بک اند چیست و چه کاربردی در برنامه نویسی دارد؟ – از صفر تا صد

«بک اند» (Back-End) یکی از مهم‌ترین مفاهیم موجود در حوزه توسعه وب‌سایت‌ها و وب اپلیکیشن‌ها به‌شمار می‌رود. هنگام کار و تعامل با برنامه‌های مبتنی بر وب - به‌وسیله فرانت اند - فعالیت‌هایی در پشت صحنه آن اتفاق می‌افتد که از دید کاربر پنهان هستند. این فعالیت‌ها که در سمتِ سرور برنامه رخ می‌دهند، منطق برنامه و همچنین وظایفی مانند برقراری ارتباط با پایگاه داده و فرانت اند - یا مرورگر کاربر - و غیره را در بر می‌گیرند. می‌توانیم بگوییم که این بخش، سمتِ سرور فرایند توسعه محسوب می‌شود که روی کارکرد برنامه وب تأکید دارد. در مطلب پیش رو از مجله فرادرس، سعی بر این است تا به زبانی ساده به شما توضیح دهیم که بک اند چیست و چه کاربردی در برنامه‌نویسی دارد. همچنین، ضمن آشنایی با بک اند دولوپر و وظایف آن، ابزارها، زبان‌های برنامه‌نویسی و فناوری‌های موجود برای توسعه بک‌اند را نیز شرح داده‌ایم.

امروزه، توسعه بک اند همچنان به‌عنوان یکی از موضوعات و جنبه‌های اساسی توسعه برنامه‌های وب و سایر نرم‌افزارها تلقی می‌شود. بک اند، پایه و اساس هر اپلیکیشن یا وب‌سایتی است و وظایفی نظیر مدیریت داده‌ها، پردازش درخواست‌ها و اطمینان از عملکرد صحیح سیستم را بر عهده دارد. با ظهور فناوری‌‌های نوین و پیچیده‌تر شدن برنامه‌ها و وب اپلیکیشن‌ها، سیستم‌های بک اند پرقدرت و مقیاس‌پذیر اهمیت بیشتری پیدا کرده‌اند.

بک اند چیست؟

«بک اند» (Back-End) یکی از مفاهیم اصلی توسعه وب محسوب می‌شود و به بیان ساده بیان‌گر تمام اتفاقی است که در پشت صحنه یک وب سایت یا یک وب اپلیکیشن رخ می‌دهد. بر خلاف فرانت اند که به توسعه «جلو» یا ظاهر نمایشی برنامه اشاره دارد، بک اند به بخش «پشتی» یا همان بخش عملکردی برنامه می‌پردازد. این بخش به سمت سرور نزدیک‌تر است و کاربر به‌طور مستقیم به آن دسترسی ندارد، جایی که منطق، کدهای برنامه، پایگاه داده، وظایف مدیریتی و به‌طور کلی عملیات این‌چنینی انجام می‌شود.

فیلم آموزش پروژه محور جنگو و پایتون – طراحی سایت و وب اپلیکیشن با فریمورک Django در فرادرس

کلیک کنید

‌به‌طور مختصر و مفید، بک اند یک برنامه را می‌توان قلب تپنده یا نیروی محرکه آن دانست و تمام مواردی را در بر می‌گیرد که از دید کاربر پنهان است. این بخش، پاسخ به درخواست‌های کاربر و ارسال اطلاعاتی از بک اند به فرانت انت برنامه به منظور نمایش آن را انجام می‌دهد.

بخش بک اند یک اپلیکیشن از سرویس‌های کاربری فرانت اند، پشتیبانی و با منابع مورد نیاز ارتباط برقرار می‌کند. این بخش از اپلیکیشن هم به‌طور مستقیم می‌تواند با بخش فرانت اند آن تعامل داشته باشد و هم از طریق برنامه‌ای واسط فراخوانی شود که در این صورت، برنامه میانجی فعالیت‌های بین فرانت اند و بک اند را تسهیل می‌کند.

به بیان دیگر، بک اند به توسعه سمتِ سرور یک اپلیکیشن یا وب‌سایت می‌پردازد. این بخش مواردی مانند طراحی و اجرای منطق اپلیکیشن - که عهده‌دار پردازش و تصمیم‌گیری‌های برنامه بر مبنای داده‌ها و ورودی‌ها است - الگوریتم‌ها و همچنین سیستم‌های ذخیره‌سازی داده‌ها را در بر می‌گیرد. برنامه‌نویسان بک‌اند از زبان‌های برنامه‌نویسی نظیر جاوا، پایتون، PHP و روبی به منظور ایجاد سیستم‌های سمت سرور مقیاس‌پذیر و قدرتمند بهره می‌گیرند. بدین ترتیب فرانت اند نیز قدرت عملیاتی پیدا می‌کند.

بک اند، به کدهایی اشاره داد که روی سرور اجرا می‌شوند. این بخش درخواست‌های کلاینت را دریافت کرده و با منطق‌های خود، داده‌های متناسب را - به‌عنوان پاسخ - به کلاینت بر می‌گرداند. بک اند همچنین دارای پایگاه داده است که به‌طور مداوم به ذخیره تمامی داده‌های مربوط به اپلیکیشن می‌پردازد.

