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Crear un servidor web con Node.js (II)

En el anterior capítulo nos quedamos con el servidor Node montado y corriendo. Lo próximo es construir una aplicación más compleja que responda a varias URLs, para ver en movimiento algo de lo que sería REST. Evidentemente, debemos examinar la petición HTTP, extrayendo de ella la URL pedida y, ocasionalmente, sus parámetros GET/POST.

La idea es que para procesar las peticiones necesitamos una especie de router que, dependiendo de la URL, mapee a los distintos manejadores, y en un rato veremos el cómo. En este punto hace falta aclarar un pequeño detalle:

Si comparamos Node con, por ejemplo, un Apache+PHP, hay una diferencia principal: el código PHP contiene la lógica, accesos a base de datos, etc.; es decir, implementa la aplicación, pero es Apache quien se encarga de servirla y gestionar las peticiones. Node realiza las funciones de ambos, no sólo implementamos la aplicación sino también todo el servidor, de forma que la aplicación web y su servidor web son esencialmente lo mismo.

Callbacks y funciones anónimas

Bien, ya vimos la función principal en nuestro hello.js, que crea el servidor y escucha peticiones en el puerto indicado. Al crear el servidor le estamos pasando una función como parámetro, lo cual se puede hacer en JavaScript incluso sin crear anteriormente la función. Es decir, se puede asignar una función a una variable y después pasar esta como parámetro, o bien definir la función en el mismo parámetro y por tanto no hay que darle un nombre (función anónima).

Este tipo de comportamiento se debe a la naturaleza de Node.js y a que trabaja orientado al evento. De esta forma, pasando una función al método que crea el servidor, cada vez que se reciba una petición, esta función será llamada (callback). Así que manipulamos ahí mismo la petición entrante, justo donde se captura el evento.

La estructura de la URL

Por otra parte, a la función que responde al evento (manejador) se le pasan dos objetos, request y response, con cuyas propiedades podemos obtener los detalles de la petición y procesarla adecuadamente.

Repasemos por un momento la estructura de las URLs y las partes que nos pueden interesar. En esencia, una URL puede tener unas cuantas de estas cosas (algunas de ellas están siempre, aunque no las veamos en el navegador, como las meigas):

URL parts

Brevemente:

  • Protocolo: normalmente HTTP, pero también HTTPS, FTP, etc.
  • Host/Hostname: dominio, es decir, nombre o dirección IP de la máquina.
  • Puerto: puerto de red en el que escucha (por defecto 80 en HTTP).
  • Path: ruta en la que se localiza el recurso.
  • Query: parámetros de la petición: pares de variable=valor.

Obviamente, las partes importantes aquí son el path y la query: queremos saber a qué recurso se ha accedido, y si vienen datos con ello. Los obtenemos de la siguiente manera (usando los módulos internos url y querystring):

var url = require(‘url’);
var querystring = require(‘querystring’);

// Obtener el path o la query como cadena
var path = url.parse(request.url).pathname;  // “/hola”
var query = url.parse(request.url).query;  // “nombre=Pepito&apellido=Pérez”
// Obtener el objeto JSON a partir de la cadena query
var params = querystring.parse(query);  // { nombre: Pepito, apellido: Pérez }

A través del objeto request también podemos obtener otras cosas interesantes, como protocolo y versión, método, cabeceras…

Módulos: require y exports

Para dotar a nuestra aplicación de cierta organización, podemos separar todo el código en módulos. Esencialmente, un módulo es un fichero que agrupa ciertas funcionalidades, y que se puede usar posteriormente desde otro fichero.

Vemos en los ejemplos algunas líneas con require. Dado que ‘http’, ‘url’ o ‘querystring’ son módulos (internos de Node.js en este caso), require carga las funcionalidades que dichos módulos proporcionan (exportan).

Ahora nos queda crear nuestros propios módulos, y despues utilizarlos. Dentro de un módulo, podemos elegir qué partes queremos exportar, ya que todo lo que haya dentro es por defecto privado (variables, funciones, clases…). Y de hecho, la palabra que se usa para ello es exports.

