什么是单页应用程序？如何选择及架构、优势和挑战

什么是单页应用程序（Single-Page Application）？

单页面应用程序(Web应用程序或网站)仅加载单个页面。然后，当用户与Web服务器交互时，它使用从Web服务器获取的新内容重写页面，而不是为每次交互加载新页面。

单页面应用程序是一种网站解决方案，可以直接在浏览器中呈现JavaScript代码。它确保用户在浏览网站时不会重新加载页面。这是通过确保浏览器通过单个请求或通过响应用户活动更新必要的材料来获得基本的HTML、JavaScript和CSS代码来实现的。

采用单页面应用程序(SPA)的企业因其结构简单、易于导航和使用更少的资源而越来越受欢迎。与传统的MPA网站相比，使用SPA的网站处理数据的效率更高，成本更低，而且它们使用重复的布局，因此开发时间更短。

单页面应用程序(SPA)与多页面应用程序(MPA)

多个页面应用程序(MPA)包含多个页面，其中包含静态数据和指向其他站点的链接。Html和css是开发MPA网站的主要技术。他们可能会使用JavaScript来减少负载和提高速度。提供更多服务的网站，如在线商店，应该考虑使用MPA，因为它们使连接到几个用户数据库变得更容易。

单页应用程序与多页应用程序在以下方面有所不同：

• **开发流程：**与SPA不同，在构建MPA时，不需要具备Java方面的专业知识。然而，MPAS的前端和后端的耦合意味着这些网站的建设时间比SPA相对更长。

• 速度： MPA的运行速度相对较慢，需要从头开始加载每个新页面。然而，SPA在初始下载后加载速度要快得多，因为它们存储缓存数据以供以后使用。

• 搜索引擎优化： 搜索引擎可以很容易地对带有MPA的网站进行索引。MPA有多个页面被搜索引擎抓取，以产生更好的SEO排名。每个页面上的内容也是静态的，使其更易于访问。相反，SPA只有一个页面，只有一个唯一的统一资源定位符(URL)。他们还使用了大多数搜索引擎都没有充分索引的Java脚本。这使得水疗中心的搜索引擎优化排名更具挑战性。

• 安全： 在MPA中，必须单独保护每个在线页面。但是，SPA更容易受到黑客攻击。但有了正确的方法，开发团队可以提高应用程序的安全性。

何时使用单页应用程序？

在五种情况下可以使用单页应用程序：

• 希望开发具有动态平台和较小数据量的网站的用户可以使用SPA。
• 计划为其网站构建移动应用程序的用户也可以考虑使用SPA。他们可以使用站点和移动应用程序的后端应用程序编程接口(API)。
• SPA的架构适合于构建Facebook、SaaS平台和封闭社区等社交网络，因为它们需要较少的SEO。
• 希望为消费者提供无缝交互的用户也应该使用SPA。消费者还可以访问数据流和实时图表的实时更新。
• 希望为各种设备、操作系统和浏览器提供一致、原生且动态的用户体验的用户。

一个好的团队应该有足够的预算、工具和时间来构建高质量的单页应用程序。这将确保可靠、高效的SPA不会因产生流量而出现停机。有三个因素决定了应用程序的外观及其成功：

1.团队

要开发可靠的SPA，开发团队必须具备CSS、JavaScript和HTML方面的专业知识。该团队应包括以下人员：

• 项目经理或Scrum主管，他们将领导团队、监控开发过程并提供指导。
• 编写高质量前端代码的JavaScript开发人员。
• UX/UI设计师将从功能和美学角度设计这款应用程序。
• 无缝连接应用程序和服务器接口的后端软件工程师。
• 测试应用程序的错误和BUG的质量保证专家。

2.时间和预算

用户应该为开发和启动应用程序设定一个固定的时间表。在确定时间表时，用户应考虑应用程序的复杂性、功能要求和团队规模等因素。

此外，用户应该为开发的每个阶段分配足够的时间来研究、规划和开发优化的流程：编写代码、设计、测试和部署。开发人员还应该有足够的预算来满足应用程序的维护，以添加新功能、更新内容和解决问题。团队成员也应该巧妙地分配责任。

3.工具和技术

在开发SPA时，诸如CSS、JavaScript和HTML等技术是必不可少的。其他有用的工具包括：

• 构建应用程序的框架需要使用JavaScript框架。开发人员可以单独使用JS，也可以与Reaction JS或Angular.Js或Vue结合使用。
• AJAX适用于部署SPA所需的异步XML和Java脚本。它允许服务器和客户端之间的数据传输，并负责无缝重新加载。
• 后台程序，如JAVA、PHP和Node.js，以及数据库管理系统(DBMS)，如MySQL和MongoDB。