بک اند در واقع تمامی تکنولوژی‌های مورد نیازی است که برای پردازش درخواست‌های ورودی و همچنین تولید و ارسال پاسخ به کلاینت به‌کار می‌رود و می‌تواند ۳ مورد اصلی آورده شده در ادامه را در بر بگیرد.

• سرور: Server در واقع سیستمی کامپیوتری است که درخواست‌ها را دریافت می‌کند.
• اپلیکیشن: برنامه‌ای که روی سرور اجرا شده و برای شنود درخواست‌ها، بازیابی اطلاعات از پایگاه داده و ارسال پاسخ مناسب به‌کار می‌رود.
• پایگاه داده: با این نوع برنامه‌ها می‌توان داده‌ها را سازمان‌دهی و حفظ کرد.

مفهوم کلاینت در بک اند چیست؟

هر دستگاهی که درخواست‌هایی را به سمت بک اند ارسال کند، «کلاینت» (Client) تلقی می‌شود. کلاینت‌ها اغلب همان مرورگرهایی هستند که کدهای HTML و جاوا اسکریپت را درخواست می‌دهند و برای نمایش وب‌سایت به کاربر نهایی اجرا می‌شوند. با این وجود، انواع گوناگونی از کلاینت‌ها را می‌توانیم داشته باشیم نظیر آنچه که در ادامه آورده‌ایم.

• اپلیکیشن‌های تلفن همراه
• اپلیکیشن اجرا شده روی سروری دیگر
• وسایل هوشمند مبتنی بر وب

مفهوم سرور در بک اند چیست؟

«سرور» (Server) به زبان ساده، کامپیوتری است که به درخواست‌های ورودی گوش می‌دهد. با وجود اینکه سیستم‌هایی برای این منظور ساخته و بهینه شده‌اند اما هر کامپیوتر متصل به شبکه می‌تواند به‌عنوان یک سرور عمل کند. در واقع، هنگام توسعه اپلیکیشن‌ها، ما اغلب از کامپیوتر شخصی خود به‌عنوان سرور استفاده می‌کنیم.

فرق فرانت اند و بک اند چیست؟

همان‌طور که یاد گرفتیم، بک اند و فرانت ۲ جنبه متفاوت از توسعه وب یا نرم‌افزار محسوب می‌شوند که نقش‌ها و مسئولیت‌های متفاوتی را بر عهده دارند. در ادامه جدولی آورده‌ایم که این تفاوت‌ها را به‌طور خلاصه بیان می‌کند.

روند کار انتقال داده از بک اند

تصویری که در ادامه آورده‌ایم، نحوه حرکت داده‌ها از بک اند به فرانت اند در یک وب اپلیکیشن را نشان می‌دهد.

جزئيات این روندکاری را به‌صورت آورده شده در زیر نیز می‌توان بیان کرد.

• کاربر اپلیکیشن با رابط رابط فرانت اند تعامل برقرار می‌کند که این ارتباط می‌تواند شامل مواردی نظیر کلیک روی یک دکمه، پر کردن یک فرم یا درخواست داده‌ای مشخص را شامل شود.
• فرانت اند با فراخوانی API، درخواستی را به سوی بک اند ارسال می‌کند. درخواست ارسالی شامل اطلاعات و داده‌های ضروری و مورد نیاز بک اند برای پردازش درخواست است.
• بک اند درخواست API را دریافت کرده و آن را پردازش می‌کند. این مورد می‌تواند شامل دسترسی به پایگاه داده، اجرای برخی محاسبات یا پردازش داده‌ها یا فراخوانی یک سرویس شخص ثالث باشد.
• پس از اینکه بک اند درخواست را پردازش کرد، پاسخی شامل داده یا اطلاعات درخواست شده توسط فرانت اند را تولید می‌کند.
• بک اند پاسخ را به‌وسیله API به فرانت اند بر می‌گرداند. این پاسخ می‌توان داده‌هایی در قالب‌های گوناگون نظیر JSON ،XML یا HTML را در بر بگیرد.
• فرانت اند پاسخ را دریافت کرده و از آن برای به‌روزرسانی رابط کاربری استفاده می‌کند. مواردی مانند نمایش داده‌ها درون یک جدول، به‌روزرسانی فرمی با اطلاعات جدید یا نمایش پیامی به کاربر و غیره در این دسته قرار می‌گیرند.
• کاربر، رابط به‌روزرسانی شده را می‌بیند و ممکن است تعامل بیشتری با آن داشته باشد که در این صورت مراحل بیان شده، دوباره تکرار می‌شوند.

دلیل اهمیت بک اند چیست؟

دلایل متعددی برای این منظور وجود دارند که چرا بک اند برای عملکرد صحیح یک وب اپلیکیشن ضروری است. در ادامه، برخی از این دلایل را با هم مرور می‌کنیم.

