مقالات

اپلیکیشن تک صفحه ای چیست؟ معماری، مزایا و چالش ها

برنامه تک صفحه ای (SPA) یک برنامه وب است که از طریق یک صفحه HTML به کاربر ارائه می شود تا پاسخگوتر باشد و یک برنامه دسکتاپ یا برنامه بومی را با دقت بیشتری تکرار کند.

SPA گاهی اوقات می آید defiرابط تک صفحه ای (SPI).

یک برنامه تک صفحه ای می تواند تمام HTML، جاوا اسکریپت و CSS برنامه را در طول بارگیری اولیه واکشی کند، یا می تواند به صورت پویا منابع را برای به روز رسانی در پاسخ به تعامل کاربر یا رویدادهای دیگر بارگیری کند.

سایر برنامه‌های وب، صفحه اصلی مرتبط با بخش‌هایی از برنامه را در صفحات HTML جداگانه به کاربر ارائه می‌دهند، به این معنی که کاربر باید هر بار که درخواست جدیدی می‌دهد منتظر بارگذاری صفحه جدید باشد.

فن آوری ها

SPAها از HTML5 و Ajax (جاوا اسکریپت ناهمزمان و XML) برای فعال کردن پاسخ‌های سیال و پویا به درخواست‌های کاربر استفاده می‌کنند که به کاربر اجازه می‌دهد بلافاصله به‌روزرسانی شود. هنگامی که صفحه بارگیری شد، تعاملات با سرور از طریق تماس های Ajax انجام می شود و داده ها در قالب JSON شناسایی می شوند تا صفحه را بدون نیاز به بارگیری مجدد بازخوانی کنند.

SPA در جزئیات

برنامه های تک صفحه ای به دلیل توانایی خود در طراحی مجدد هر قسمت از رابط کاربری بدون نیاز به بازگشت از سرور برای واکشی HTML قابل توجه هستند. این کار با جدا کردن داده ها از ارائه داده با یک لایه مدل که داده ها را مدیریت می کند و یک لایه دید که از مدل ها می خواند انجام می شود.

کد خوب از حل چندین بار یک مشکل یا اصلاح مجدد آن به دست می آید. معمولاً، این فرآیند در الگوهای تکرار شونده تکامل می یابد، با یک مکانیسم که به طور مداوم همان کار را انجام می دهد.

برای نوشتن کد قابل نگهداری، باید کد را به روشی ساده بنویسید. این یک مبارزه دائمی است، در واقع به راحتی می‌توان پیچیدگی (انگلیسی‌ها/وابستگی‌ها) را با نوشتن کد برای حل یک مشکل اضافه کرد. و حل مشکل به روشی که پیچیدگی را کاهش نمی دهد آسان است.

فضاهای نام نمونه ای از این موارد هستند.

برنامه های کاربردی تک صفحه ای (SPA) برنامه های کاربردی چند صفحه ای (MPA) مقایسه شدند

برنامه های چند صفحه ای (MPA) حاوی چندین صفحه با داده های ثابت و پیوندهایی به سایت های دیگر هستند. HTML و CSS فناوری های اصلی مورد استفاده برای توسعه وب سایت های MPA هستند. آنها می توانند از جاوا اسکریپت برای کاهش بار و افزایش سرعت استفاده کنند. سازمان هایی که طیف گسترده ای از خدمات را ارائه می دهند، مانند فروشگاه های آنلاین، باید از MPA استفاده کنند، زیرا اتصال به پایگاه های داده های مختلف کاربران را آسان می کنند.