单页应用程序架构

单页面应用程序通过自动修改当前页面与访问者交互，从而消除了从服务器加载多个网页的要求。

带有SPA的网站由单个URL链接组成。下载内容，并在单击时更新特定的用户界面(UI)组件。增强了用户体验，因为用户可以在从服务器获取新内容的同时与当前页面交互。当发生更新时，当前页面的某些部分将使用新内容进行更新。

SPA中的初始客户端请求加载应用程序及其所有相关资产，如HTML、CSS和JavaScript。初始加载文件对于复杂的应用程序可能很重要，并导致加载时间较慢。当用户在SPA内导航时，应用程序编程接口(API)获取新数据。服务器仅使用JavaScript Object Notation(JSON)格式的数据进行响应。在接收到此数据后，浏览器将更新用户看到的应用程序视图，而无需重新加载页面。

单页应用程序的体系结构包括服务器端和客户端呈现技术。站点通过客户端呈现(CSR)、服务器端呈现(SSR)或静态站点生成器(SSG)呈现并呈现给用户。

1.客户端渲染

通过客户端呈现，浏览器向服务器请求一个HTML文件，并接收一个带有连接的脚本和样式的基本的HTML文件。在执行JavaScript时，用户会看到一个空白页面或加载器图形。SPA检索数据、生成视图并将数据注入文档对象模型(DOM)。然后，SPA就准备好可以使用了。

CSR通常是三种替代方案中最长的一种，由于其在显示内容时大量使用设备资源，因此有时可能会使浏览器不堪重负。此外，CSR对于高流量网站来说是一个可行的选择，因为它向消费者提供信息，而不需要过多的服务器通信，从而产生更快的用户体验。

2. 服务器端渲染(SSR)

在服务器端呈现过程中，浏览器向服务器发出对HTML文件的请求，服务器检索所需的数据，呈现SPA，并为运行中的应用程序创建HTML文件。然后向用户呈现可访问的材料。需要SPA体系结构来附加事件、生成虚拟DOM并执行进一步的操作。然后，SPA就准备好可以使用了。

SSR使程序速度更快，因为它结合了SPA的速度和不会使用户的浏览器负担过重的事实。

3. 静态站点生成器 (SSG)

在静态站点生成器中，浏览器会立即向服务器发出请求，以获取一个HTML文件。页面将显示给用户。SPA获取数据、生成视图并将其注入到文档对象模型(DOM)中。然后，SPA就可以使用了。

从名称可以推断，SSG主要适用于静态页面。它们为静态页面提供了一个又好又快的选项。对于具有动态内容的网站，建议用户选择其他两个信息呈现选项之一。

单页应用程序的优势和挑战

像Meta、YouTube和Netflix这样的大公司已经从多页应用程序过渡到单页应用程序。SPA提供更流畅的用户体验、更高的性能和响应速度。以下是使用单页应用程序的好处。

1.缓存能力

单页应用程序在初始下载时向服务器执行单个请求，并保存它获得的所有数据。如果需要，消费者可以使用收到的数据离线工作，这使得用户更方便，因为它使他们能够消耗更少的数据资源。此外，当客户端的Internet连接不佳时，如果局域网连接允许，则可以将本地数据与服务器同步。

2.快速反应

使用SPA可以提高网站的速度，因为它只更新所需的内容，而不是更新整个页面。SPA加载一个较小的JSON文件，而不是一个新页面。JSON文件可确保更高的加载速度和效率。它可以即时访问页面的所有特性和功能，而不会出现延迟。这是一个巨大的好处，因为网站的加载时间可能会对收入和销售额产生重大影响。

SPA允许平稳过渡，同时即时提供页面上的所有信息。该网站不需要刷新，因此其处理过程比典型的在线应用程序更高效。

此外，使用SPA，在应用程序的整个生命周期中，只会检索一次诸如HTML、CSS和Java脚本之类的资源。只有必要的数据才会来回交换。

带有SPA的页面还允许用户进行更快的导航，这是因为缓存和减少了数据量。仅来回传输所需的数据，并且仅下载更新内容的缺失部分。

3.使用Chrome进行调试

调试允许检测和删除会降低性能的Web应用程序的错误、错误和安全漏洞。借助Chrome的开发人员工具，SPA的调试变得非常简单。开发人员可以从浏览器中检查JS代码呈现，无需筛选多行代码即可调试SPA。

