Node.js Web 框架再进化 - 面向前端与未来标准

前端技术优选 2022-04-07 00:00

以下文章来源于Alibaba F2E ，作者刘子健(繁易)

Web 开发一直是 Node.js 的主流方向，无论新人必学的 Express / Koa，或者是社区流行的企业级框架 Egg / Nest，各类 Web 框架层出不穷。本次分享来自阿里巴巴前端技术专家刘子健（繁易）在第十六届D2前端技术论坛的分享，为大家带来 Node.js Web 框架的发展历程，分析各类框架的适用场景及利弊，并基于阿里的 Node.js 框架 Midway，为大家介绍在过去这两年，我们对下一代 Node.js Web 框架的思考、设计、实践，包含如何面向前端做一款前端“爱用”的 Node.js 框架，如何面向未来标准甚至参与标准来设计 Node.js Web 框架两部分。

附：第十六届D2前端技术论坛现场分享视频

Node.js & Web 框架简述

Node.js是基于Chrome V8 JavaScript 引擎的运行时，一般用于编写CLI、处理数据、编写Restful API、进行页面渲染等等多种作用。之前JavaScript在浏览器端限制比较多，但是自从有了Node.js以后，应用范围得到很大拓展。

1、Web框架功能

现代的Web开发不管使用什么语言都离不开Web框架。Web框架具有Restful API、数据库CRUD、页面渲染、身份校验等功能，提供了高效开发Web应用的方式，同时Web框架存在适用场景以及规则约束，有源源不断的框架推陈出新。

2、Node.js框架的发展阶段

Node.js的发展分成三个阶段，分别是起步期、企业架构期、面向前端期。

a、起步阶段，主打轻量
2009年Node.js出现，2010年Express框架出现，2013年出现Koa框架。当时前端工程师主要是在尝鲜，不敢在业务上做太多的尝试和落地，更多的是验证Node.js Web 场景可行性。在起步期阶段，框架主打轻量和极简。下面是两个框架的写法示例。

其优点是简单易学，易于集成，Express框架容易集成到Nest和Webpack框架中，Koa.js框架容易集成到Egg和Midway框架中，生态繁荣，久经考验。

其缺陷也是比较明显，表现为缺乏规范和最佳实践、不利于团队协作和大规模开发、Express年久失修。

b、企业阶段，主打架构

在2014年到2017年，Node.js规模化落地，专业的Node.js工程师出现，主打企业级框架和架构以及规模化和团队协作化。

在这一段时间主要出现的框架有nest、Egg、Midway框架，但大多以Express和Koa框架作为基础框架，如下图：

企业级框架优点为大而全，功能完善，规范并且最佳实践明确，易于团队协作，同时社区生态活跃。

缺陷是大而全导致上手成本高；限制多，难扩展。

c、面向前端
从2016之后，Node.js发展成熟完善，Node 4.0发布，前端工程师人数急速增加，主打面向前端框架的设计，以及简洁和轻量，在这个阶段中主要框架是Next.js以及Nuxt.js框架。

这些框架的优点主要是来自于前端，全栈开发，简单容易学习，支持Serverless部署。

其缺陷是后端功能较弱，自定义扩展困难，强依赖于平台支持。
下面是两个Demo示例：

上面是Next.js，下面是Nuxt.js

在2020年的时候，一份stateofjs 2020关于Node.js Web框架满意度对比的调查报告表明，Next.js成功登顶，并且Express.js框架仍然受到关注。

Node.js Web 框架满意度调研（stateofjs 2020）

3、总结

1. Node.js Web框架迭代与前端行业发展密切相关；
2. 前端应用场景多于纯Node.js后端场景；
3. 面向前端设计的全栈框架兴起，使得Node.js用法回归简洁和轻量。

Midway - 面向前端的框架演进之路

Midway是2014年开发的框架，发布了7个大版本，2018年正式开源。

Midway作为一款企业级开发框架，技术选型上，主要有TypeScript（静态类型、多人协作）、IoC（复杂架构、面向接口编程）、Egg（统一框架、复用生态）。Midway Demo示例如下图：

1、Node.js应用状况

集团在2019年的时候，Node.js应用状况表现为：

a、服务器利用率低：集团1600+Node.js应用，常年cpu利用率<10%，乃至5%，服务器利用率低。

b、DevOps成本高：前端维护乏力，由于是Docker应用、限流、日志、跨语言，所以导致Devops成本过高。
传统应用的缺点限制了Node.js在阿里的进一步发展。