اعتبارسنجی و تبادل اطلاعاتی نظیر شناسه‌ها و پسورد‌های مربوط به لاگین

برای دسترسی به رابط کاربری یک وب اپلیکیشن نیاز است تا افراد، اطلاعات ورود - یا لاگین - خود را ارائه کنند. بک اند در این مرحله، اطلاعات و کلمه عبور ارائه شده به‌وسیله کاربر را اعتبارسنجی کرده و همچنین به ذخیره اطلاعاتی می‌پردازد که کاربر به پایگاه داده ارسال می‌کند.

سفارشی‌سازی محصول برای محیط‌های متعدد

شرکت‌ها در حال حاضر وب‌سایت‌ها و سایر امکانات اینترنتی را در محیط‌های مختلف پیاده‌سازی می‌کنند. به‌طور مثال برخی از کسب و کارها وب‌سایت خود را روی سرورهای اینترنتی اجرا می‌کنند، در حالی‌که برخی دیگر ترجیح می‌دهند تا عملیات اینترنتی خود را روی فضای ابری قرار دهند.

افزودن امکانات به قابلیت‌های فرانت اند

برنامه‌نویسان به منظور کاربردی‌تر کردن قابلیت‌های فرانت اند نیاز دارند تا کدهای بک اند را به عنوان بخشی از فرایند توسعه وب ایجاد کنند. به‌طور نمونه، برای ساختن یک فرم لاگین کاربر، آن‌ها می‌بایست کدهایی را در یک زبان برنامه‌نویسی سمت سرور بنویسند. هر مرتبه که کاربر اطلاعات فرم خود را ارسال می‌کند، اسکریپت بک اند مقادیر آن‌ها را جمع آوری کرده و با اطلاعات ذخیره شده در پایگاه داده مقایسه می‌کند.

بهبود تجربه کاربری

تمامی کارهای ضروری مرتبط با عملکرد وب اپلیکیشن در بک اند انجام می‌شود. به‌همین دلیل کیفیت کدهای بک اند روی تجربه کاربری فراهم شده توسط وب اپلیکیشن تأثیر می‌گذارد. هر عیب و نقصی که در برنامه‌نویسی بک اند وجود داشته باشد می‌تواند «خرابی» (Crash)، عملکرد کند و سایر مشکلات اجرایی را به‌دنبال داشته باشد.

مؤلفه های توسعه بک اند چیست؟

توسعه بک اند عبارت است از ایجاد مؤلفه‌های «سمت سرور» (Server-Side) یک اپلیکیشن که این اجزا عهده‌دار مواردی هستند که در ادامه آورده ‌ایم.

• پردازش درخواست‌های کاربر
• مدیریت ذخیره‌سازی داده‌ها
• تولید پاسخ‌هایی برای رابط «سمت کلاینت» (Client-Side)

در ادامه با برخی از مهمترین مؤلفه‌های توسعه بک اند آشنا خواهیم شد.

زبان های برنامه نویسی در بک اند چیست؟

برنامه‌نویسان بک اند از زبان‌های برنامه‌نویسی مانند پایتون، روبی، نود جی اس، جاوا یا PHP برای نوشتن کدنویسی سمت سرور خود استفاده می‌کنند. این زبان‌ها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهند تا برنامه‌های پیچیده‌ای را بسازند که توانایی مدیریت همزمان درخواست‌های کاربران متعدد را دارند.

فریمورک های وب در بک اند چیست؟

برنامه‌نویسان بک اند به‌طور معمول از فریمورک‌های مخصوص وب از جمله جنگو، لاراول، Express.js یا Ruby on Rails بهره می‌گیرند. این فریمورک‌ها مجموعه‌ای از ابزارها و کتابخانه‌ها را به منظور ساخت وب اپلیکیشن‌های کارآمدتر فراهم می‌کنند.

پایگاه‌های داده در بک اند چیست؟

توسعه‌دهندگان بک اند، پایگاه‌های داده‌های گوناگونی نظیر مونگو دی بی، MySQL، پستگرس کیو ال، Redis یا غیره را برای ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها مورد استفاده قرار می‌دهند. آن‌ها برای تعامل با پایگاه داده از پرس و جو - یا همان کوئری‌های - SQL یا NoSQL استفاده می‌کنند.

سرورهای وب در بک اند چیست؟

وب‌سرورهایی نظیر آپاچی و Nginx درخواست‌هایی که از سوی فرانت اند می‌آید را مدیریت و آن‌‌ها را به بک اند اپلیکیشن منتقل می‌کنند. این سرورها مدیریت مواردی مانند توازن بار، امنیت و پیکربندی سرور را بر عهده دارند.

API در بک اند چیست؟

برنامه‌نویسان بک اند «رابط‌های برنامه‌نویسی اپلیکیشن» (Application Programming Interfaces | API) یا API-هایی را می‌سازند تا برقراری ارتباط بین مؤلفه‌های بک اند و فرانت اند وب اپلیکیشن امکان‌پذیر شود. API-ها به این منظور طراحی می‌شوند تا توسط سایر اپلیکیشن‌ها مورد استفاده قرار گیرند و امکان تبادل داده‌ها را در قالبی استاندارد فراهم می‌کنند. این مفهوم، مجموعه‌ای از روش‌های ارتباطی صریح - بدون ابهام و مشخص - بین مؤلفه‌های مختلف نرم‌افزاری است.