Lo explican genial aquí, por lo que me limito a decir que lo haríamos de una de las dos formas:

a)     Exportando los componentes por separado:

var num = 35;
var sumar = function(a, b) {
    return a+b;
}
module.exports.num = num;
module.exports.sumar = sumar;
--------------------------------
var utils = require(‘./modulo);
var x = utils.num + 2;
var res = utils.sumar (4,9);

b)     Exportando todo en una función:

var miClase = function(param1, param2) {
   this.param1 = param1;
   this.param2 = param2;
}
module.exports = miClase;
--------------------------------
var clase = require(‘./miClase’);
var obj = new clase();
// O también:
var obj = new require(‘./miClase’)();

Mezclar y agitar

Muy bien, ya tenemos todos los ingredientes: callbacks y funciones anónimas, partes interesantes de la URL y nuestros propios módulos.

Ya podemos hacernos nuestro router casero, y poder decirle hola y adiós al usuario (un ejemplo muy básico para entender cómo se mapean las peticiones).

Para que no haya confusión, voy a renombrar mi hello.js a app.js (nombre más coherente), y voy a crear también router.js, que será usado en la aplicación principal.

function route(pathname, query) {
    switch (pathname) {
        case "/hola":
            return "Hello " + query["nombre"] + " " + query["apellido"]
        case "/adios":
            return "Bye bye " + query["nombre"] + " " + query["apellido"]
        default:
            return "Este recurso no existe!"
    }
}
exports.route = route;
var http = require('http');
var url = require('url');
var querystring = require('querystring');
var router = require('./router');

http.createServer(function (request, response) {
    res.writeHead(200, {"Content-Type'": "text/html"});

    var pathname = url.parse(req.url).pathname;
    var query = url.parse(req.url).query;
    var params = querystring.parse(query);

    var response = router.route(pathname, params);
    res.write(response);
    res.end();
}).listen(5555);

Claro que se podría hacer algo más elaborado, como tener en cuenta el método (GET/POST) y hacer cosas diferentes con uno y otro, pasarle al router también el objeto response y devolver una página 404 para los recursos que no existan, o bien cambiar el switch y organizar los recursos pedidos de otra manera…

Para todo esto existe una librería que veremos el próximo día: Expressjs 🙂

Saludos!

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Programación para niños

El avance de la tecnología en nuestros días es exponencial y nuestra sociedad cada día depende más de las máquinas, pudiéndose programar cada una de ellas utilizando uno o varios lenguajes apropiados según el sistema (incluyendo tu smartphone). Este hecho puede implicar que, en un futuro no muy lejano, el no tener unas mínimas nociones de programación pueda ser tan grave como no saber leer o escribir, por lo que sería beneficioso empezar a enseñar nociones básicas desde niños.

Hace unos años si queríamos introducir a un niño en el mundo del desarrollo era una tarea difícil, incluso lenguajes de alto nivel que facilitan la comprensión de un programa necesitan de un esfuerzo y una tenacidad considerable para asimilar su funcionamiento y utilizarlo posteriormente para crear o mantener un programa mínimamente útil.

La situación actual es mucho mejor, tenemos varios lenguajes que permiten que los niños aprendan como se puede programar de forma amigable para ellos, y dado que a su edad son muy curiosos, esta es una de las mejores edades para que empiecen a comprender como funciona este mundo. El lenguaje de referencia para este fin es Scratch, que con su facilidad de manejo , su cantidad de recursos y la comunidad que lo respalda lo han situado en ese merecido puesto.

Scratch

Es un lenguaje desarrollado por el MIT que está pensado para que los niños puedan iniciarse en el desarrollo jugando. Está dirigido a un rango de edad entre 8-16 años, aunque lo pueden usar perfectamente niños más pequeños con ayuda de un adulto que les guíe, en cualquier caso la manera de programar es muy intuitiva por lo que cualquier persona podría aprender a manejarlo en muy poco tiempo aunque no tenga formación relacionada.

