MEAN架构实战:基于MongoDB、Express、Angular、Node.js构建企业级应用

本文涉及的产品
云数据库 MongoDB,通用型 2核4GB
简介:

曾几何时,业界流行使用LAMP架构(Linux、Apache、MySQL和PHP)来快速开发中小网站。LAMP是开放源代码的,而且使用简单、价格廉价,因此LAMP这个组合成为了当时开发中小网站的首选,号称“平民英雄”。而今,随着Node.js的流行,这使得JavaScript终于能够在服务器端拥有了一席之地。JavaScript成为了从前端到后端再到数据库层能够支持全栈开发的语言。而以MongoDB、Express、Angular和Node.js四种开源技术为基础的MEAN架构,除了具备LAMP架构的一切优点外,更能支撑高可用、高并发的大型互联网应用的开发。MEAN架构势必也会成为新的“平民英雄”。

本文介绍了MEAN架构的概念、发展趋势,并阐述了如何学习和使用MEAN架构。

什么是MEAN架构?

MEAN架构,是指以MongoDB、Express、Angular和Node.js四种技术为核心的技术栈,广泛应用于全堆栈Web开发。

1. MongoDB

MongoDB是强大的非关系型数据库(NoSQL)。与Redis或者HBase等不同,MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品,是非关系数据库当中功能最丰富、最像关系数据库的,旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。它支持的数据结构非常松散,是类似JSON的BSON格式,因此可以存储比较复杂的数据类型。MongoDB最大的特点是其支持的查询语言非常强大,其语法有点类似于面向对象的查询语言,几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能,而且还支持对数据建立索引。
自MongoDB 4.0开始,MongoDB开始支持事务管理。

图1-1是最新的数据库排行结果。从图中可以看到,MongoDB是在NoSQL数据库中是排行第一的。该数据来自于DB-Engines(https://db-engines.com/en/ranking

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5FSWZ67e-1591539233123)(https://waylau.com/images/post/20200607-mongodb.png)]

在MEAN架构中,MongoDB承担着数据存储的角色。

2. Express

Express是一个简洁而灵活的Node.js Web应用框架, 提供了一系列强大特性帮助你创建各种Web应用。同时,Express也是一款功能非常强大的HTTP工具。

使用Express可以快速地搭建一个完整功能的网站。其核心特性包括:

  • 可以设置中间件来响应HTTP请求。
  • 定义了路由表用于执行不同的HTTP请求动作。
  • 可以通过向模板传递参数来动态渲染HTML页面。

在MEAN架构中,Express承担着构建Web服务的角色。

3. Angular

前端组件化开发是目前主流的开发方式,不管是Angular、React还是Vue.js都如此。相比较而言,Angular不管是其开发功能,还是编程思想,在所有前端框架中都是首屈一指的,特别适合大型企业级应用的开发。

Angular不仅仅是一个前端的框架,而更像是一个前端开发平台,试图解决现代Web应用开发各个方面的问题。Angular有着诸多特性,核心功能包括MVC模式、模块化、自动化双向数据绑定、语义化标签、服务、依赖注入等。而这些概念即便对于后端开发人员来说也不陌生。比如,Java开发人员肯定知道MVC模式、模块化、服务、依赖注入等。

在MEAN架构中,Angular承担着UI客户端开发的角色。

4. Node.js

Node.js是整个MEAN架构的基石。Node.js采用事件驱动和非阻塞I/O模型,使其变得轻微和高效,非常适合构建运行在分布式设备的数据密集型实时应用。自从有了Node.js,JavaScript不再只是前端开发的小脚色,而是拥有了从前后台到数据数据库完整开发能力的全栈能手。JavaScript和Node.js是相辅相成的,配合流行的JavaScript语言,使得Node.js拥有更广泛的受众。

Node.js能够火爆的另外一个原因是npm。npm可以轻松管理项目依赖,同时也促进了Node.js生态圈的繁荣,因为npm让开发人员分享开源技术变得不再困难。

MEAN架构的优势

MEAN架构的在企业级应用中被广泛采用,总结起来具备以下优势。

1. 开源

正如前两节所述,无论是MongoDB、Express、Angular、Node.js四种核心技术,还是NG-ZORRO、ngx-markdown、NGINX、basic-auth等周边技术,MEAN架构所有的技术栈都是开源的。

开源技术相对与闭源技术而言,有其优势。一方面,开源技术源码是公开的,互联网公司在考察某项技术是否符合自身开发需求时,可以对源码进分析;另一方面,开源技术相对闭源技术而言,商用的成本相对比较低,这对于很多初创的互联网公司而言,可以节省一大笔技术投入。以此,MEAN架构也被称为开发下一代大型互联网应用的“平民英雄”。

当然,开源技术是把双刃剑,你能够看到源码,并不意味着你可以解决所有问题。开源技术在技术支持上不能与闭源技术相提并论,毕竟闭源技术都有成熟的商业模式,会提供完善的商业支持。而开源技术,更多依赖于社区对于开源技术的支持。如果在使用开源技术过程中发现了问题,可以反馈给开源社区,但开源社区不会给你保证什么时候、什么版本能够修复发现的问题。所以,使用开源技术,需要开发团队对开源技术要有深刻的了解。最好能够吃透源码,这样在发现问题时,能够及时解决源码上的问题。

比如,在关系型数据库方面,同属于Oracle公司的MySQL数据库和Oracle数据库,就是开源与闭源技术的两大代表,两者占据了全球数据库的占有率的前两名。MySQL数据库主要是在中小企业或者是云计算供应商中广泛采用,而Oracle数据库则由于其稳定、高性能的特性,深受政府和银行等客户的信赖。