«API وب» (Web API)، رابطی ایجاد شده به‌وسیله بک اند است، مجموعه‌ای از «نقاط پایانی» (Endpoints) و منابعی که این موارد را نمایان می‌سازند. API وب به‌وسیله انواع درخواست‌هایی که توانایی رسیدگی به آن‌ها را دارد، تعریف می‌شود که این مورد با مسیرهایی که تعریف می‌کند و انواع پاسخ‌های مورد انتظار کلاینت‌ها - پس از ارسال درخواست از آن مسیرها - مشخص می‌شود.

یک API وب این توانایی را دارد تا داده‌هایی را برای فرانت اندهای گوناگون فراهم کند. با توجه به اینکه API وب امکان ارائه داده‌ها را بدون تعیین دقیق نحوه نمایش آن‌ها دارد، صفحات متفاوت و متعدد HTML یا اپلیکیشن‌های تلفن همراه را می‌توان ایجاد کرد تا داده‌هایی را از Web API نمایش دهند.

فرایند تست برنامه در بک اند چیست؟

توسعه‌دهندگان بک اند از ابزارهای تست یا «آزمایش» (Testing) از جمله Jest ،Mocha یا PHPUnit برای حصول اطمینان از کیفیت و عملکرد صحیح کدهای خود استفاده می‌کنند. آن‌ها کدهای سمت سرور را برای اطمینان از برآورده‌سازی شرایط پروژه و همچنین کارکرد صحیح کدهایشان تست می‌کنند.

استقرار در بک اند چیست؟

برنامه‌نویسان بک اند از ابزارهای استقرار نظیر داکر، کوبرنتیز یا AWS Elastic Beanstalk برای به‌کارگیری اپلیکیشن در محیط‌های عملیاتی بهره می‌گیرند.

این ابزارها مواردی مانند تنظیمات و پیکربندی، مقیاس‌پذیری و دسترسی‌پذیری اپلیکیشن را مدیریت می‌کنند.

زبان های بررسی بک اند چیست؟

اکنون که دانستیم بک اند چیست و چه کاربردی در برنامه‌نویسی و توسعه وب دارد، می‌خواهیم به معرفی محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی مورد استفاده در توسعه بک اند بپردازیم. در ادامه، این زبان‌های را فهرست کرده و پس از آن مروری بر هر یک خواهیم داشت.

• جاوا
• پایتون
• روبی
• PHP
• جاوا اسکریپت
• سی شارپ
• اسکالا
• کاتلین

زبان برنامه نویسی بک اند جاوا

جاوا زبانی «شی‌‌گرا» (Object-Oriented) و مستقل از پلتفرم برای برنامه‌نویسی است که به‌دلیل امنیت و پایداری زیادی که فراهم آورده، شناخته می‌شود. این زبان به‌دلیل «مقیاس‌پذیر بودن» (Scalability)، «پایداری» (Stability) و دسترسی به تعداد زیادی کتابخانه‌ و فریمورک‌ها، به‌طور گسترده‌ای به منظور توسعه بک‌اند در محیط‌های سازمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Java همچنین به دلیل «قابلیت اطمینان» (Reliability) و راه‌اندازی آسان، در موارد آورده شده در زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• ساخت وب اپلیکیشن‌ها
• ایجاد وب‌سرویس‌ها
• سایر سیستم‌های بک اند

زبان برنامه نویسی بک اند پایتون

پایتون یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا و «تفسیری» (Interpreted) محسوب می‌شود که تأکید آن روی سادگی سینتکس و خوانایی کدهای نوشته‌شده است. Python کامیونیتی بزرگ و فعالی دارد و اکوسیستم گسترده‌ای از کتابخانه و فریمورک‌ها آن را به انتخاب مناسبی برای توسعه بک اند تبدیل کرده است. این زبان به دلیل انعطاف‌پذیری و استفاده آسان معروف است و بیشتر در حوزه‌هایی که در ادامه آورده شده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• توسعه وب اپلیکیشن‌ها
• ایجاد API-ها
• پایپلاین‌های پردازش داده
• اپلیکیشن‌های محاسبات علمی
• هوش مصنوعی شامل یادگیری ماشین، پردازش تصویر و غیره که پیش‌تر نیز در مجله فرادرس راجع به «پردازش تصویر» صحبت کرده‌ایم.

افزون بر موارد گفته شده، پایتون به‌دلیل دارا بودن مجموعه‌ای ارزشمند از کتابخانه‌هایی نظیر NumPy، پانداس، Scikit-Learn و تنسورفلو، برای کاربردهای هوش مصنوعی، «یادگیری ماشین» (Machine Learning) و «علم داده» (Data Science) طرفدار زیادی پیدا کرده است.

زبان برنامه نویسی بک اند روبی

Ruby زبانی برنامه‌نویسی همه‌منظوره‌ای است که می‌تواند در موارد متعددی ما را یاری دهد با این حال برای توسعه وب اپلیکیشن‌ها نیز بسیار مناسب است. روبی به‌طور معمول برای توسعه بخش بک اند وب اپلیکیشن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و به مواردی نظیر آنچه در ادامه آورده‌‌شده رسیدگی می‌کند.