برنامه های تک صفحه ای به روش های زیر با برنامه های چند صفحه ای متفاوت هستند:

فرآیند توسعه: هنگام ایجاد MPA، برخلاف SPA، به مهارت جاوا اسکریپت نیاز ندارید. با این حال، جفت شدن قسمت های جلویی و انتهایی در MPA به این معنی است که این سایت ها به زمان ساخت نسبتا طولانی تری نسبت به SPA ها نیاز دارند.
سرعت: MPA ها نسبتاً کندتر کار می کنند و هر صفحه جدید باید از ابتدا بارگیری شود. با این حال، SPAها پس از بارگیری اولیه بسیار سریعتر بارگیری می شوند زیرا داده ها را برای استفاده بعدی ذخیره می کنند.
بهینه سازی موتور جستجو: موتورهای جستجو به راحتی می توانند وب سایت ها را با MPA ایندکس کنند. MPA ها صفحات بیشتری دارند که توسط موتورهای جستجو خزیده می شوند تا رتبه بندی سئو بهتری ایجاد کنند. محتوای هر صفحه نیز ثابت است و آن را در دسترس تر می کند. در مقابل، SPA ها دارای یک صفحه با یک URL منحصر به فرد (Uniform Resource Locator) هستند. آنها همچنین از جاوا اسکریپت استفاده می کنند که توسط اکثر موتورهای جستجو به درستی ایندکس نشده است. این باعث می شود رتبه بندی SEO برای SPA ها چالش برانگیزتر شود.
امنیت: در MPA، باید هر صفحه آنلاین را به صورت جداگانه ایمن کنید. با این حال، SPA ها بیشتر مستعد حملات هکری هستند. اما با رویکرد صحیح، تیم های توسعه می توانند امنیت برنامه ها را بهبود بخشند.

همانطور که کسب و کارهای بیشتری برای استفاده از SPA مهاجرت می کنند، خزنده ها و موتورهای جستجو برای فهرست بندی بهتر آنها تکامل می یابند. با توجه به سرعت آن، این فقط یک سوال است که چه زمانی SPA ها به گزینه ای برای توسعه برنامه های کاربردی وب تبدیل می شوند. سپس مزایای MPA نسبت به SPA شروع به محو شدن خواهد کرد.

چه زمانی از اپلیکیشن های تک صفحه ای استفاده کنیم؟

پنج سناریو وجود دارد که در آن چنین برنامه هایی بیشترین ارتباط را دارند:

کاربرانی که می خواهند وب سایتی با پلتفرم پویا و حجم داده کمتر توسعه دهند، می توانند از SPA استفاده کنند.
کاربرانی که قصد دارند یک اپلیکیشن موبایل برای وب سایت خود بسازند نیز می توانند از SPA استفاده کنند. آنها می توانند از API (رابط برنامه نویسی برنامه) برای سایت و برنامه تلفن همراه استفاده کنند.
معماری SPA برای ساخت شبکه های اجتماعی مانند فیس بوک، پلتفرم های SaaS و جوامع بسته مناسب است زیرا به SEO کمتری نیاز دارند.
کاربرانی که می خواهند تعامل یکپارچه را به مصرف کنندگان خود ارائه دهند باید از SPA نیز استفاده کنند. مصرف‌کنندگان همچنین می‌توانند به به‌روزرسانی‌های زنده برای داده‌ها و نمودارهای پخش زنده دسترسی داشته باشند.
کاربرانی که می خواهند تجربه کاربری ثابت، بومی و پویا را در دستگاه ها، سیستم عامل ها و مرورگرها ارائه دهند.

یک تیم خوب باید بودجه، ابزار و زمان برای ایجاد یک اپلیکیشن تک صفحه ای با کیفیت بالا داشته باشد. این یک SPA قابل اعتماد و کارآمد را تضمین می کند که خرابی مرتبط با ترافیک را تجربه نمی کند.

معماری اپلیکیشن تک صفحه ای

برنامه های تک صفحه ای با بارگذاری و کار بر روی صفحه فعلی با بازدیدکنندگان تعامل می کنند و نیازی به بارگیری چندین صفحه وب از سرور را از بین می برند.

وب سایت های دارای SPA از یک لینک URL واحد تشکیل شده اند. محتوا دانلود می شود و اجزای رابط کاربری خاص (UI) با کلیک کردن به روز می شوند. تجربه کاربر بهبود می یابد زیرا کاربر می تواند با صفحه فعلی تعامل داشته باشد زیرا محتوای جدید از سرور واکشی می شود. هنگامی که یک به روز رسانی رخ می دهد، بخش هایی از صفحه فعلی با محتوای جدید به روز می شود.