2、前端诉求

a、后端往大后台下沉，前端往小前台发力，提升生产力。

b、前端同学希望将中台服务快速组合为各类业务接口，和端侧同步快速交付前台，以更快的响应业务需求变化来帮助业务试错。
总体上需要赋能前端，让云原生给前端降本增效。

3、技术方向

通过以上现状和诉求，2019-2020 阿里巴巴前端委员会的四大技术方向为：
a、搭建服务；b、Serverless；c、智能化；d、IDE。

4、面临挑战

a、用户群体割裂，如何在一个框架下服务好两种用户？

前端工程师和Node.js工程师出现割裂。前端工程师偶尔写接口，希望简单易上手；对于Node.js工程师来说，因为日常管理上万行代码，更注重于复杂场景的应对能力。

b、使用场景不同，如何在一个框架下支持两种场景？

简单场景和企业级场景不同，简单场景要求快速实现CRUD，接口聚合；企业级场景注重维护性，依赖注入，基础架构，简单场景将会逐步演化成为复杂场景。

c、前端范式变更

目前主流的前端都在从Class Component 向 Function + Hooks转变，包括React、Vue等，最终会导致函数式开发和OOP开发并存，如下图比较图：

同一个开发者在写前、后端的时候，思维是不一样的，那么框架有没有可能支持函数式开发，又能与OOP 并存？

5、解决办法：渐进式设计

通过Midway的渐进式设计来解决，我们把Midway架构进行分层，从下到上主要为Midway核心、编码范式、生态、场景化、和Modern Web。对于前端来说的解决方案就是Hooks。

a、Hooks

• 函数即接口

JavaScript 函数即接口，统一并且无协议。

函数名称生成路径，可以根据参数的长度决定请求类型，通过TyperScript可以推断返回类型。通过这种方式，基于函数元信息生成接口。

• 获取请求上下文

针对前后端范式不一致的问题，设置了useContext API，可以直接拿到运行时的参数，最终实现无需手动传入参数，就能够实现前端保持一致。示例代码如下：

获取URL查询参数

自定义Hooks

• 面向全栈应用设计

典型工程代码目录

上图是典型工程代码目录，包括服务端目录、接口目录、页面资源、应用入口等，都在src下面，最终实现统一管理和配置，共享src代码、类型。

• 简化接口调用

“零”API调用

和传统接口调用不同，在一体化应用中，只需要导入函数，调用函数并使用返回值，因为都在一个src目录，且都是TypeScript，这种直接导入的方式是可行的，同时后端的返回值也不需要生成或推断，最终实现“零”API调用，节约时间，节省文档，实现直接调用。

b、渐进式-类似于搭积木一样进行演化

把Midway支持的功能按照项目类型、开发方式、拓展组件、触发器、部署平台进行罗列，可以像像搭积木一样，选择相应的积木就可以实现。比如面向前端一体化应用，可以选择一体化项目、函数式、Config、HTTP、FaaS，如下图：

如果是面向后端，可以使用IoC+装饰器、Middleware、ORM、Swagger、Cache、HTTP、gRPC，部署在Server上，实现复杂的企业级应用。

也可以面向随着时间流逝复杂度增加的应用，如下图：

6、落地情况

Hooks于2020年4月发布，有2500多个应用，是阿里前端的主流模式。

7、总结

a、企业内仍存在简单场景与复杂场景，框架设计应考虑到此问题；
b、Node.js Web 框架应关注开发者体验，面向前端工程师设计；
c、云 + 端的研发模式将成为未来的主流研发模式。

未来 - 面向标准&规划

1、类型安全

例如社区的Prisma框架，可以生成ORM，ORM可以根据数据库实时生成。如果前端也是自动生成，那么将会实现前端到后端再到数据库全链路的类型安全，如果后端修改了，那么前端也将会自动报错。

2、展望：云端融合

目前有两个在推的提案，分别为JS Module Blocks（动态引入代码）和JS Module Fragments（模块可以命名，模块可以静态导入）。

根据这两个提案，引入我们的第三个方向，最终实现在一个文件中，可以实现server端和ssr端以及client端融合。