Ackermann Fullstack-Entwicklung

Das Handbuch für Webentwickler
2. Auflage 2023
ISBN: 978-3-8362-9086-9
Verlag: Rheinwerk
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 807 Seiten

Reihe: Rheinwerk Computing

Der Fullstack-Entwickler ist DER Mythos unserer heutigen Zeit. Aber wer kann sich wirklich in allen Front- und Backendtechnologien auskennen und alle Programmiersprachen beherrschen? Sie werden feststellen: Darauf kommt es gar nicht an. Dieses Nachschlagewerk hilft Ihnen dabei, in der Flut aus Programmiersprachen, Technologien und Tools der Webentwicklung den Kopf über Wasser zu halten. Lernen Sie, welche Programmiersprache für Ihre individuellen Aufgaben die richtige ist und verstehen Sie die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Technologien. Von HTML, CSS, JavaScript und PHP bis zu Webprotokollen, Webarchitektur u.v.m.

Aus dem Inhalt:

• Web-Protokolle und Web-Formate verwenden
• Webseiten erstellen mit HTML, CSS und JavaScript
• Web Architekturen: MVC, MVP, MVVM, SOA, Microservices, Microfrontends
• Programmiersprachen und Web-Frameworks einsetzen
• Webservices implementieren: REST und GraphQL
• Datenbanken beherrschen: SQL und NoSQL
• Authentifizierungsmechanismen verstehen
• Webprojekte organisieren und verwalten
• Projektmanagement und Tools

Philip Ackermann ist CTO der Cedalo GmbH und Autor mehrerer Fachbücher und Fachartikel über Java und JavaScript. Seine Schwerpunkte liegen in der Konzeption und Entwicklung von Node.js- und JEE-Projekten in den Bereichen Industrie 4.0 und Internet of Things.

Autoren/Hrsg.

Ackermann, Philip

Inhaltsverzeichnis

Materialien zum Buch ... 21  Geleitwort ... 23  Vorwort ... 25  1.  Die Grundlagen verstehen ... 29  1.1 ... Begrifflichkeiten ... 29  1.2 ... Aufbau von Webapplikationen ... 33  1.3 ... Fullstack-Entwicklung ... 37  1.4 ... Tools für Fullstack-Entwickler ... 45  1.5 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 52  2.  Webseiten strukturieren mit HTML ... 55  2.1 ... Einführung ... 55  2.2 ... Die wichtigsten Elemente verwenden ... 60  2.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 83  3.  Webseiten gestalten mit CSS ... 85  3.1 ... Einführung ... 86  3.2 ... Farben und Textformatierungen anwenden ... 98  3.3 ... Listen und Tabellen ... 111  3.4 ... Die verschiedenen Layoutsysteme verstehen ... 122  3.5 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 140  4.  Webseiten interaktiv machen mit JavaScript ... 145  4.1 ... Einführung ... 146  4.2 ... Variablen, Konstanten, Datentypen und Operatoren ... 153  4.3 ... Kontrollstrukturen verwenden ... 157  4.4 ... Funktionen und Fehlerbehandlung ... 161  4.5 ... Objekte und Arrays ... 165  4.6 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 168  5.  Webprotokolle verwenden ... 171  5.1 ... Hypertext Transfer Protocol ... 171  5.2 ... Bidirektionale Kommunikation ... 189  5.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 193  6.  Webformate verwenden ... 195  6.1 ... Datenformate ... 196  6.2 ... Bildformate ... 207  6.3 ... Video- und Audioformate ... 215  6.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 219  7.  Web-APIs verwenden ... 221  7.1 ... Webseiten dynamisch ändern mit der DOM API ... 222  7.2 ... Daten asynchron laden mit Ajax und der Fetch API ... 233  7.3 ... Weitere Web-APIs ... 240  7.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 244  8.  Webseiten für Barrierefreiheit optimieren ... 247  8.1 ... Einführung ... 247  8.2 ... Bestandteile einer Webseite barrierefrei machen ... 254  8.3 ... Testen von Barrierefreiheit ... 274  8.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 278  9.  CSS vereinfachen mit CSS-Präprozessoren ... 281  9.1 ... Einführung ... 282  9.2 ... Sass verwenden ... 285  9.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 307

