Einführung in die serverseitige Programmierung

Webbrowser kommunizieren mit Webservern 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 umfasst eine URL, die die betroffene Ressource identifiziert, eine Methode, die die erforderliche Aktion definiert (zum Beispiel um die Ressource abzurufen, zu löschen oder zu posten), und kann zusätzliche Informationen enthalten, die in URL-Parametern (die Feld-Wert-Paare, die über eine Abfragezeichenfolge gesendet werden), als POST-Daten (Daten, die durch die HTTP POST-Methode gesendet werden) oder in zugehörigen Cookies codiert sind.

Webserver warten auf Anfragen von Clients, verarbeiten sie 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 könnte.

Das unten stehende Diagramm zeigt eine grundlegende Webserver-Architektur für eine statische Seite (eine statische Seite ist eine, die beim Anfordern einer bestimmten Ressource denselben festkodierten Inhalt vom Server zurückgibt). Wenn ein Benutzer zu einer Seite navigieren möchte, sendet der Browser eine HTTP-„GET“-Anfrage, die ihre URL angibt.

Der Server ruft das angeforderte Dokument aus seinem Dateisystem ab und gibt als HTTP-Antwort das Dokument und einen Erfolgsstatus zurück (in der Regel 200 OK). 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 dann, wenn er benötigt wird. Auf einer dynamischen Website werden HTML-Seiten normalerweise durch das Einfügen von Daten aus einer Datenbank in Platzhalter in HTML-Vorlagen erstellt (dies ist eine viel effizientere Art der Speicherung großer Inhaltsmengen als bei statischen Websites).

Eine dynamische Seite kann für eine URL basierend auf Informationen, die vom Benutzer bereitgestellt werden oder in gespeicherten Präferenzen enthalten sind, unterschiedliche Daten zurückgeben und kann andere Operationen als Teil der Rückgabe einer Antwort ausführen (z. B. das Versenden von Benachrichtigungen).

Der Großteil des Codes, der eine dynamische Website unterstützt, muss auf dem Server ausgeführt werden. Dieser Code zu erstellen, wird als "serverseitige Programmierung" (oder manchmal als "Back-End-Scripting") bezeichnet.

Das unten stehende Diagramm zeigt eine Architektur für eine dynamische Website. Wie im vorherigen Diagramm senden Browser HTTP-Anfragen an den Server, woraufhin der Server die Anfragen verarbeitet und entsprechende HTTP-Antworten zurücksendet.

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

Anfragen nach dynamischen 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).

Wenden wir uns nun dem Code zu, der in der serverseitigen und der clientseitigen Programmierung beteiligt ist. In jedem Fall ist der Code erheblich unterschiedlich:

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

Code, der im Browser ausgeführt wird, wird als clientseitiger Code bezeichnet und konzentriert sich hauptsächlich auf die Verbesserung des Erscheinungsbilds und des Verhaltens einer gerenderten Webseite. Dazu gehört das Auswählen und Gestalten von UI-Komponenten, das Erstellen von Layouts, Navigationen, Formularprüfungen usw. Im Gegensatz dazu befasst sich die serverseitige Website-Programmierung hauptsächlich damit, welcher Inhalt als Reaktion auf Anfragen an den Browser zurückgegeben wird. Der serverseitige Code behandelt Aufgaben wie das Validieren eingereichter Daten und Anfragen, die Verwendung von Datenbanken zur Speicherung und Abruf von Daten und das Senden der erforderlichen Daten an den Client bei Bedarf.

Clientseitiger Code wird in HTML, CSS und JavaScript geschrieben - er wird in einem Webbrowser ausgeführt und hat wenig bis gar keinen Zugriff auf das zugrunde liegende Betriebssystem (einschließlich eingeschränktem Zugriff auf das Dateisystem).

Webentwickler können nicht kontrollieren, welchen Browser jeder Benutzer zum Ansehen einer Website möglicherweise verwendet - Browser bieten inkonsistente Ebenen von Kompatibilität mit clientseitigen Codefunktionen, und ein Teil der Herausforderung bei der clientseitigen Programmierung besteht darin, Unterschiede in der Browserunterstützung elegant zu handhaben.

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 Server-Betriebssystem und der Entwickler kann wählen, welche Programmiersprache (und welche spezielle Version) er verwenden möchte.

Entwickler schreiben ihren Code typischerweise 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 unterschiedlichen Aufgabentypen zu vereinfachen, mit denen man in einem bestimmten Bereich konfrontiert ist.

