Was ist eine Singlepage Applikation?

Bei einer Singlepage Applikation (SPA) handelt es sich um eine Webapplikation, die aus einer einzigen Seite besteht. Der Inhalt wird jeweils, je nachdem, was gerade angezeigt werden soll, dynamisch geladen.

Im Gegensatz dazu bestanden klassische Homepage aus mehreren Seiten (Multi Page Application – MPA), die untereinander verlinkt waren. Nun ja, in Zeiten von Cascading Style Sheets ist das Design nicht mehr so mühsam, selbst bei klassischen Homepages – früher jedoch musste man natürlich in jeder Html Seite neben dem eigentlichen Inhalt auch das Design der Seite einbauen. Hatte man dann eine Änderung, durfte man alle Seiten anpassen.

Ich erinnere mich noch an ein Projekt, welches ich vor langer Zeit in PHP gemacht hatte. Dabei hatte ich nur eine einzige Datei namens index.hmtl und habe den anzuzeigenden Inhalt jeweils über einen oder mehrere Parameter mitgegeben. Dies hatte den Vorteil, dass das Design und auch alle anderen querschnittlichen Aufgaben (Cross-Cutting Concerns) wie das Überprüfen des Benutzerlogins oder das Anzeigen des Headers und Footers in einer Datei gemacht wurde.

Ein weiterer Grund für mich war, dass man eine einzige grosse Seite hatte, die man von oben nach unten durchscrollen konnte, im Gegensatz zu einer Seite bestehend aus vielen Teilen (Frames).

Bei Multi Page Applikationen war es dann auch der Fall, dass jede Änderung zu einem Request zum Server geführt hat. Dies konnte zwar mit AJAX (Asynchronous Java And XML) ein wenig optimiert werden, so dass nur noch der Teil der Seite geladen wurde, welcher auch tatsächlich geändert hat. Beim Anzeigen einer komplett neuen Seite wird aber immer der gesamte Inhalt geladen.

Wie funktioniert denn nun eine Singlepage Applikation?

Eine Singlepage Applikation ist quasi die Fortführung der Multi Page Applikation + AJAX. Der Inhalt wird auf dem Server zusammengesucht, während die gesamte Benutzeroberfläche mit Javascript zusammengesetzt wird. Das Laden der Seiten wird so zwar schneller, allerdings bedeutet dies natürlich auch mehr Code, der auf der Clientseite ausgeführt wird.

Was ist der Vorteil einer Singlepage Applikation?

Ein grosser Vorteil ist, dass der Seitenkontext nicht immer neu geladen werden muss. Bei Applikationen mit mehreren Seiten wird jeweils die gesamte clientseitige Präsentationslogik beendet und auf der nächsten Seite neu geladen – Dies entfällt bei Singlepage.

Ein weiterer Vorteil ist es, dass das Backend einfach auf eine andere Plattform wie etwa Mobile übertragen werden kann.

Was ist der Nachteil von Singlepage Applikationen?

Ein Nachteil ist, dass jede Navigation des Benutzers in einem Request an den Server resultiert. Klickt der Benutzer zum Beispiel den „Zurück“ Knopf, erwartet er grundsätzlich ein sofortiges Ergebnis, da die Seite von vorhin ja schonmal geladen wurde und sich eigentlich nichts geändert hat. Bei einer Singlepage Applikation macht er jedoch einen neuen Request zum Server, um sich den Inhalt zu laden.

Der Grund dafür ist, wie gesagt, dass bei einer Singlepage Applikation das eigentliche Browsen mittels Javascript gemacht wird. Was ist nun, wenn der Benutzer Javascript deaktiviert hat? Dann wird er die Seite nicht verwenden können. Dieser Punkt bedeutet auch immer ein Zusammenspiel zwischen dem Backend und einer Javascript Komponente.

Wie kann eine Singlepage heutzutage gemacht werden?

Eine Singlepage Webapplikation kann heute etwa mit AngularJS und dem Spring Framework gemacht werden. Dabei übernimmt das Framework Aufgaben wie das Authentifizieren des Benutzers oder die Gewährleistung der Sicherheit.

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Monolith oder Microservice Architektur?

In meiner Einführung in Microservices bin ich auf eben dieses Thema eingangen. Das Gegenteil von Microservices, quasi die „altertümliche“ Architektur, wird hingegen Monolith genannt.

Wenn man nun ein neues System designen möchte, nach welchen Kriterien entscheided man sich, ob man jetzt Microservices verwendet oder einen Monolith baut?