درخواست اولیه مشتری در SPA برنامه و تمام دارایی های مرتبط آن مانند HTML، CSS و جاوا اسکریپت را بارگیری می کند. فایل بارگذاری اولیه ممکن است برای برنامه های پیچیده مهم باشد و منجر به کاهش زمان بارگذاری شود. یک رابط برنامه نویسی کاربردی (API) در حین حرکت کاربر از طریق SPA، داده های جدیدی را واکشی می کند. سرور فقط با داده‌هایی در قالب JSON (نشان‌گذاری شی جاوا اسکریپت) پاسخ می‌دهد. با دریافت این داده ها، مرورگر نمای برنامه ای را که کاربر بدون بارگیری مجدد صفحه می بیند، تازه می کند.

معماری اپلیکیشن تک صفحه ای شامل فناوری های رندر سمت سرور و سمت کلاینت است. سایت از طریق Client Side Rendering (CSR)، Server Side Rendering (SSR) یا Static Site Generator (SSG) نمایش داده و به کاربر ارائه می شود.

ارائه سمت مشتری (CSR)
با رندر سمت کلاینت، مرورگر یک فایل HTML از سرور درخواست می کند و یک فایل HTML اصلی را با اسکریپت ها و سبک های پیوست شده دریافت می کند. هنگام اجرای جاوا اسکریپت، کاربر یک صفحه خالی یا تصویر لودر را می بیند. SPA داده ها را واکشی می کند، تجسم ها را تولید می کند و داده ها را به مدل شیء سند (DOM) هل می دهد. سپس SPA برای استفاده آماده می شود. CSR اغلب طولانی‌ترین گزینه از سه گزینه است و گاهی اوقات به دلیل استفاده زیاد از منابع دستگاه هنگام مشاهده محتوا، مرورگر را تحت تأثیر قرار می‌دهد. علاوه بر این، CSR یک جایگزین عالی برای وب‌سایت‌های پربازدید است زیرا اطلاعات را بدون ارتباط سرور بیش از حد به مصرف‌کنندگان ارائه می‌کند و در نتیجه تجربه کاربری سریع‌تری را به همراه دارد.

رندر سمت سرور (SSR)
در طول رندر سمت سرور، مرورگرها یک فایل HTML از سرور درخواست می کنند که داده های درخواستی را واکشی می کند، SPA را رندر می کند و فایل HTML را برای برنامه در حال حرکت ایجاد می کند. سپس مطالب قابل دسترس به کاربر ارائه می شود. معماری SPA برای پیوست کردن رویدادها، تولید یک DOM مجازی و انجام عملیات بیشتر مورد نیاز است. سپس SPA برای استفاده آماده می شود. SSR برنامه را سریع می کند زیرا سرعت SPA را با بارگذاری نکردن مرورگر کاربر ترکیب می کند.

مولد سایت استاتیک (SSG)
در سازنده سایت ایستا، مرورگرها بلافاصله درخواستی برای یک فایل HTML از سرور می‌دهند. صفحه به کاربر نمایش داده می شود. SPA داده ها را واکشی می کند، نماها را تولید می کند و مدل شی سند (DOM) را پر می کند. سپس، SPA آماده استفاده است. با استنباط از نام، SSG ها بیشتر برای صفحات استاتیک مناسب هستند. آنها صفحات استاتیک را با گزینه خوب و سریع ارائه می دهند. برای وب سایت هایی با محتوای پویا، به کاربران توصیه می شود یکی از دو گزینه دیگر ارائه اطلاعات را انتخاب کنند.

مزایای اپلیکیشن های تک صفحه ای

شرکت های بزرگی مانند متا، یوتیوب و نتفلیکس از اپلیکیشن های چند صفحه ای به اپلیکیشن های تک صفحه ای منتقل شده اند. SPA ها تجربه کاربری روان تر، عملکرد بالاتر و پاسخگویی را ارائه می دهند. در زیر مزایای استفاده از اپلیکیشن های تک صفحه ای آورده شده است.