Auch hier verwenden sowohl der client- als auch der serverseitige Code Frameworks, die Bereiche sind jedoch sehr unterschiedlich und daher auch die Frameworks. Clientseitige Web-Frameworks vereinfachen Layout- und Präsentationsaufgaben, während serverseitige Web-Frameworks viele „gemeinsame“ Webserver-Funktionalitäten bieten, die man sonst selbst implementieren müsste (z. B. Unterstützung für Sitzungen, Unterstützung für Benutzer und Authentifizierung, einfacher Datenbankzugriff, Templating-Bibliotheken usw.).

Die serverseitige Programmierung ist sehr nützlich, da sie es uns ermöglicht, Informationen effizient für einzelne Benutzer bereitzustellen und dadurch 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, Einkäufe zu vereinfachen usw.

Banken verwenden die serverseitige Programmierung zur Speicherung von Kontoinformationen und ermöglichen nur autorisierten Benutzern das Anzeigen und Durchführen von Transaktionen. Andere Dienste wie Facebook, Twitter, Instagram und Wikipedia verwenden serverseitige Programmierung, um interessante Inhalte hervorzuheben, zu teilen und den Zugriff zu steuern.

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 bei 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. PDFs, Bilder usw.) dynamisch zu erstellen und zurückzugeben. Es ist auch möglich, Daten (JSON, XML usw.) für die Darstellung durch geeignete clientseitige Web-Frameworks zurückzugeben (dies reduziert die Verarbeitungsbelastung auf dem Server und die Menge der zu sendenden Daten).

Der Server ist nicht darauf beschränkt, Informationen aus Datenbanken zu senden, sondern könnte alternativ das Ergebnis von Softwaretools oder Daten von Kommunikationsdiensten zurückgeben. Der Inhalt kann sogar auf den Gerätetyp zugeschnitten werden, der ihn empfängt.

Weil 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 des Inventars aktualisieren).

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

Eine tiefere Analyse der Benutzergewohnheiten kann verwendet werden, um ihre Interessen vorherzusehen und Antworten und Benachrichtigungen weiter anzupassen, beispielsweise indem eine Liste der zuvor besuchten oder beliebten Orte bereitgestellt wird, die Sie auf einer Karte ansehen möchten.

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

Reale Beispiele sind soziale Netzwerke, die es Benutzern ermöglichen, zu bestimmen, wer die Inhalte sehen kann, die sie auf die Website stellen, und wessen Inhalte in ihrem Feed erscheinen.

Die serverseitige Programmierung ermöglicht es Entwicklern, Sitzungen zu nutzen - im Grunde eine Mechanik, die es einem Server ermöglicht, Informationen zu speichern, die dem aktuellen Benutzer einer Seite zugeordnet sind, und basierend auf diesen Informationen unterschiedliche Antworten zu senden.

Dies erlaubt es beispielsweise, dass eine Seite weiß, dass ein Benutzer sich zuvor eingeloggt hat und Links zu seinen E-Mails oder seiner Bestellhistorie anzeigt, oder vielleicht den Zustand eines einfachen Spiels speichert, sodass der Benutzer eine Seite erneut besuchen und dort fortfahren 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 sind:

• Facebook und Twitter senden E-Mails und SMS-Nachrichten, um Sie über neue Mitteilungen zu informieren.
• Amazon sendet regelmäßig Produkt-E-Mails, die ähnliche Produkte vorschlagen, die Sie bereits gekauft oder angesehen haben.
• Ein Webserver kann Warnmeldungen an Webseitenadministratoren senden, die auf niedrigen Speicher auf dem Server oder verdächtiges Benutzerverhalten hinweisen.

Eine Website kann viele Daten über Benutzer sammeln: wonach 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).

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

Sie sollten auch verstehen, dass es nützlich ist, weil es uns ermöglicht, Websites zu erstellen, die Informationen effizient für einzelne Benutzer bereitstellen, und eine gute Vorstellung davon haben, was Sie tun könnten, wenn Sie ein serverseitiger Programmierer sind.

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

In einem zukünftigen Artikel helfen wir Ihnen bei der Auswahl des besten Web-Frameworks für Ihre erste Seite. Hier führen wir Sie durch die Hauptinteraktionen zwischen Client und Server in etwas mehr Detail.

• Übersicht: Erste Schritte in der serverseitigen Webprogrammierung
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