10.  Single-Page-Applikationen implementieren ... 309  10.1 ... Einführung ... 309  10.2 ... Setup ... 312  10.3 ... Komponenten -- die Bausteine einer React-Applikation ... 316  10.4 ... Styling von Komponenten ... 321  10.5 ... Komponentenhierarchien ... 327  10.6 ... Formulare ... 331  10.7 ... Die Kontext-API ... 335  10.8 ... Routing ... 339  10.9 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 342

11.  Mobile Anwendungen implementieren ... 345  11.1 ... Die unterschiedlichen Arten mobiler Anwendungen ... 345  11.2 ... Responsive Design ... 353  11.3 ... Cross Platform Development mit React Native ... 367  11.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 379

12.  Webarchitekturen verstehen und einsetzen ... 381  12.1 ... Schichtenarchitekturen ... 382  12.2 ... Monolithen und verteilte Architekturen ... 389  12.3 ... MV*-Architekturen ... 398  12.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 403

13.  Programmiersprachen auf der Serverseite verwenden ... 407  13.1 ... Arten von Programmiersprachen ... 408  13.2 ... Programmierparadigmen ... 412  13.3 ... Welche Programmiersprachen gibt es? ... 420  13.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 432

14.  JavaScript auf der Serverseite verwenden ... 435  14.1 ... JavaScript unter Node.js ... 436  14.2 ... Die eingebauten Module verwenden ... 447  14.3 ... Einen Webserver implementieren ... 452  14.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 462

15.  Die Sprache PHP verwenden ... 465  15.1 ... Einführung in die Sprache PHP ... 465  15.2 ... PHP und Webserver lokal installieren ... 466  15.3 ... Variablen, Datentypen und Operatoren ... 467  15.4 ... Kontrollstrukturen verwenden ... 476  15.5 ... Funktionen und Fehlerbehandlung ... 480  15.6 ... Klassen und Objekte verwenden ... 486  15.7 ... Dynamische Webseiten mit PHP entwickeln ... 491  15.8 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 503

16.  Webservices implementieren ... 505  16.1 ... Einführung ... 505  16.2 ... SOAP ... 507  16.3 ... REST ... 513  16.4 ... GraphQL ... 533  16.5 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 537

17.  Daten in Datenbanken speichern ... 541  17.1 ... Relationale Datenbanken ... 542  17.2 ... Nicht relationale Datenbanken ... 565  17.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 572

18.  Webanwendungen testen ... 575  18.1 ... Automatisierte Tests ... 576  18.2 ... Testabdeckung ... 586  18.3 ... Test-Doubles ... 589  18.4 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 594

19.  Webanwendungen deployen und hosten ... 597  19.1 ... Einführung ... 597  19.2 ... Container Management ... 608  19.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 620

20.  Webanwendungen absichern ... 623  20.1 ... Sicherheitslücken ... 624  20.2 ... Verschlüsselung und Kryptografie ... 633  20.3 ... SOP, CSP und CORS ... 637  20.4 ... Authentifizierung ... 647  20.5 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 651

21.  Die Performance von Webanwendungen optimieren ... 655  21.1 ... Einführung ... 656  21.2 ... Möglichkeiten der Optimierung ... 665  21.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 684

22.  Webprojekte organisieren und verwalten ... 687  22.1 ... Arten von Versionsverwaltungssystemen ... 688  22.2 ... Das Versionsverwaltungssystem Git ... 691  22.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 705

23.  Webprojekte managen ... 709  23.1 ... Klassisches Projektmanagement vs. agiles Projektmanagement ... 710  23.2 ... Agiles Projektmanagement mit Scrum ... 712  23.3 ... Zusammenfassung und Ausblick ... 724  Anhang ... 727  A ... HTTP ... 729  B ... HTML-Elemente ... 753  C ... Tools und Befehlsreferenzen ... 767  D ... Schlusswort ... 781  Index ... 783

Leseproben

1    Die Grundlagen verstehen

In diesem Kapitel geht es zunächst darum, Ihnen einen Überblick über die Webentwicklung zu geben und die wichtigsten Begrifflichkeiten zu erläutern.