قابلیت ذخیره سازی در حافظه پنهان
یک برنامه تک صفحه ای در دانلود اولیه یک درخواست از سرور ارائه می کند و هر داده ای را که دریافت می کند ذخیره می کند. مصرف‌کنندگان می‌توانند در صورت نیاز از داده‌های دریافتی برای کار آفلاین استفاده کنند که این امر باعث می‌شود کاربران راحت‌تر از منابع داده استفاده کنند. همچنین، هنگامی که یک کلاینت اتصال اینترنتی بدی دارد، در صورت اجازه اتصال LAN، داده های محلی را می توان با سرور همگام سازی کرد.
سریع و پاسخگو
استفاده از SPA می تواند سرعت وب سایت را بهبود بخشد زیرا به جای تازه کردن کل صفحه، فقط محتوای درخواستی را تازه می کند. SPA ها یک فایل JSON جزئی را به جای یک صفحه جدید بارگیری می کنند. فایل JSON سرعت بارگذاری و کارایی بیشتر را تضمین می کند. این منجر به دسترسی فوری به تمام ویژگی ها و عملکردهای یک صفحه بدون هیچ تاخیری می شود. این یک مزیت بزرگ است، زیرا زمان بارگذاری وب سایت می تواند به طور قابل توجهی بر درآمد و فروش تأثیر بگذارد.

SPA ها با ارائه فوراً تمام اطلاعات روی صفحه، امکان انتقال روان را فراهم می کنند. وب سایت نیازی به به روز رسانی ندارد، بنابراین فرآیندهای آن نسبت به برنامه های آنلاین معمولی کارآمدتر هستند.

همچنین، با SPA ها، دارایی هایی مانند HTML، CSS و اسکریپت ها جاوه آنها فقط یک بار در طول عمر برنامه واکشی می شوند. فقط داده های لازم به صورت رفت و برگشت رد و بدل می شود.

صفحات دارای SPA همچنین به کاربران اجازه می‌دهند تا به لطف حافظه پنهان و کاهش حجم داده، سریع‌تر حرکت کنند. فقط داده های لازم به عقب و جلو منتقل می شود و فقط قسمت های گم شده از محتوای به روز شده دانلود می شود.

اشکال زدایی با کروم
اشکال زدایی باگ ها، خطاها و آسیب پذیری های امنیتی برنامه های وب را شناسایی و حذف می کند که عملکرد را کاهش می دهد. اشکال زدایی SPA ها با ابزارهای توسعه دهنده کروم آسان می شود. توسعه‌دهندگان می‌توانند رندر کد JS را از مرورگر کنترل کنند، SPA‌ها را بدون غربال کردن بسیاری از خطوط کد، اشکال‌زدایی کنند.

SPA ها بر روی چارچوب های جاوا اسکریپت مانند ابزارهای توسعه دهنده AngularJS و React ساخته شده اند و اشکال زدایی آنها را با استفاده از مرورگرهای کروم آسان تر می کند.

ابزارهای توسعه‌دهنده به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند بفهمند مرورگر چگونه داده‌ها را از سرورها درخواست می‌کند، آن‌ها را در حافظه پنهان نگه می‌دارد و چگونه عناصر صفحه را نمایش می‌دهد. علاوه بر این، این ابزارها به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا عناصر صفحه، عملیات شبکه و داده های مرتبط را نظارت و تجزیه و تحلیل کنند.

توسعه سریع
در طول فرآیند توسعه، قسمت جلویی و پشتی یک SPA را می توان از هم جدا کرد و به دو یا چند توسعه دهنده اجازه می دهد تا به صورت موازی کار کنند. تغییر ظاهر یا بک‌اند روی انتهای دیگر تأثیری نمی‌گذارد، بنابراین توسعه سریع‌تر را ارتقا می‌دهد.

