Einführung in die serverseitige Programmierung

Webbrowser kommunizieren mit Web-Servern über das HyperText Transfer Protocol (HTTP). Wenn Sie auf einer Webseite auf einen Link klicken, ein Formular absenden oder eine Suche durchführen, wird eine HTTP-Anfrage von Ihrem Browser an den Zielserver gesendet.

Die Anfrage enthält eine URL, die die betroffene Ressource identifiziert, eine Methode, die die erforderliche Aktion definiert (zum Beispiel, um die Ressource zu bekommen, zu löschen oder zu übermitteln), und kann zusätzliche Informationen enthalten, die in URL-Parameter (die Feld-Wert-Paare über einen Abfrage-String gesendet werden), als POST-Daten (Daten, die durch die HTTP-POST-Methode gesendet werden), oder in verbundenen Cookies kodiert sind.

Web-Server warten auf Client-Anforderungsnachrichten, verarbeiten sie bei Ankunft und antworten dem Webbrowser mit einer HTTP-Antwort-Nachricht. Die Antwort enthält eine Statuszeile, die angibt, ob die Anfrage erfolgreich war oder nicht (z. B. "HTTP/1.1 200 OK" für Erfolg).

Der Body einer erfolgreichen Antwort auf eine Anfrage würde die angeforderte Ressource enthalten (z. B. eine neue HTML-Seite oder ein Bild), die dann vom Webbrowser angezeigt werden könnte.

Das Diagramm unten zeigt eine grundlegende Web-Server-Architektur für eine statische Seite (eine statische Seite ist eine, die immer denselben fest codierten Inhalt vom Server zurückgibt, wann immer eine bestimmte Ressource angefordert wird). Wenn ein Benutzer zu einer Seite navigieren möchte, sendet der Browser eine HTTP-"GET"-Anfrage, die seine URL angibt.

Der Server ruft das angeforderte Dokument aus seinem Dateisystem ab und gibt eine HTTP-Antwort zurück, die das Dokument und einen Erfolgsstatus (in der Regel 200 OK) enthält. Wenn die Datei aus irgendeinem Grund nicht abgerufen werden kann, wird ein Fehlerstatus zurückgegeben (siehe Client-Fehlerantworten und Server-Fehlerantworten).

Eine dynamische Website ist eine, bei der ein Teil des Antwortinhalts dynamisch erzeugt wird, nur wenn er benötigt wird. Auf einer dynamischen Website werden HTML-Seiten normalerweise erstellt, indem Daten aus einer Datenbank in Platzhalter in HTML-Vorlagen eingefügt werden (dies ist eine wesentlich effizientere Methode zum Speichern großer Mengen von Inhalten als die Verwendung von statischen Websites).

Eine dynamische Site kann für eine URL unterschiedliche Daten basierend auf vom Benutzer bereitgestellten Informationen oder gespeicherten Präferenzen zurückgeben und kann andere Operationen als Teil der Rückgabe einer Antwort ausführen (z. B. Benachrichtigungen senden).

Der größte Teil des Codes zur Unterstützung einer dynamischen Website muss auf dem Server ausgeführt werden. Das Erstellen dieses Codes wird als "serverseitige Programmierung" (oder manchmal "Backend-Scripting") bezeichnet.

Das Diagramm unten zeigt eine Architektur für eine dynamische Website. Wie im vorherigen Diagramm senden Browser HTTP-Anfragen an den Server, der dann die Anfragen verarbeitet und geeignete HTTP-Antworten zurückgibt.

Anfragen für statische Ressourcen werden auf die gleiche Weise wie bei statischen Websites behandelt (statische Ressourcen sind alle Dateien, die sich nicht ändern — typischerweise: CSS, JavaScript, Bilder, vorab erstellte PDF-Dateien usw.).

Anfragen für dynamische Ressourcen werden stattdessen an serverseitigen Code weitergeleitet (im Diagramm als Webanwendung angezeigt). Für "dynamische Anfragen" interpretiert der Server die Anfrage, liest die erforderlichen Informationen aus der Datenbank (3), kombiniert die abgerufenen Daten mit HTML-Vorlagen (4) und sendet eine Antwort mit dem generierten HTML zurück (5,6).

Widmen wir uns nun dem Code, der an der serverseitigen und clientseitigen Programmierung beteiligt ist. In jedem Fall unterscheidet sich der Code erheblich:

• Sie haben unterschiedliche Zwecke und Anliegen.
• Sie verwenden im Allgemeinen nicht dieselben Programmiersprachen (die Ausnahme ist JavaScript, das sowohl server- als auch clientseitig verwendet werden kann).
• Sie laufen in unterschiedlichen Betriebssystemumgebungen.