• پردازش داده‌ها
• کار با پایگاه‌های داده
• ارائه داده‌ها به سیستم‌های فرانت اند

فریمورک Ruby on Rails به‌عنوان یکی از محبوب‌ترین فریمورک‌های توسعه وب برای زبان Ruby، چارچوب کاملی را برای وب اپلیکیشن‌ها فراهم می‌کند.

زبان برنامه نویسی بک اند PHP

PHP زبان اسکریپت‌نویسی پرکاربردی برای کدنویسی سمت سرور به‌شمار می‌رود که بیشترین کاربرد آن در توسعه بک اند وب است. این زبان با هدف ساخت صفحات وب داینامیک - که بر خلاف استاتیک، محتوای آن می‌تواند با توجه به درخواست کاربر تغییر کند و به‌روز‌رسانی شود - طراحی شد و به مرور زمان به شکل زبان برنامه‌نویسی همه‌منظوره‌ای تکامل پیدا کرده است. PHP زبانی اوپن سورس است که به‌طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین کامیونیتی بزرگی از برنامه‌نویسان در توسعه آن مشارکت می‌کنند.

زبان برنامه نویسی بک اند جاوا اسکریپت

جاوا اسکریپت زبانی اسکریپتی است که به‌دلیل استفاده گسترده‌ در توسعه فرانت اند شناخته شده است. این زبان همچنین برای توسعه بک اند نیز می‌تواند به‌کار گرفته شود. نود جی اس یکی از محیط‌های ران‌تایم محبوب برای جاوا اسکریپت است که به برنامه‌نویسان امکان می‌دهد تا با استفاده از JS، اپلیکیشن‌های شبکه‌ای مقیاس‌پذیری را ایجاد کنند. یکی از مزیت‌های اصلی به‌کارگیری جاوا اسکریپت برای بک اند این است که می توانیم توسعه بک اند و فرانت اند را با زبانی واحد پیش ببریم. بدین‌ترتیب توسعه کارآمدتری خواهیم داشت و نیاز به جا به جایی‌های متعدد بین چندین زبان کاهش می‌یابد.

زبان برنامه نویسی بک اند سی شارپ

سی شارپ، زبان محبوبی برای ساخت اپلیکیشن‌های سازمانی، وب‌سرویس‌ها و سایر سیستم‌های بک اند به‌شمار می‌رود. C#‎ زبانی همه‌منظوره است که طراحی آن به‌ گونه‌ای انجام شده تا ساده، پیشرفته و شی‌گرا باشد. این زبان شباهت زیادی با جاوا دارد و بیشتر به‌همراه فریمورک دات نت به‌کار می‌رود که مجموعه‌ای غنی از کتابخانه‌‌ها و ابزارها را برای توسعه وب اپلیکیشن‌ها در اختیارمان قرار می‌دهد.

زبان برنامه نویسی بک اند اسکالا

Scala زبان برنامه‌نویسی سطح بالا و استاتیک‌تایپ یا «با نوع‌گذاری ثابت» (Statically Typed) است که روی «ماشین مجازی جاوا» (Java Virtual Machine | JVM) اجرا می‌شود. این زبان به‌دلیل پشتیبانی از برنامه‌نویسی تابعی، «ثبات» (Immutability) و «همروندی» (Concurrency) انتخاب بسیار مناسبی برای توسعه سیستم‌های بک اند مقیاس‌پذیر محسوب می‌شود.

زبان برنامه نویسی بک اند کاتلین

کاتلین زبانی مدرن و استاتیک‌تایپ است که روی ماشین مجازی جاوا اجرا می‌شود. این زبان به دلیل دارا بودن «قابلیت بیان» (Expressiveness) و «اختصار» (Conciseness) و «امنیت نوع» (Type Safety) به‌عنوان یک زبان توسعه بک اند محبوبیت زیادی کسب کرده است.

زبان برنامه نویسی بک اند Go

زبان Go که به Golang نیز مشهور است، زبان برنامه نویسی است که به‌وسیله شرکت گوگل توسعه داده شده است. این زبان به دلیل پشتیبانی از مواردی نظیر سادگی، کارایی و همزمانی، به گزینه مناسبی برای توسعه سیستم‌های بک اند قابل توسعه تبدیل شده است. Go یک زبان کامپایلری است که طراحی آن با هدف بهینگی از نظر به‌کارگیری حافظه و سرعت پردازش انجام شده است.

فریمورک بک اند چیست؟

فریمورک‌های Backend در واقع، همان فریمورک‌های سمت سروری هستند که با هدف ساده‌سازی وظایف برنامه‌نویسان طراحی شده‌اند و با ارائه ابزارها، کتابخانه‌ها و سایر مؤلفه‌ها، برنامه‌نویسان را در ساخت وب‌سایت یا وب اپلیکیشن یاری می‌دهند. این فریمورک‌ها می‌توانند با خودکارسازی برخی از بخش‌های توسعه وب، آن را سریع‌تر و ساده‌تر کنند.

