Архитектура и фреймворки веб-приложений
Курс «Web Application Architecture and Frameworks» (Архитектура и фреймворки веб-приложений) читается для магистрантов направления «01.04.02 — Прикладная математика и информатика», обучающихся по программе «Сетевые технологии и сервисы».
Курс посвящен созданию современных приложений на основе компонентов платформы Веб. В первом семестре курса рассматривается архитектура данной платформы в целом, технические вопросы реализации ее основных компонентов (большое внимание уделяется работе протокола HTTP и его современному состоянию), а также существующие архитектурные принципы, инструментальные средства и каркасы приложений (фреймворки) для разработки серверной части (back-end) веб-приложений.
Вторая часть курса посвящена изучению возможностей современных веб-обозревателей для разработки веб-приложений и получение навыков программирование клиентской стороны насыщенных веб-приложений (RIA) с использованием современных стандартов HTML5 и JavaScript.
Задания на первый семестр
Для выполнения заданий предлагается использовать простой веб-фреймворк Flask. Другой фреймворк можно использовать после согласования с преподавателем.
Задание 1. Минимальное приложение
Реализовать (или использовать пример) и проверить работу
приложения, возвращающего текст "Hello, World!" в ответ на
GET-запрос с путем /
.
Задание 2. Работа с запросом
- Модифицировать минимальное веб-приложение таким образом, чтобы по
запросу к его корневому ресурсу с заданным параметром name
(например
/?name=Alexander
) оно возвращало HTML-документ с приветствием «Hello, <значение параметра name>». - Создать веб-приложение, реализующее работу с ресурсом
/
, отражающим список людей следующим образом. Запрос к ресурсу с помощью метода POST с заданным параметромname
позволяет добавлять в комнату человека с именемname
. GET-запрос к ресурсу возвращает:- строку «The room is full of people who care…» в случае, если комната пуста;
- строку «There are <список имен> in the room», причем список имен представляет собой строку <Имя1>, <Имя2>, … and <ИмяN>. При этом, для случая, когда в комнате только один человек должен использоваться вспомогательный глагол «is».
При реализации веб-приложения на языке Python для хранения состояния
комнаты объявите в модуле переменную встроенного типа list
(больше
примеров работы со списками в Python).
Для того, чтобы выполнить запрос типа POST можно воспользоваться
утилитой curl
:
$ curl -X POST <имя сервера>/?name=Alexander
С той же целью можно использовать режим разработки браузера, например для браузера Firefox: сначала записать запрос в строке браузера (по-умолчанию будет отправлен запрос типа GET) нажать F12, затем выбрать вкладку сеть, выбрать предыдущий запрос, нажать на кнопку «Изменить и снова отправить», указать в качестве метода «POST», нажать кнопку «Отправить».
Задание 3. Работа с несколькими ресурсами
- Создать веб-приложение, позволяющее создавать коробки. Приложение
должно предоставлять доступ к следующим ресурсам:
/
— простая веб-страница с кратким описанием приложения, которая в том числе содержит информацию о том, сколько коробок уже создано и гипер-ссылкой на ресурс/boxes
./boxes
— при запросеPOST
с параметрамиcolor
иname
создается новая коробка, помеченная заданным цветом и названием, причем цвет может быть только одним из следующего списка: red, green, blue, yellow, magenta.В случае, если в запросе передан неверный цвет или коробка с таким цветом или именем уже создана, приложение должно вернуть веб-страницу, содержащую сообщение об ошибке, а также текущий список коробок.
В случае, если коробка успешно создана, приложение должно вернуть страницу с «радостным» сообщением и также вывести текущий список коробок.
Запрос
GET
к данному ресурсу должен вывести список коробок.При выводе списка коробок каждая строка должна содержать имя коробки, выделенное соответствующим цветом (напоминание: при задании CSS-стиля элемента можно использовать символьные имена цветов, например
background: yellow;
).
