Einführung in die serverseitige Programmierung

Webbrowser kommunizieren mit Webservern mittels des HyperText Transfer Protocols (HTTP). Wenn Sie auf einen Link auf einer Webseite klicken, ein Formular absenden oder eine Suche ausführen, 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 abzurufen, zu löschen oder zu versenden), und kann zusätzliche Informationen enthalten, die in URL-Parametern codiert sind (die Feld-Wert-Paare, die über einen Query String gesendet werden), als POST-Daten (Daten, die mit der HTTP POST Methode gesendet werden), oder in verbundenen Cookies.

Webserver warten auf Client-Anfragenachrichten, verarbeiten diese bei Eintreffen und antworten dem Webbrowser mit einer HTTP-Antwortnachricht. Die Antwort enthält eine Statuszeile, die angibt, ob die Anfrage erfolgreich war (z. B. "HTTP/1.1 200 OK" für Erfolg).

Der Hauptteil 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 kann.

Das untenstehende Diagramm zeigt eine grundlegende Webserver-Architektur für eine statische Website (eine statische Website ist eine, die bei jeder Anforderung einer bestimmten Ressource denselben fest kodierten Inhalt vom Server zurückgibt). Wenn ein Benutzer auf eine Seite navigieren möchte, sendet der Browser eine HTTP-"GET"-Anfrage unter Angabe der URL.

Der Server ruft das angeforderte Dokument aus seinem Dateisystem ab und gibt eine HTTP-Antwort mit dem Dokument und einem Erfolgsstatus (normalerweise 200 OK) zurück. 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 bei Bedarf. Bei 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 Möglichkeit, große Mengen an Inhalten zu speichern, als statische Websites zu verwenden).

Eine dynamische Site kann je nach den vom Benutzer bereitgestellten Informationen oder gespeicherten Vorlieben unterschiedliche Daten für eine URL zurückgeben und kann im Rahmen der Antwort auch andere Operationen ausführen (z. B. das Senden von Benachrichtigungen).

Der Großteil des Codes zur Unterstützung einer dynamischen Website muss auf dem Server laufen. Das Erstellen dieses Codes wird als "serverseitige Programmierung" (oder manchmal "Back-End-Scripting") bezeichnet.

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

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

Anfragen für dynamische Ressourcen werden stattdessen (2) an serverseitigen Code weitergeleitet (im Diagramm als Webanwendung dargestellt). Bei "dynamischen 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).

Nun wollen wir uns dem Code zuwenden, der in der serverseitigen und der clientseitigen Programmierung verwendet wird. In beiden Fällen ist der Code erheblich unterschiedlich:

• Sie verfolgen unterschiedliche Zwecke und Anliegen.
• Sie verwenden in der Regel nicht dieselben Programmiersprachen (die Ausnahme ist JavaScript, das sowohl auf der Server- als auch auf der Client-Seite 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 von Erscheinung und Verhalten einer gerenderten Webseite. Dazu gehören das Auswählen und Gestalten von UI-Komponenten, das Erstellen von Layouts, die Navigation, die Formularvalidierung usw. Im Gegensatz dazu beinhaltet die serverseitige Website-Programmierung hauptsächlich das Auswählen, welche Inhalte dem Browser als Antwort auf Anfragen zurückgegeben werden. Der serverseitige Code übernimmt Aufgaben wie das Validieren von übermittelten Daten und Anfragen, die Nutzung von Datenbanken zum Speichern und Abrufen von Daten und das Senden der erforderlichen Daten an den Client.

Der clientseitige Code wird mit HTML, CSS und JavaScript geschrieben - er wird in einem Webbrowser ausgeführt und hat wenig oder keinen Zugang zum zugrunde liegenden Betriebssystem (einschließlich des eingeschränkten Zugriffs auf das Dateisystem).

Webentwickler können nicht steuern, welchen Browser jeder Nutzer verwenden könnte, um eine Website anzusehen – Browser bieten inkonsistente Niveaus der Kompatibilität mit clientseitigen Code-Funktionen, und ein Teil der Herausforderung der clientseitigen Programmierung besteht darin, Unterschiede in der Browserunterstützung elegant zu bewältigen.

Serverseitiger Code kann in einer Vielzahl 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 auswählen, welche Programmiersprache (und spezifische Version) er verwenden möchte.

Entwickler schreiben ihren Code typischerweise unter Verwendung von Webframeworks. Webframeworks sind Sammlungen von Funktionen, Objekten, Regeln und anderen Code-Konstrukten, die entwickelt wurden, um häufige Probleme zu lösen, die Entwicklung zu beschleunigen und die verschiedenen Arten von Aufgaben in einem bestimmten Bereich zu vereinfachen.

Nochmals, obwohl sowohl Client- als auch serverseitige Codes Frameworks verwenden, sind die Domänen sehr unterschiedlich und daher sind es auch die Frameworks. Clientseitige Webframeworks vereinfachen Design- und Präsentationsaufgaben, während serverseitige Webframeworks eine Menge an "allgemeiner" Webserver-Funktionalität liefern, die Sie sonst selbst implementieren müssten (z.B. Unterstützung für Sitzungen, Unterstützung für Benutzer und Authentifizierung, einfacher Datenbankzugriff, Templating-Bibliotheken usw.).