SPA是在诸如AngularJS和Reaction开发工具等JavaScript框架上开发的，因此使用Chrome浏览器调试它们变得更容易。

开发人员工具使开发人员能够了解浏览器将如何从服务器请求数据、缓存数据以及如何显示页面元素。此外，这些工具允许开发人员监视和调查页面元素、网络操作和相关数据。

4.快速开发

在开发过程中，SPA的前端和后端可以分开，允许两个或更多开发人员并行工作。改变前端或后端不会影响另一端，从而促进更快的发展。

开发人员可以重用服务器端代码，并将SPA与前端用户界面分离。SPA中的分离架构将前端显示和后端服务分开。这使开发人员能够更改前景、构建和实验，而不会影响内容或担心后端技术。因此，客户可以使用这些应用程序获得一致的体验。

5. 增强的用户体验

使用SPA，用户可以访问即时显示的页面，同时显示所有内容。这更加方便，因为用户可以方便地不间断地滚动。感觉就像是在使用移动或本地桌面应用程序。
SPA提供了一个积极的用户体验，具有明显的开头、中间和结尾。此外，用户无需点击多个链接即可访问他们想要的内容，就像在MPAS中那样。与MPA不同的是，用户可以即时访问信息，从而体验到较低的跳出率。在MPA中，用户会因为页面加载花费大量时间而感到沮丧。由于重复使用了页面元素，导航速度也更快。

6. 向iOS和Android应用转换

希望过渡到iOS和Android应用程序的开发人员应该使用SPA，因为它们相对更容易转换。他们可以使用相同的代码从SPA过渡到移动应用。由于所有代码都在一个实例中交付，SPA很容易滚动，这使它们成为移动应用程序的理想选择。

7. 跨平台兼容性

开发人员可以使用单个代码库来构建可以在任何设备、浏览器和操作系统上运行的应用程序。这增强了消费者体验，因为他们可以随时随地使用SPA。它还使开发人员和DevOps工程师能够在开发内容编辑应用程序的同时构建功能丰富的应用程序，包括实时分析。

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尽管单页面应用程序具有所有优点，但在使用SPA框架时也会出现一些缺点。幸运的是，使用SPA解决这些问题的工作正在进行中。以下是单页应用程序面临的挑战。

1. 搜索引擎优化(SEO)

人们普遍认为，单页面应用程序在搜索引擎优化方面不能很好地扩展。大多数搜索引擎，如谷歌或雅虎，在一段时间内无法爬行基于AJAX与服务器交互的SPA网站。因此，这些SPA网站中的大多数仍然没有索引。目前，谷歌机器人已经被教导如何使用JavaScript而不是常规的HTML来索引SPA网站，这会损害排名。

尝试在现成的SPA网站上安装SEO是一项具有挑战性且成本高昂的任务。开发人员必须为搜索引擎构建一个独特的、服务器呈现的网站，这不仅效率低下，而且涉及大量额外代码。也可以使用其他技术，例如特征检测和预渲染。在SPA结构中，每个页面的单个URL限制了SPA的SEO功能。

2. 导航后退和前进按钮

浏览器保存信息，以方便网页的快速加载。当消费者点击后退按钮时，大多数人预计页面将处于类似于他们最后一次看到的状态，并且过渡将迅速发生。传统的Web架构使用站点和相关资源的缓存副本来实现这一点。然而，在SPA的幼稚实现中，按下Back按钮与单击链接具有相同的效果。它会导致服务器请求、增加延迟并更改可见数据。

为了满足用户的期望并提供更快的体验，SPA开发人员必须使用JavaScript模拟本机浏览器的功能。

3. 滚动位置

浏览器存储诸如被访问页面的最后滚动位置之类的信息。然而，用户可能会发现，在使用浏览器的前进和后退按钮导航SPA时，滚动位置发生了变化。例如，在Facebook上，用户有时会返回到他们最后的滚动位置，但有时他们不会。这导致了不太理想的用户体验，因为他们必须手动重新滚动到他们之前的滚动位置。
为了解决这个问题，开发人员必须提供能够在用户来回滚动时保存、检索和申请适当的滚动位置的代码。

4. 站点分析

通过向页面添加分析代码，用户可以跟踪页面流量。然而，SPA使确定哪些页面或内容更受欢迎具有挑战性，因为它只是一个页面。有必要提供额外的代码，以允许Analytics在显示伪页时监视它们。

5. 安全问题

SPA更容易通过跨站点脚本攻击被黑客攻击。它们允许消费者下载整个应用程序，使其有更多机会通过反向工程发现漏洞。要解决这个问题，开发人员应该确保所有与Web应用程序安全相关的客户端逻辑(如身份验证和输入验证)都在服务器上进行双重验证。此外，开发人员应该提供受限的基于角色的访问。