به‌عنوان یک بک اند دولوپر، فریمورک‌‌های متعددی پیش رو داریم که می‌توانند برای توسعه بک اند مورد استفاده قرار گیرند. در ادامه با برخی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها آشنا می‌شویم.

• لاراول
• جنگو
• اسپرینگ
• فلسک
• اکسپرس جی اس
• نود جی اس
• روبی‌آن‌رِیلز

فریمورک بک اند لاراول

«لاراول» (Laravel)، یک از فریورک‌های وب اپلیکشن برای زبان PHP است که به‌دلیل سادگی، ساختار ظرافت و شیوه های کدنویسی پیشرفته معروف است. این فریمورک قابلیت‌ها و ابزارهای«درونی» (Built-in) متعددی نظیر «مسیریابی» (Routing)، «قالب‌دهی» (Templating) و امنیت را به منظور توسعه وب در اختیارمان قرار می‌دهد.

فیلم آموزش مقدماتی فریم ورک لاراول Laravel برای توسعه برنامه های تحت وب در فرادرس

کلیک کنید

فریمورک بک اند جنگو

«جنگو» (Django)،‌ فریمورک توسعه وب سطح بالایی برای زبان پایتون است که از الگوی معماری «مدل-نما-کنترلر» (Model-View-Controller | MVC) پیروی می کند و همچنین به‌دلیل مقیاس‌پذیر بودن، امنیت و قابلیت‌های توسعه سریع شناخته می‌شود.

فیلم آموزش جنگو – فریمورک تحت وب Django با پایتون Python در فرادرس

کلیک کنید

فریمورک بک اند اسپرینگ

«اسپرینگ» (Spring) فریمورک محبوبی مبتنی بر زبان جاوا است که مدلی جامع برای پیکربندی و برنامه‌نویسی به منظور ایجاد اپلیکیشن‌های پیشرفته سازمانی مبتنی بر جاوا ارائه می‌دهد.

فریمورک بک اند فلاسک

«فلاسک» (Flask) یک میکرو فریمورک وب است که در پایتون نوشته شده است. این ابزار به‌دلیل انعطاف‌پذیری، ماهیت سَبُک‌وزن آن و سینتکس آسان برای یادگیری شناخته می‌شود.

فریمورک بک اند اکسپرس جی اس

اکسپرس یا همان Express.js فریمورکی رایگان و اوپن سورس برای توسعه بک اند وب اپلیکیشن برای Node.js است. این فریمورک به‌طور خاص برای ایجاد وب اپلیکیشن‌ها و API-ها طراحی و تحت مجوز MIT منتشر شده است و افراد مختلفی آن را به‌عنوان فریمورک استاندارد سرور برای نود جی اس در نظر گرفته می‌گیرند.

فریمورک بک اند نود جی اس

«محیط اجرایی» (Runtime Environment) محبوب، اوپن سورس و چندپلتفرمی جاوا اسکریپت با نام Node.js، برای ساخت اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر شبکه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. نود جی اس به‌طور معمول به‌همراه فریمورک Express.js به منظور ایجاد وب اپلیکیشن‌ها و API-ها به‌کار می‌رود.

فریمورک بک اند

«روبی‌آن‌ریلز» یا Ruby on Rails یکی از فریمورک‌های سمت سرور برای توسعه وب اپلیکیشن به زبان برنامه‌نویسی روبی است.

ترندهای کنونی توسعه بک اند

در ادامه با برخی از روندهای توسعه بک اند آشنا خواهیم شد.

فیلم آموزش مقدماتی چت جی پی تی ChatGPT برای برنامه نویسی وب و ساخت سایت در فرادرس

کلیک کنید

معماری بدون سرور

پردازش «بدون سرور» (Serverless) به دلیل کاهش هزینه و پیچیدگی مدیریت زیرساخت محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. این رویکرد به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به جای نگرانی در مورد سرورها توجه خود را روی کدنویسی معطوف کنند.

میکروسرویس ها

معماری «میکروسرویس» (Microservices) محبوبیتی روز افزون دارد چون به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا اپلیکیشن‌های بزرگ را به سرویس‌هایی کوچکتر و مستقل تقسیم کنند به‌طوری‌که هر یک می‌توانند به‌طور مستقل، توسعه و استقرار یابند.

کانتینریزه سازی

بهره‌گیری از «کانتینرها» (Containers) برای استقرار و مدیریت اپلیکیشن‌ها طرفداران بیشتری پیدا کرده است.

گراف کیو ال

«گراف کیو ال» (GraphQL) به‌عنوان جایگزینی برای RESTful API-های مرسوم محبوب شده‌اند که انعطاف‌پذیری و کارآمدی بیشتری را در واکشی داده‌ها - از طریق توانمند ساختن کلاینت‌ها در تعیین دقیق داده مورد نیازشان - فراهم می‌کند.

هوش مصنوعی

به‌کارگیری هوش مصنوعی یا AI در بخش توسعه بک اند در حال رشد است. AI می‌تواند برای مواردی نظیر آنچه در ادامه آورده‌ایم مورد استفاده قرار گیرد.