توسعه دهندگان می توانند از کد سمت سرور مجددا استفاده کنند و SPA ها را از رابط کاربری جلویی جدا کنند. معماری جداشده در SPAها نمایشگرهای جلویی و خدمات بک‌اند را از هم جدا می‌کند. این به توسعه دهندگان این امکان را می دهد که دیدگاه ها را تغییر دهند، بسازند و آزمایش کنند بدون اینکه بر محتوا تأثیر بگذارند یا نگران فناوری back-end باشند. مشتریان پس از آن می توانند تجربه ثابتی با استفاده از این برنامه ها داشته باشند.

تجربه کاربری بهبود یافته
با SPA ها، کاربران به صفحات مشاهده شده فوراً با تمام محتوا به یکباره دسترسی پیدا می کنند. این راحت‌تر است زیرا کاربران می‌توانند راحت و یکپارچه اسکرول کنند. احساس استفاده از یک برنامه دسکتاپ یا موبایل بومی است.

SPA ها یک UX مثبت با شروع، میانه و پایان مشخص ارائه می دهند. همچنین کاربران می‌توانند بدون کلیک کردن روی چند لینک، مانند MPA، به محتوای مورد نظر برسند. زمانی که کاربران به اطلاعات دسترسی فوری پیدا می کنند، نرخ پرش کمتری را تجربه می کنید، برخلاف MPA که در آن کاربران ناامید می شوند زیرا صفحات زمان زیادی برای بارگذاری می گیرند. پیمایش نیز سریعتر است زیرا از عناصر صفحه مجددا استفاده می شود.

تبدیل به برنامه های IOS و Android
توسعه‌دهندگانی که به دنبال انتقال به برنامه‌های iOS و Android هستند، باید از SPA استفاده کنند، زیرا تبدیل آنها نسبتاً آسان‌تر است. آنها می توانند از همان کد برای جابجایی از SPA به برنامه های تلفن همراه استفاده کنند. از آنجایی که کل کد در یک نمونه ارائه می شود، SPA ها به راحتی قابل پیمایش هستند و آنها را برای برنامه های تلفن همراه ایده آل می کند.
سازگاری بین پلتفرم
توسعه دهندگان می توانند از یک پایه کد واحد برای ساخت برنامه هایی استفاده کنند که می توانند روی هر دستگاه، مرورگر و سیستم عاملی اجرا شوند. این امر تجربه مصرف کننده را افزایش می دهد زیرا آنها می توانند از SPA در هر مکانی استفاده کنند. همچنین توسعه دهندگان و مهندسان DevOps را قادر می سازد تا برنامه های کاربردی غنی از ویژگی ها، از جمله تجزیه و تحلیل زمان واقعی، در حالی که برنامه های ویرایش محتوا را توسعه می دهند، بسازند.

جنبه های منفی

علیرغم تمام مزایای برنامه های تک صفحه ای، برخی از معایب هنگام استفاده از چارچوب های SPA به وجود می آیند. خوشبختانه کار برای غلبه بر این مشکلات با SPA ها در حال انجام است. در زیر برخی از نکات منفی آورده شده است.

بهینه سازی موتورهای جستجو (SEO)
باور عمومی بر این است که اپلیکیشن های تک صفحه ای برای سئو مناسب نیستند. اکثر موتورهای جستجو، مانند گوگل یا یاهو، برای مدتی قادر به خزیدن وب سایت های SPA بر اساس تعاملات آژاکس با سرورها نبوده اند. در نتیجه، بیشتر این سایت های SPA فهرست نشده باقی ماندند. در حال حاضر، به ربات‌های Google آموزش داده شده است که چگونه از جاوا اسکریپت به جای HTML معمولی برای فهرست‌بندی وب‌سایت‌های SPA استفاده کنند، که به رتبه‌بندی آسیب می‌زند.

تلاش برای جا دادن سئو در یک سایت SPA آماده چالش برانگیز و پرهزینه است. توسعه دهندگان باید یک وب سایت مجزا بسازند که توسط سرور موتور جستجو ارائه می شود که ناکارآمد است و شامل کدهای اضافی زیادی است. از تکنیک های دیگری مانند تشخیص ویژگی و پیش رندر نیز می توان استفاده کرد. در امکانات SPA، یک URL واحد برای هر صفحه، قابلیت های SEO را برای SPA محدود می کند.