Code, der im Browser ausgeführt wird, wird als clientseitiger Code bezeichnet und befasst sich hauptsächlich mit der Verbesserung des Aussehens und Verhaltens einer gerenderten Webseite. Dies umfasst die Auswahl und Gestaltung von UI-Komponenten, das Erstellen von Layouts, Navigation, Formularvalidierung usw. Im Gegensatz dazu umfasst die serverseitige Website-Programmierung hauptsächlich die Auswahl von welchen Inhalten als Antwort auf Anfragen an den Browser zurückgegeben werden. Der serverseitige Code übernimmt Aufgaben wie die Validierung übermittelter Daten und Anfragen, die Verwendung von Datenbanken zum Speichern und Abrufen von Daten und das Senden der richtigen Daten an den Client nach Bedarf.

Clientseitiger Code wird mit HTML, CSS und JavaScript geschrieben — er wird innerhalb eines Webbrowsers ausgeführt und hat wenig oder keinen Zugriff auf das zugrunde liegende Betriebssystem (einschließlich eines begrenzten Zugriffs auf das Dateisystem).

Webentwickler können nicht kontrollieren, welchen Browser jeder Benutzer verwenden könnte, um eine Website anzuzeigen — Browser bieten unterschiedliche Ebenen von Kompatibilität mit clientseitigen Code-Funktionen, und ein Teil der Herausforderung der clientseitigen Programmierung besteht darin, Unterschiede in der Browserunterstützung reibungslos zu handhaben.

Serverseitiger Code kann in einer beliebigen Anzahl von Programmiersprachen geschrieben werden — Beispiele für beliebte serverseitige Websprachen sind PHP, Python, Ruby, C# und JavaScript (NodeJS). Der serverseitige Code hat vollen Zugriff auf das Serverbetriebssystem und der Entwickler kann die Programmiersprache (und bestimmte Version) auswählen, die er verwenden möchte.

Entwickler schreiben normalerweise ihren Code mithilfe von Web-Frameworks. Web-Frameworks sind Sammlungen von Funktionen, Objekten, Regeln und anderen Codekonstrukten, die entwickelt wurden, um häufige Probleme zu lösen, die Entwicklung zu beschleunigen und die verschiedenen Aufgabentypen in einem bestimmten Bereich zu vereinfachen.

Wiederum verwenden sowohl Client- als auch serverseitiger Code Frameworks, jedoch sind die Bereiche sehr unterschiedlich und daher auch die Frameworks. Clientseitige Web-Frameworks vereinfachen Layout- und Präsentationsaufgaben, während serverseitige Web-Frameworks viele "gemeinsame" Webserver-Funktionalitäten bieten, die Sie ansonsten selbst implementieren müssten (z. B. Unterstützung für Sitzungen, Unterstützung für Benutzer und Authentifizierung, einfacher Datenbankzugang, Templating-Bibliotheken usw.).

Serverseitige Programmierung ist sehr nützlich, da sie uns erlaubt, Informationen effizient zu liefern, die für einzelne Benutzer maßgeschneidert sind, und damit ein viel besseres Benutzererlebnis zu schaffen.

Unternehmen wie Amazon verwenden serverseitige Programmierung, um Suchergebnisse für Produkte zu erstellen, gezielte Produktempfehlungen basierend auf Kundenpräferenzen und früheren Kaufgewohnheiten zu geben, Käufe zu vereinfachen usw.

Banken nutzen serverseitige Programmierung, um Kontoinformationen zu speichern und nur autorisierten Benutzern Einsichtnahme und Transaktionen zu ermöglichen. Andere Dienste wie Facebook, Twitter, Instagram und Wikipedia nutzen serverseitige Programmierung, um interessante Inhalte hervorzuheben, zu teilen und den Zugriff zu steuern.

Einige der häufigsten Anwendungen und Vorteile der serverseitigen Programmierung sind unten aufgeführt. Sie werden feststellen, dass es Überschneidungen gibt!

Stellen Sie sich vor, wie viele Produkte auf Amazon verfügbar sind, und wie viele Beiträge auf Facebook geschrieben wurden? Für jedes Produkt oder jeden Beitrag eine separate statische Seite zu erstellen wäre völlig unpraktisch.

Serverseitige Programmierung ermöglicht es uns, die Informationen stattdessen in einer Datenbank zu speichern und HTML und andere Dateitypen (z. B. PDFs, Bilder usw.) dynamisch zusammenzustellen und zurückzugeben. Es ist auch möglich, Daten (JSON, XML usw.) zurückzugeben, die von geeigneten clientseitigen Webframeworks gerendert werden (dies reduziert die Verarbeitungsbelastung auf dem Server und die Datenmenge, die gesendet werden muss).

Der Server ist nicht auf die Übermittlung von Informationen aus Datenbanken beschränkt und kann stattdessen das Ergebnis von Softwaretools oder Daten aus Kommunikationsdiensten zurückgeben. Der Inhalt kann sogar auf den Typ des empfangenden Client-Geräts zugeschnitten werden.