Serverseitige Programmierung ist sehr nützlich, weil sie es uns ermöglicht, Informationen effizient zu liefern, die auf einzelne Benutzer zugeschnitten sind und dadurch ein viel besseres Benutzererlebnis schaffen.

Unternehmen wie Amazon nutzen serverseitige Programmierung, um Suchergebnisse für Produkte zusammenzustellen, gezielte Produktempfehlungen basierend auf Kundenpräferenzen und früherem Kaufverhalten zu machen, Einkäufe zu vereinfachen usw.

Banken verwenden serverseitige Programmierung, um Kontoinformationen zu speichern und nur autorisierten Benutzern Ansichts- und Transaktionsmöglichkeiten zu bieten. Andere Services wie Facebook, Twitter, Instagram und Wikipedia nutzen serverseitige Programmierung, um interessante Inhalte hervorzuheben, zu teilen und den Zugriff darauf zu kontrollieren.

Einige der häufigen Verwendungen und Vorteile der serverseitigen Programmierung sind unten aufgeführt. Sie werden feststellen, dass es einige Überschneidungen gibt!

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

Die serverseitige Programmierung ermöglicht es uns stattdessen, die Informationen in einer Datenbank zu speichern und HTML und andere Dateitypen (z.B. PDF-Dateien, Bilder usw.) dynamisch zu konstruieren und zurückzugeben. Es ist auch möglich, Daten (JSON, XML usw.) für die Darstellung durch geeignete clientseitige Webframeworks zurückzugeben (dies reduziert die Verarbeitungsbelastung des Servers und die Datenmenge, die gesendet werden muss).

Der Server ist nicht darauf beschränkt, Informationen aus Datenbanken zu senden, und kann alternativ das Ergebnis von Software-Tools oder Daten aus Kommunikationsdiensten zurückgeben. Die Inhalte können sogar auf den Typ des Client-Geräts abgestimmt werden, das sie empfängt.

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 Datenbank mit Inventar aktualisieren).

Server können Informationen über Kunden speichern und verwenden, um ein bequemes und maßgeschneidertes Benutzererlebnis zu bieten. Beispielsweise speichern viele Websites Kreditkarten, sodass die Details nicht erneut eingegeben werden müssen. Websites wie Google Maps können gespeicherte oder aktuelle Standorte für die Bereitstellung von Routeninformationen verwenden und Such- oder Reisehistorien, um lokale Unternehmen in Suchergebnissen hervorzuheben.

Eine tiefere Analyse der Benutzergewohnheiten kann verwendet werden, um ihre Interessen zu antizipieren und Antworten und Benachrichtigungen weiter anzupassen, zum Beispiel durch Bereitstellung einer Liste von zuvor besuchten oder beliebten Standorten, die Sie auf einer Karte anzeigen möchten.

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

Reale Beispiele umfassen Social-Networking-Sites, die den Benutzern ermöglichen zu bestimmen, wer den von ihnen auf der Seite geposteten Inhalt sehen kann und wessen Inhalte in ihrem Feed erscheinen.

Die serverseitige Programmierung ermöglicht es den Entwicklern, Sitzungen zu verwenden - im Grunde 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 senden.

Dies ermöglicht es beispielsweise, dass eine Seite weiß, dass sich ein Benutzer zuvor angemeldet hat und Links zu seinen E-Mails oder Bestellhistorie anzeigt oder vielleicht den Zustand eines einfachen Spiels speichert, sodass der Benutzer wieder auf die Site gehen 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, Video-Anrufe oder andere Kommunikationsdienste senden.

Einige Beispiele sind:

• Facebook und Twitter senden E-Mails und SMS-Nachrichten, um Sie über neue Kommunikationsnachrichten zu informieren.
• Amazon sendet regelmäßig Produkt-E-Mails, die Produkte vorschlagen, die denen ähnlich sind, die bereits gekauft oder angesehen wurden und an denen Sie interessiert sein könnten.
• Ein Webserver könnte Warnmeldungen an Site-Administratoren senden, die sie auf geringen Speicherplatz auf dem Server oder verdächtige Benutzeraktivität 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. Die serverseitige Programmierung kann verwendet werden, um Antworten basierend auf der Analyse dieser Daten zu verfeinern.

Beispielsweise werben Amazon und Google Produkte basierend auf vorherigen Suchen (und Käufen).

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 Hauptaufgabe darin besteht, zu steuern, welche Informationen an den Nutzer gesendet werden (während sich clientseitiger Code hauptsächlich um die Struktur und Darstellung dieser Daten an den Nutzer kümmert).

Sie sollten auch verstehen, dass es nützlich ist, weil es uns ermöglicht, Websites zu erstellen, die effizient Informationen bereitstellen, die auf einzelne Benutzer zugeschnitten sind, und dass Sie eine gute Vorstellung von einigen der Dinge haben, die Sie als serverseitiger Programmierer tun könnten.

Zuletzt sollten Sie verstehen, dass serverseitiger Code in einer Reihe von Programmiersprachen geschrieben werden kann und dass Sie ein Webframework verwenden sollten, um den gesamten Prozess zu erleichtern.

In einem zukünftigen Artikel werden wir Ihnen helfen, das beste Webframework für Ihre erste Seite auszuwählen. Hier werden wir Ihnen die wichtigsten Client-Server-Interaktionen etwas näher erläutern.

• Übersicht: Erste Schritte der serverseitigen Website-Programmierung
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