پیمایش دکمه عقب و جلو
مرورگرها برای کمک به بارگذاری سریع صفحات وب، اطلاعات را ذخیره می کنند. هنگامی که مصرف کنندگان دکمه بازگشت را فشار می دهند، بیشتر انتظار دارند که صفحه در وضعیتی مشابه آخرین باری که آن را مشاهده کرده اند باشد و انتقال به سرعت انجام شود. معماری های وب سنتی با استفاده از کپی های کش شده سایت و منابع مرتبط این امکان را فراهم می کند. با این حال، در یک پیاده سازی ساده از یک SPA، فشار دادن دکمه بازگشت همان اثر کلیک روی یک لینک را دارد. باعث درخواست سرور، افزایش تاخیر و تغییرات قابل مشاهده داده می شود.

برای برآورده کردن انتظارات کاربر و ارائه تجربه سریع‌تر، توسعه‌دهندگان SPA باید از عملکرد مرورگرهای بومی با استفاده از جاوا اسکریپت تقلید کنند.

مکان را پیمایش کنید
مرورگرها اطلاعاتی مانند آخرین موقعیت اسکرول صفحات بازدید شده را ذخیره می کنند. با این حال، کاربران ممکن است متوجه شوند که موقعیت‌های اسکرول هنگام پیمایش در SPA با استفاده از دکمه‌های عقب و جلو مرورگر تغییر کرده است. به عنوان مثال، در فیس بوک، گاهی اوقات کاربران به آخرین موقعیت های اسکرول خود برمی گردند، اما گاهی اوقات این کار را نمی کنند. این منجر به یک تجربه کاربری کمتر از حد مطلوب می شود زیرا آنها باید به صورت دستی پیمایش به موقعیت اسکرول قبلی را از سر بگیرند.

برای رفع این مشکل، توسعه‌دهندگان باید کدی را ارائه کنند که هنگام حرکت کاربر به جلو و عقب، موقعیت صحیح اسکرول را ذخیره، بازیابی و درخواست کند.

تجزیه و تحلیل وب سایت
با افزودن کد تجزیه و تحلیل به یک صفحه، کاربران می توانند ترافیک صفحه را ردیابی کنند. با این حال، SPA ها تعیین اینکه کدام صفحه یا محتوا محبوب ترین است را دشوار می کند زیرا فقط یک صفحه است. برای ردیابی صفحات شبه هنگام مشاهده باید کد اضافی برای تجزیه و تحلیل ارائه دهید.
مسائل ایمنی
SPA ها بیشتر در معرض خطر قرار گرفتن از طریق اسکریپت نویسی متقابل سایت. آنها به مصرف کنندگان اجازه می دهند تا کل برنامه را دانلود کنند و آنها را در معرض فرصت های بیشتری برای یافتن آسیب پذیری ها از طریق مهندسی معکوس قرار دهند. برای رفع این مشکل، توسعه‌دهندگان باید اطمینان حاصل کنند که تمام منطق سمت کلاینت مربوط به امنیت برنامه‌های وب، مانند احراز هویت و اعتبارسنجی ورودی، برای تأیید در سرور دو برابر شده است. همچنین، توسعه دهندگان باید دسترسی محدود مبتنی بر نقش را فراهم کنند.

در نتیجه

اپلیکیشن‌های تک صفحه‌ای مرحله بعدی را در تکامل تجربه‌های اپلیکیشن مشخص می‌کنند. آنها سریعتر، شهودی تر هستند و می توانند با ویژگی های پیشرفته مانند سفارشی سازی ادغام شوند. به همین دلیل است که بهترین شرکت‌ها با تعداد زیادی کاربر همزمان، مانند جی‌میل، نتفلیکس یا فید خبری فیسبوک، به معماری یک صفحه تکیه می‌کنند. با پیاده‌سازی این فناوری، کسب‌وکارها می‌توانند ارزش بیشتری از ویژگی‌های آنلاین خود به دست آورند و به عنوان یک کسب‌وکار دیجیتال نفوذهای جدیدی داشته باشند.

Ercole Palmeri