• پردازش داده‌ها
• پردازش زبان طبیعی
• تحلیل پیش‌بینی‌ها

پردازش ابری

پردازش ابری به‌مؤلفه‌ای اصلی در توسعه بک‌اند تبدیل شده است که مقیاس‌پذیری، قابلیت اطمینان و مقرون به صرفه بودن را برای میزبانی اپلیکیشن‌ها فراهم می‌کند.

بلاک‌چین

فناوری بلاک‌چین در توسعه بک اند بسیار محبوب‌تر شده و روشی غیر‌متمرکز، امن و شفافی را برای ذخیره و انتقال داده‌ها ارائه می‌دهد.

وظایف بک اند دولوپر چیست؟

توسعه‌دهندگان بک اند مسئول مواردی نظیر طراحی، توسعه و نگهداری بخش سمت سرور یک اپلیکیشن هستند. در ادامه به برخی از این وظایف اشاره کرده‌ایم.

• توسعه منطق سمت سرور اپلیکیشن
• طراحی و نگهداری «ساختار» (Schema) پایگاه داده
• ادغام فرانت اند یک اپلیکیشن با بک اند آن
• نوشتن API-ها و وب‌سرویس‌ها
• بهینه‌سازی کارایی و مقیاس‌پذیری سرور
• اطمینان از امنیت اپلیکیشن و محافظت از داده‌ها

مهارت های لازم برای بک اند دولوپرها

در این قسمت به شما می‌گوییم که توسعه‌دهندگان بک اند چه مهارت‌هایی را می‌بایست دارا باشند. توسعه بک اند به‌عنوان حوزه‌ای پیچیده و پویا به طیف گسترده‌ای از تجارب ومهارت‌ها نیاز دارد. در ادامه برخی از مهارت‌های اصلی که برای توسعه بک اند ضورری است را آورده‌ایم.

فیلم آموزش پروژه محور جنگو و پایتون – طراحی سایت و وب اپلیکیشن با فریمورک Django در فرادرس

کلیک کنید

زبان‌های برنامه‌نویسی: بک اند دولوپرها - یا همان برنامه‌نویسان بک اند - می‌بایست در یک یا چند زبان برنامه‌نویسی مهارت داشته باشند. زبان‌هایی نظیر جاوا، پایتون، PHP، روبی، Go یا C#‎ را می‌توان به عنوان نمونه‌هایی از زبان ‌های مناسب بک اند نام برد. این افراد همچنین لازم است تا درکگ مناسبی از ساختمان‌داده، الگوریتم‌ها و دیزاین پترن‌ها داشته باشند.

فریمورک‌های توسعه وب: برنامه‌نویسان بک اند می‌بایست دانشی کافی از فریمورک‌های توسعه وب نظیر اسپرینگ، جنگو، Gin یا غیره داشته باشند.

پایگاه‌های داده: بک اند دولوپرها می‌بایست تخصص کار با پایگاه‌های داده را داشته باشند. MySQL، اوراکل، مونگو دی بی یا PostgreSQL نمونه‌هایی از سیستم‌های پایگاه داده هستند. این افراد همچنین باید با مفاهیم SQL و NoSQL نیز آشنا باشند.

طراحی و توسعه API: نیاز است تا برنامه‌نویسان بک اند ضمن آشنایی کافی با اصول طراحی RESTful API، تجربه توسعه و ادغام API-ها با سایر سیستم‌ها را داشته باشند.

تکنولوژی‌های سمت سرور وب: بک اند دولوپرها می‌بایست با تکنولوژی‌های سمت سرور وب نظیر HTTP ،HTTPS ،SSL/TLS و DNS آشنا باشند.

پردازش ابری: لازم است تا برنامه‌نویسان بک اند با پلتفرم‌های پردازش ابری نظیر AWS، Azure یا ابر گوگل آشنا باشند و همچنین بتوانند طراحی، اجرا و مدیریت سیستم‌های «مبتنی بر ابر» (Cloud-Based) را انجام دهند.

«دوآپس» (DevOps): بک اند دولوپرها می‌بایست با فرایندهای دِوآپس و ابزارهایی نظیر کوبرنتیز، Jenkins و کوبرنتیز و سیستم‌های کنترل نسخه مانند گیت هاب یا گیت لب آشنا باشند و بتوانند پیاده‌سازی، تست و نظارت بر عملکرد سیستم‌های بک اند را به حالت اتوماسین در آورند.

چگونه بک اند دولوپر شویم؟

برای تبدیل شدن به یک بک اند دولوپر، چندین پیش نیاز وجود دارد که در ادامه بیان کرده‌ایم. این موارد ما را در کسب موفقیت در این مسیر شغلی یاری می‌دهند.