Jeder spricht von Fullstack-Entwicklung, doch um zu verstehen, was das eigentlich ist, müssen wir uns erst mal mit den Grundlagen beschäftigen. Im ersten und im zweiten Teil dieses Kapitels geht es genau um diese Grundlagen, bevor wir uns im dritten Teil des Kapitels dem Begriff Fullstack-Entwicklung widmen.

1.1    Begrifflichkeiten

In diesem Teil möchte ich Ihnen zunächst eine Übersicht über wichtige Begrifflichkeiten geben, die in der Webentwicklung relevant sind. Anschließend schauen wir uns dann den grundsätzlichen Aufbau von Webanwendungen an.

1.1.1    Client und Server

Webseiten und Webanwendungen (Definition und Unterschied siehe Kasten) bestehen aus einem Teil, der auf der Clientseite ausgeführt wird (dem Frontend), und einem Teil, der auf der Serverseite ausgeführt wird (dem Backend). Auf Serverseite sorgt ein Webserver dafür, dass die Webseite bereitgestellt wird. Auf Clientseite greift man über einen Webclient (auch nur Client oder auch User Agent genannt) auf die Webanwendung zu. In der Regel handelt es sich dabei um einen Webbrowser (kurz: Browser), aber es gibt auch noch andere Arten von Clients wie beispielsweise Screenreader, kommandozeilenbasierte bzw. programmatisch gesteuerte HTTP-Clients oder sogenannte Headless Browser, die keine grafische Oberfläche haben.

Ruft man im Browser eine Webseite auf, ist der Ablauf dabei folgender: Auf Clientseite gibt der Nutzer im Browser die Adresse ein (auch URL für Uniform Resource Locator, siehe auch nächster Abschnitt) und bestätigt mit entsprechender Taste bzw. entsprechendem Button im Browser das »Laden« der Webseite. Der Browser generiert daraufhin im Hintergrund eine Anfrage, die über das HTTP-Protokoll (Kapitel 5, »Webprotokolle verwenden«) an den Server gesendet wird. Diese Anfrage nennt man auch HTTP-Anfrage oder HTTP-Request. Auf Serverseite nimmt der Webserver die Anfrage entgegen und generiert eine passende Antwort (HTTP-Antwort bzw. HTTP-Response), die er dann an den Client zurückschickt. Der Browser wiederum nimmt die Antwort entgegen und rendert, sprich, visualisiert die Webseite. Eventuell benötigte Ressourcen wie Bilder etc. lädt der Browser dabei automatisch nach, damit sie dargestellt werden können.

Abbildung 1.1     Das Prinzip von Client und Server

Begriffsdefinition

Ich verwende in diesem Buch immer wieder die Begriffe Webseite, Website und Webanwendung, die oftmals fälschlicherweise synonym verwendet werden. Daher an dieser Stelle eine kurze Klarstellung und Definition: Eine Webseite bezeichnet ein einzelnes HTML-Dokument, das unter einer bestimmten URL abgerufen werden kann (HTML für Hypertext Markup Language, dazu gleich mehr), eine Website dagegen ist eine Zusammenfassung verschiedener solcher einzelner Webseiten, beispielsweise die Website zum Buch https://www.webdevhandbuch.de/ oder die Verlagswebsite https://www.rheinwerk-verlag.de/. Bei einer Webanwendung dagegen handelt es sich um eine Website, die sich eher wie eine Desktopanwendung anfühlt. Beispiele hierfür sind Google Documents und Google Sheets. Ein synonymer Begriff für solche (vor allem interaktiven und mitunter komplexen) Webanwendungen ist auch Rich Internet Application.

