standardizováno. Tedy do URL adresy budu vkládat něco jako /api/v1/zdroj. Ideální varianta. Tedy alespoň na první pohled. Jenže skutečně to vždy potřebujeme? Jak se vypořádáme s verzováním na úrovni samotného kódu? Co zpětná kompatibilita? Otázek, na které nikdo předem nezná odpověď je příliš mnoho. Něco mi mohou pokrýt testy, ale buďme upřímní. Skutečně nás testy spasí od všech problémů? Tak tedy ještě jednou. Opravdu potřebujete své API verzovat? Pokud ano, je třeba mít na paměti několik důležitých pravidel:

• Verzuji vždy celé API, nikdy ne jen jeho část
• Verzování jasně specifikuji buď v URL adrese či pomocí HTTP hlavičky
• Pokud jsem konzumentem svého API pouze já, snažím se verzím spíše vyhnout
• Udržuji zpětnou kompatibilitu jen do té úrovně, do které mi to dovolují zdroje, které pro vývoj mám. Krásně by se mi mohlo totiž stát, že víc času budu trávit řešením zpětných kompatibilit, než se věnovat skutečným problémům.

K verzování se jednou vyjádřil i samotný Roy Fielding. Ve zkratce napsal něco jako: "Verzujte své API pouze pokud je to skutečně nutné. Mnoho lidí totiž zbytečně jde s kanónem na vrabce. A pokud už verzování potřebujete, tak ho fyzicky oddělte. Tedy zdroje budou mít jinou adresu. Je to něco, jako když si představíte, že jste vytvořili nový web na nové adrese."

O RESTu by se dala napsat kniha. Témat, která se kolem tohoto slova točí je skutečně mnoho. V dnešní době se z RESTu stal v podstatě standard pro tvorbu Backend API. Však také vznik věcí jako je AngularJS, ASP.NET MVC, Spring Data REST, apod tomu jen nahrávají.

Příště se pokusím zmínit o tom, co znamená HATEOAS, jak si poradit s autentifikací a autorizací či jaké jsou nevýhody RESTu.