2. 跨平台

跨平台,意味着开发和部署的应用的成本的降低。

试想一下,当今操作系统三足鼎立,分别是Linux、macOS、Windows。如果开发者需要针对不同的操作系统平台,而要开发不同的软件,那么开发成本势必会非常高。而且每个操作系统平台,都有不同的版本、分支,仅仅做不同的版本的适配都需要耗费极大的人力,更别提要针对不同的平台开发软件了。以此,跨平台可以节省开发成本。

同理,由于MEAN架构开发的软件是具有跨平台的,无需担心在部署应用过程中的兼容性问题。开发者在本地开发环境所开发的软件,理论上是可以通过CICD平台直接一键部署到测试环境,甚至是生产环境中,因而可以节省部署的成本。

MEAN架构的跨平台特性,使其非常适合构建Cloud Native应用,特别是在当今容器技术常常作为微服务的宿主,而MEAN架构的应用是支持Docker部署的。

有关Cloud Native方面的内容,可以参阅笔者所著的《Cloud Native 分布式架构原理与实践》。

3. 全栈开发

类似与系统架构师,全栈开发者应该是比一般的软件工程师具有更广的知识面,是拥有全端软件设计思想并掌握多种开发技能的复合型人才,能狗独当一面。相比于Node.js工程师、Angular工程师偏重于某项技能而言,全栈开发意味着必须掌握整个架构的全部细节,要求全栈开发者能够从零开始构建全套完整的企业级应用。

作为一名全栈开发者,在开发时往往会做如下风险的预测,并做好防御。

  • 当前所开发的应用会部署到什么样的服务器、网络环境中?
  • 服务哪里可能会崩?为什么会崩?
  • 是否应该适当的使用云存储?
  • 程序有无具备数据冗余?
  • 是否具备可用性?
  • 界面是否友好?
  • 性能是否能够满足当前的要求?
  • 哪些位置需要加日志,方便日志排查问题?

除上述的思考外,全栈开发者要能够建立合理的、标准的关系模型,包括外键、索引、视图、查找表等。

全栈开发者要熟悉非关系型数据存储,并且知道它们相对关系型存储优势所在。

当然,人的精力毕竟有限,所以想要成为全栈开发者并非易事。所幸MEAN架构让这一切成为了可能。MEAN架构以Node.js为整个技术栈的核心,而Node.js的编程语言是JavaScript,这意味着,开发者只需要掌握JavaScript这一种编程语言,即可以打通所有MEAN架构的技术,这不得不说是全栈开发者的福音。

4. 支持企业级应用

无论是Node.js、Angular还是MongoDB,这些技术在大型互联网公司都被广泛采用。无数应用也证明了MEAN架构是非常适合构建企业级应用的。企业级应用是指那些为商业组织、大型企业而创建并部署的解决方案及应用。这些大型企业级应用的结构复杂,涉及的外部资源众多、事务密集、数据量大、用户数多,有较强的安全性考虑。

MEAN架构用来开发企业级应用,不但具有强大的功能,还能够满足未来业务需求的变化,且易于升级和维护。

更多有关企业级应用开发方面的内容,可以参阅笔者所著的《Spring Boot 企业级应用开发实战》《Angular企业级应用开发实战》《Node.js企业级应用开发实战》等。

5. 支持构建微服务

微服务(Microservices)架构风格就像是把小的服务开发成单一应用的形式,运行在其自己的进程中,并采用轻量级的机制进行通信(一般是HTTP资源API)。这些服务都是围绕业务能力来构建,通过全自动部署工具来实现独立部署。这些服务,其可以使用不同的编程语言和不同的数据存储技术,并保持最小化集中管理。

MEAN架构非常适合构建微服务:

  • Node.js本身提供了跨平台的能力,可以运行在自己的进程中。
  • Express易于构建Web服务,并支持HTTP的通信。
  • Node.js+MongoDB支持从前端到后端再到数据库全栈开发能力。

开发人员可以轻易地通过MEAN架构来构建并快速启动一个微服务应用。业界也提供了成熟的微服务解决方案来打造大型微服务架构系统,比如Tars.js、Seneca等。

读者欲了解更多微服务方面的内容,可以参阅笔者所著的《Spring Cloud 微服务架构开发实战》。

6. 业界主流

MEAN架构所涉及的技术都是业界主流,主要体现在以下几方面。

  • MongoDB是在NoSQL数据库中是排行第一的,而且用户量还在递增。
  • 只要知道JavaScript就必然知道Node.js,而JavaScript是在开源界最流行的开发语言。
  • 前端组件化开发是目前主流的开发方式,不管是Angular、React还是Vue.js都如此。相比较而言,Angular不管是其开发功能,还是编程思想,在所有前端框架中都是首屈一指的,特别适合大型企业级应用的开发。而且,从市场占有率来看,Angular都是首屈一指的。
  • 在大型互联网应用中,经常使用NGINX作为Web服务器。NGINX也是目前使用最广泛的代理服务器。

如何学习MEAN架构?

MEAN架构知识点繁多,涉及面广,不是一时可以掌握。关于MEAN架构,笔者撰写了多本开源书籍,方便网友学习。包括:

这些开源书都免费的,可以随时学习哦,附带案例和源码。有任何问题都可以在线在相关的主页留言,有问必答。

当然,笔者也出版了一些的专著,网友们可以按需选择。包括:

上面的案例和源码也都是公开免费的哦。

参考引用

相关实践学习
MongoDB数据库入门
MongoDB数据库入门实验。
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