1.1.2    Zusammenhang von URLs, Domains und IP-Adressen

Die Adresse, die man in die Adressleiste des Browsers eingibt, wird wie erwähnt als URL (Uniform Resource Locator) bezeichnet. Beispiele für URLs sind:

• https://www.philipackermann.de/

• https://www.philipackermann.de/static/img/profile.jpg

• https://www.webdevhandbuch.de/static/styles/styles.css

• https://www.webdevhandbuch.de/service/api/users?search=max

Eine URL besteht dabei aus verschiedenen Teilen:

Abbildung 1.2     Aufbau von URLs

• Protokoll/Schema: Definiert das zu verwendende Protokoll. Mögliche Protokolle sind beispielsweise:

  • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Für das Übertragen von Webseiten wird das Protokoll HTTP verwendet oder dessen sichere Variante HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure).

  • FTP (File Transfer Protocol): Dieses Protokoll dient dem Übertragen von Dateien zu oder von einem FTP-Server.

  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Dieses Protokoll kommt für das Übertragen von E-Mails zum Einsatz.

• Host (auch Hostname): Identifiziert den Webserver eindeutig. Der Host besteht dabei aus Subdomain, Domain und Top-Level-Domain. Der Host »www.philipackermann.de« beispielsweise besteht aus der Subdomain »www«, der Domain »philipackermann« und der Top-Level-Domain »de«.

• Port: Gibt an, über welchen »Kanal« auf den Webserver zugegriffen werden soll. In der Regel werden Sie diesen Teil beim »normalen Browsen« nicht sehen, da die Standardports (beispielsweise 80 für HTTP oder 443 für HTTPS, siehe auch https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_standardisierten_Ports) von den Browsern in der Adressleiste nicht angezeigt werden. Für die lokale Entwicklung und insbesondere für die Entwicklung von Webservices (Kapitel 13, »Programmiersprachen auf der Serverseite verwenden«) werden Sie es allerdings häufiger mit individuellen Ports zu tun haben. Beispielsweise könnte eine URL eines lokal auf Ihrem Rechner laufenden Webservices so aussehen: »http://localhost:8080/myservice/api/users«.

• Pfad (auch Path): Gibt den Pfad auf dem Webserver zu der angefragten Datei an (bzw. allgemeiner zu der angefragten Ressource, weil es sich nicht immer um eine Datei im physischen Sinne handeln muss). In der URL »https://www.philipackermann.de/static/img/profile.jpg« beispielsweise ist »/static/img/profile.jpg« der Pfad. Der Pfadtrenner ist dabei immer ein vorwärts gerichteter Schrägstrich (Slash).

• Query String: Hierüber können in Form von Schlüssel-Wert-Paaren zusätzliche Informationen übergeben werden, anhand derer der Webserver die HTTP-Antwort generieren kann. Der Query String wird dabei über ein Fragezeichen eingeleitet, die einzelnen Query-String-Parameter sind durch ein kaufmännisches »Und« verbunden und die Schlüssel und Werte jeweils durch ein Gleichheitszeichen getrennt, also zum Beispiel »https://www.philipackermann.de/example?search=javascript&display=list«.

• Fragment: Hierüber können Sie gezielt eine bestimmte Stelle innerhalb der jeweiligen Webseite »ansteuern«, sodass der Browser beim Laden der Webseite direkt dorthin »springt«. Eingeleitet wird dieser Teil durch das #-Zeichen, also beispielsweise »https://www.philipackermann.de/example#chapter5«.

IP-Adressen und DNS

Jeder Webserver hat eine eindeutige Adresse, über die er erreichbar ist: die sogenannte IP-Adresse, wobei mittlerweile zwischen IPv4 und IPv6 unterschieden wird. Technisch gesehen handelt es sich im Falle von...

Über Autor(innen)

Ackermann, Philip
Philip Ackermann ist CTO der Cedalo GmbH und Autor mehrerer Fachbücher und Fachartikel über Java und JavaScript. Seine Schwerpunkte liegen in der Konzeption und Entwicklung von Node.js- und JEE-Projekten in den Bereichen Industrie 4.0 und Internet of Things.