- Модифицировать предыдущее приложение таким образом, чтобы в
каждую коробку можно было поместить некоторый предмет. Ресурсы
приложения должны обслуживаться следующим образом:
/boxes/<имя коробки>
— при запросе к этому ресурсу с помощью методаPOST
и с переданным параметромname
в коробку с заданным именем должен помещаться предмет с названиемname
. Если коробки с заданным именем не существует, приложение должно вернуть ответ с кодом 404 и сообщением об ошибке. В случае успешного выполнения запроса приложение должно вернуть обновленный список вещей в заданной коробке.Запрос
GET
к данному ресурсу должен выводить список вещей в коробке или ошибку со статусом 404 в случае, если заданной коробки не существует.Страница со списком вещей в коробке должна иметь фоновый цвет, соответствующий метке коробки, а также должна иметь заголовок с именем коробки. В случае, если какая-то вещь встречается в коробке несколько раз, в списке она не должна повторяться, но рядом с этой вещью в скобках должно быть указано количество таких вещей.
/boxes
— модифицируйте список коробок из предыдущего задания таким образом, чтобы каждый элемент являлся ссылкой на соответствующую коробку.
- Добавьте к веб-страницам, содержащим список коробок и список вещей в коробке HTML-форму, позволяющую обновить соответствующий список.
При реализации веб-приложения на языке Python для хранения списка
коробок с их атрибутами, а также содержимого коробок, можно
воспользоваться встроенной в язык структурой данных «словарь» —
dict
.
Задание 4. Аутентификация и сеансы
Добавить поддержку аутентификации пользователей (форма для ввода логина и пароля) в приложение из задания 3. Можно поместить несколько имен пользователей с соответствующими паролями непосредственно в код, регистрация и хранение учетных записей в базе данных не требуется.
Для каждой коробки запоминать, кто ее создал. Все могут просматривать, но только владелец коробки может изменять ее содержимое.
Для сопоставления запросов с авторизованными пользователями следует использовать сеансы (sessions).
Задание 5. Постоянное хранение данных
Для приложения из задания 4 обеспечить сохранение состояния (коробки, их содержимое и владельцы) так, чтобы оно не терялось при перезапуске приложения. Рекомендуется использовать встраиваемую СУБД SQLite (использование в Flask).
Задания на второй семестр
Выполнение заданий не требует программирования на стороне сервера, все может быть сделано в виде статических html-файлов с включением кода на JavaScript.
Работа с объектной моделью документа (DOM)
- В среде JSFiddle: форма из поля ввода и кнопки, при подтверждении формы (нажатием на кнопку или на ввод) текст из поля ввода копируется на страницу под формой.
- То же с использованием библиотеки JQuery для работы с DOM.
- Оформить в виде отдельного html-файла (без jsfiddle) с подключением JQuery.
- Список задач: при подтверждении формы текст из поля ввода добавляется в список. Рядом с каждым элементом две кнопки — «пометить» (изменяет внешний вид задачи) и «удалить».
Сохранение состояния в браузере
Добавить в список задач сохранение состояния в LocalStorage. После повторного открытия страницы состояние (наличие и порядок задач в списке, какие отмечены) должно полностью восстановиться.
Мультимедиа
Аудиоплеер с возможностью добавлять локальные файлы в список воспроизведения. См. элемент <audio> и метод createObjectURL для доступа к локальным файлам, которые выбрал пользователь.
Асинхронная загрузка и управление историей браузера
Одностраничное приложение: панель навигации из нескольких ссылок, при нажатии на которые вся страница не перезагружается, но заменяется основная ее часть. При этом добавляется запись в историю браузера, так что переход отображается в адресной строке и работают кнопки «назад» и «вперед». См. XMLHttpRequest, history.pushState, window.onpopstate.
Одноранговая сеть
Продемонстрировать установку прямого сетевого соединения и обмен текстовыми сообщениями между двумя экземплярами веб-приложения, которые могут работать в различных браузерах на разных компьютерах. Обмен установочной информацией можно производить без сервера путем копирования сгенерированного приложением описания соединения в текстовое поле другого экземпляра. См. WebRTC, RTCPeerConnection, RTCDataChannel.
Ссылки
- Страница курса 2016 г. (А. С. Колосов)
- Mozilla Developer Network — справочник по Веб-технологиям