Da die Informationen in einer Datenbank gespeichert sind, können sie auch leichter mit anderen Geschäftssystemen geteilt und aktualisiert werden (zum Beispiel, wenn Produkte entweder online oder in einem Geschäft verkauft werden, könnte das Geschäft seine Bestandsdatenbank aktualisieren).

Server können Informationen über Kunden speichern und verwenden, um ein bequemes und maßgeschneidertes Benutzererlebnis zu bieten. Beispielsweise speichern viele Seiten Kreditkarten, damit die Details nicht erneut eingegeben werden müssen. Seiten wie Google Maps können gespeicherte oder aktuelle Standorte verwenden, um Routing-Informationen bereitzustellen, und Such- oder Reisehistorien nutzen, um lokale Geschäfte in Suchergebnissen hervorzuheben.

Eine tiefere Analyse der Benutzergewohnheiten kann genutzt werden, um ihre Interessen vorherzusehen und die Antworten und Benachrichtigungen weiter anzupassen, z. B. indem eine Liste zuvor besuchter oder beliebter Orte bereitgestellt wird, die Sie auf einer Karte betrachten möchten.

Serverseitige Programmierung ermöglicht es Seiten, den Zugriff auf autorisierte Benutzer zu beschränken und nur die Informationen zu liefern, die ein Benutzer sehen darf.

Reale Beispiele umfassen soziale Netzwerke, die Benutzern erlauben, zu bestimmen, wer die Inhalte sehen kann, die sie auf die Seite posten, und wessen Inhalte in ihrem Feed erscheinen.

Serverseitige Programmierung erlaubt Entwicklern, Sitzungen zu nutzen — im Wesentlichen ein Mechanismus, der es einem Server ermöglicht, Informationen zu speichern, die mit dem aktuellen Benutzer einer Website verbunden sind, und basierend auf diesen Informationen unterschiedliche Antworten zu liefern.

Damit kann zum Beispiel eine Seite wissen, dass ein Benutzer sich zuvor angemeldet hat und Links zu seinen E-Mails oder seiner Bestellhistorie anzeigen, oder den Zustand eines einfachen Spiels speichern, sodass der Benutzer eine Seite erneut besuchen und dort weitermachen kann, wo er aufgehört hat.

Server können allgemeine oder benutzerspezifische Benachrichtigungen über die Website selbst oder per E-Mail, SMS, Instant Messaging, Videoanrufe oder andere Kommunikationsdienste senden.

Einige Beispiele beinhalten:

• Facebook und Twitter senden E-Mails und SMS-Nachrichten, um Sie über neue Kommunikation zu informieren.
• Amazon sendet regelmäßig Produkt-E-Mails, die Produkte vorschlagen, die ähnlich zu den bereits gekauften oder betrachteten sind, die für Sie interessant sein könnten.
• Ein Web-Server kann Warnmeldungen an Website-Administratoren senden, die sie auf geringen Speicherplatz auf dem Server oder verdächtige Benutzeraktivitäten hinweisen.

Eine Website kann viele Daten über Benutzer sammeln: was sie suchen, was sie kaufen, was sie empfehlen, wie lange sie auf jeder Seite bleiben. Serverseitige Programmierung kann verwendet werden, um Antworten basierend auf der Analyse dieser Daten zu verfeinern.

Zum Beispiel werben Amazon und Google Produkte basierend auf vorherigen Suchanfragen (und Käufen).

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben das Ende des ersten Artikels über serverseitige Programmierung erreicht.

Sie haben nun gelernt, dass serverseitiger Code auf einem Webserver ausgeführt wird und dass seine Hauptrolle darin besteht, zu steuern, welche Informationen an den Benutzer gesendet werden (während clientseitiger Code hauptsächlich die Struktur und Darstellung dieser Daten für den Benutzer behandelt).

Sie sollten auch verstehen, dass es nützlich ist, weil es uns ermöglicht, Webseiten zu schaffen, die effizient Informationen liefern, die für einzelne Benutzer maßgeschneidert sind, und wissen nun gut, was Sie vielleicht tun könnten, wenn Sie ein serverseitiger Programmierer sind.

Schließlich sollten Sie verstehen, dass serverseitiger Code in einer Vielzahl von Programmiersprachen geschrieben werden kann und dass Sie ein Web-Framework verwenden sollten, um den gesamten Prozess zu erleichtern.

In einem zukünftigen Artikel werden wir Ihnen helfen, das beste Web-Framework für Ihre erste Site auszuwählen. Wir werden Ihnen die wichtigsten Client-Server-Interaktionen etwas genauer erläutern.

• Übersicht: Erste Schritte der serverseitigen Website-Programmierung
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