فیلم آموزش نود جی اس، انگولار و مونگو دی بی – طراحی سایت خبری با Angular ،Node.js و MongoDB در فرادرس

کلیک کنید

• دارا بودن مدرک علوم کامپیوتر یا رشته‌های مرتبط: بسیاری از شرکت‌ها، جذب کارجویانی را در اولیت قرار می‌دهند که دارای مدرکی در حوزه علوم کامپیوتر هستند. تحصیل در این حوزه‌ها می‌تواند پایه‌ای قوی در برنامه‌نویسی کامپیوتر، ساختمان داده‌ها، الگوریتم‌ها و سایر مهارت‌های اساسی برای توسعه بک اند را برایمان فراهم کند.
• دانش برنامه‌نویسی: مورد دیگری ک به آن احتیاج داریم، تسلط روی یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی نظیر جاوا، پایتون، روبی، جاوا اسکریپت یا غیره است. آشنایی با زبان‌های متعدد نیز مزیت محسوب می‌شود.
• آشنایی با توسعه وب: نیاز است تا درک مناسبی از مفاهیم و فناوری‌های توسعه وب داشته باشیم. مواردی نظیر HTML ،CSS، جاوا اسکریپت و پروتکل‌های HTTP از این دسته هستند.
• آشنایی با فناوری‌ها و فریمورک‌های سمت سرور: داشتن مهارت در به‌کارگیری فناوری‌ها و فریمورک‌های سمت سرور نظیر نود جی اس، جنگو، فلاسک یا روبی‌آن‌رِیلز می‌تواند بسیار مفید باشد.
• مهارت‌های حل مسأله: توسعه بک اند نیازمند مهارت‌های قوی حل مسئله و توانایی عیب‌یابی و رفع مسائل در سیستم‌های پیچیده است.
• یادگیری مستمر: با پیشرفت فناوری‌ها نیاز است که به‌عنوان یک بک اند دولوپر، خود را با آخرین ترندها و پیشرفت‌ها در توسعه بک اند به‌روز نگه داریم. این امر با یادگیری مداوم و توسعه حرفه‌ای محقق می‌شود.

سوالات متداول

در این بخش، به بیان برخی از سوالات متداول در حوزه بک اند و پاسخ‌های متناظر هر یک پرداخته‌ایم.

چه مواردی که روی بک اند تمرکز دارند؟

در ادامه به برخی از مفاهیم و مؤلفه‌هایی اشاره کرده‌ایم که روی بک اند یک سیستم معطوف هستند.

• زبان‌های برنامه‌نویسی و اسکریپتی نظیر PHP، پایتون و سی شارپ.
• فریمورک‌های تست خودکار برنامه.
• مقیاس‌پذیری شبکه و در دسترس بودن آن.
• مدیریت پایگاه داده و «تبدیل داده‌ها» (Data Transformation).
• روش‌های ایجاد نسخه پشتیبان از داده‌ها و امنیت سایبری.

هدف از جداسازی بخش بک اند چیست؟

دلایلی گوناگونی وجود دارد که بر مبنای آن، معماری و ساختار اپلیکیشن‌ها را به ۲ مؤلفه فرانت اند و بک اند تفکیک می‌کنند. متداول‌ترین نمونه آن را در توسعه وب یا نرم‌افزار می‌توان دید که پروژه‌ها را به لحاظ مهارت‌های مورد نیاز آن‌ها تجزیه می‌کنند و بخش ‌Back End پروژه را به کارشناسان فنی و برنامه‌نویسان می‌سپارند. برای هر کدام از این اجزا وظایف و کارهای مشخصی وجود دارد.

عناوین شغلی مرتبط توسعه بک اند چیست؟

از شغل‌هایی که در زمینه بک اند وجود دارد می‌توان به برنامه‌نویس سمت سرور، برنامه‌نویس بک اند و توسعه‌دهنده پایگاه داده اشاره کرد.

جمع‌بندی

توسعه بک اند جنبه مهمی از توسعه نرم‌افزار در عصر حاضر محسوب می‌شود و تقاضای آن نیز در آینده هم ادامه خواهد داشت. با در نظر گرفتن این مورد که کسب و کارها برای حفظ ارتباط با مشتریان خود، بیش از پیش به راهکارهای دیجیتال روی می‌آورند، نیاز به توسعه‌‌دهندگان ماهر در این حوزه را افزایش می‌دهد. همراه با روی کار آمدن AI، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا، برنامه‌نویسان بک‌اند نقشی اساسی در ایجاد زیرساخت‌ها و اپلیکیشن‌هایی خواهد داشت که این فناوری‌ها را عملی می‌کنند. فناوری «ابر» (Cloud)، به‌عنوان محرک اصلی توسعه بک اند ادامه خواهد یافت و تقاضا برای دولوپرهایی با توانایی ساخت سیستم‌های ابری امن، قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر زیاد خواهد بود.

فیلم مجموعه آموزش‌ برنامه نویسی پی اچ پی PHP – مقدماتی تا پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

در این مطلب از مجله فرادرس به توضیح یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین اصطلاحات موجود در حوزه توسعه وب یعنی «بک اند» پرداختیم. همچنین ضمن بیان نحوه کار آن، زبان‌های برنامه‌نویسی و فریمورک‌های کاربردی در این زمینه را مورد بررسی قرار دادیم. همچنین مروری بر بک اند دولوپر و وظایف آن نیز داشتیم و در پایان نیز برخی از پرسش‌های متداول در این حوزه را بیان کرده و پاسخ دادیم. با این امید که مورد توجه شما قرار گرفته و سودمند باشد.