Die Eigenschaften von Microservices

Entscheidet man sich für eine Microservices Architektur teilt man eine Applikation in mehrere Komponenten, wobei jede Komponente individuell entwickelt und verpackt wird. Jede Komponente hat einen eigenen Prozess. Die einzelnen Services kommunizieren dabei etwa über eine REST Schnittstelle.

Die Eigenschaften einer Monolith Architektur

Bei einem traditionellen Monolith System gehören die Bausteine zu einer einzigen Applikation, die den Software Lifecycle durchlauft. Alle benötigten Komponenten sind darin enthalten und werden zusammen deployed. Die meisten Applikationen bestehen dabei mehr oder weniger aus einer Datenbank und einer serverseitigen Applikation. Die serverseitige Applikation hat dabei die meiste Logik, etwa das behandeln von HTTP Requests oder das Holen und Schreiben von Daten auf die Datenbank.

Die gesamte Businesslogik ist also an einem Ort. Natürlich besteht die Applikation aus verschiedenen Klassen und Interfaces etc., diese werden am Ende aber zu einem Paket verschnürt. In Java wird aus einer Webapplikation etwa ein WAR File erstellt, welches dann auf einem Tomcat Server deployed werden kann.

Die Nachteile eines Monoliths

Ist die gesamte Applikation eine einziges Stück, kann dieses natürlich über die Jahre ordentlich wachsen und unübersichtlich werden – oder sogar in einem degenerierten Design ausarten, welches nur noch schlecht zu korrigieren ist. Die Applikation mit ihren Anforderungen und Bugs muss immer von jemandem verwaltet werden, was sehr mühsam werden kann.

Was dazu kommt, ist das Ausliefern der Applikation. Da es eine einzige Applikation ist, muss bei jeder kleinen Änderung das gesamte Paket ausgeliefert werden. Dasselbe gilt für die Skalierung.

Gerade im Hinblick auf Microservices wird auch der Wechsel auf eine andere Technologie sehr mühsam bei einem Monolith. Hat der Monolith erst mal eine gewisse Grösse erreicht, wird kaum eine Firma mal fröhlich Geld in die Hand nehmen, um die ganze Applikation in einer anderen Technologie neu zu schreiben.

Monolith ist also schlecht, Microservices gut?

Genau! Microservices werden unabhängig voneinander entwicklet und ausgeliefert. Jeder Microservice wird individuell skaliert. Bei einer neuen Technologie kann ein Microservice einfach durch einen neuen ersetzt werden. So einfach kann das sein!

Wichtig: Jeder Microservice hat dabei seine eigene Datenbank! Das bedeutet gleichzeitig, dass jeder Microservice seinen eigenen Datenbanktyp einsetzen kann, sei das etwa eine relationale Datenbank oder NoSQL. Und jeder Microservice kann hinter einen eigenen Load Balancer gesetzt werden, um eine optimale Last zu gewährleisten.

Super! Ab jetzt nur noch Microservices!

Moment! Microservices haben ebenfalls ein paar Nachteile, welche ich hier auflisten möchte.

Ein Monolith hat den grossen Vorteil, dass die verschiedenen Komponenten ganz einfach miteinander kommunizieren können. Bei Java etwa ruft man einfach die Methoden der entsprechenden Klassen auf. Bei Microservices muss der Entwickler immer eine Schnittstelle gegen aussen für andere Microservices anbieten.

Ebenfalls ein wichtiger Punkt bei Microservices: Mehrere Microservices müssen sich gegenseitig finden beziehungsweise kennen – nicht ganz einfach, wenn die IP eines Microservice gegebenfalls ändern kann. Zu diesem Zweck braucht es einen sogenannten Service Discovery Mechanismus, damit die Microservices die Netzwerklokationen finden. Dies kann etwa eine speziell dafür eingesetzte Service Registry Datenbank sein, welche die Adressen aller Microservices kennt. Ein Microservice registriert sich dort, wenn er gestartet wird. Diese Datenbank muss natürlich immer verfügbar sein und darf seine IP nicht dynamisch wechseln 😉

Fazit

Als Fazit kann man sagen: Hat man das Glück und kann eine neue Applikation erstellen, muss man sich fragen, ob diese sehr gross und komplex oder eher klein und simpel ausfallen wird. Gross und komplex wäre dann eher was für verschiedene Microservices, während klein und simpel für einen Monolith sprechen würde. Oftmals ist die Realität aber so, dass man schon mit einem über die Jahre gewachsenen Monolithen zu tun hat. Ich probiere, herauszufinden, ob man einen Monolithen stückweise in Microservices migrieren kann oder ob dafür ein Big Bang notwendig ist.