La manera de programar es utilizando bloques de varios tipos y comportamientos personalizables, con ellos se pueden crear historias, juegos y animaciones de forma gratuita desde su sitio web (también se puede descargar). No se necesita aprender la sintaxis propia como en otros lenguajes (JavaScript,C++,etc), sino que toda la programación se hace de manera gráfica, y como consecuencia se evita la frustración propia de que no funcione el programa a la primera (si un desarrollador te dice que siempre le funcionan sus programas sin fallos te está mintiendo como un bellaco), además se anima a que se prueben comportamientos más complejos al poderse comprobar rápidamente el resultado del programa.

Hay que tener en cuenta que este lenguaje está pensado únicamente como entrada al mundo de la programación, en ningún caso se puede usar para aplicaciones serias porque no tiene forma de interactuar con base de datos, sólo permite programar comportamientos muy simples,etc.

Para empezar a programar la comunidad de Scratch dispone de una guía rápida en la que se muestra con dibujos y muy pocas palabras (al estilo de un cuento infantil) como son los bloques básicos, como se configuran y como combinarlos. Una vez aprendido el manejo básico podemos aprender más a fondo las posibilidades de cada bloque echando un vistazo a las cartas Scratch. Esto es equivalente a una API convencional, con la diferencia de que se elimina toda la abstracción usando dibujos que muestran cómo funciona, además el hecho de que se puedan descargar, recortar y pegar las cartas lo hace aún más divertido ya que pueden intercambiarse, compartirse, etc (¿quien no ha trapicheado con cromos cuando era pequeño?). Por último dispone de tutoriales en vídeo donde se pueden ver ejemplos de cómo se hacen programas Scratch paso a paso (explicado en inglés claro).

Para que veáis que no es de boquilla voy a hacer un proyecto que en otros lenguajes conlleva una cierta complejidad, veréis lo sencillo que se hace con Scratch. Nuestro protagonista es Codillo, la mascota de Bonus4Code, que ya era hora de que fuera protagonista de una entrada.

La vida de Codillo

Codillo nació en navidad, todos los miembros del blog pusimos nuestra semillita aunque quien realmente lo parió fue Javi, pero bueno fue un parto natural y ahora estamos muy contentos con la criatura. Durante todo el invierno se ha dedicado a estar de nini en el blog, pero como este jueves empieza la primavera ha decidido moverse un poco para tener un tipín este verano.

Normalmente el comportamiento de Codillo es muy sencillo, primero se levanta por la mañana de buen humor, eso significa que se olvida de todo lo que le haya molestado en el pasado (se inicializa a su tamaño estándar, pone a 0 la variable que indica cuanto se le ha molestado, dice su sonido característico de buenos días y piensa que va a  hacer hoy).

Esta semana tiene intención de hacer algo que no suele hacer y que puede que a otros amigos suyos les apetezca imitarle, por lo que colocamos este comportamiento, recorrer el campo, en una función y la llamamos desde el bloque principal, así podrá reutilizarlo cualquier otro ser fácilmente y Codillo podrá dejarlo cuando quiera sin complicaciones. Este bloque está compuesto por el sonido característico que se hace al empezar a trotar, un mensaje, y un bucle infinito donde el animal irá recorriendo el campo sin salirse de él.

Ahora Codillo tiene su comportamiento fijado, pero aún queda su personalidad, que aunque tiene un gran corazón también tiene prontos si le dan la lata cuando está dando su paseo. Al pinchar con el ratón encima de él disparamos el evento que hará que reaccione, concretamente se quejara, y se acordará cada vez que le molestes incrementando la variable correspondiente en una unidad, lo siguiente que hará será revolverse 10 veces mostrando que no le ha sentado bien, pero como es muy paciente sigue su camino sin más consecuencias. Si sigues metiéndote con él, a la cuarta vez que cuente que se le molesta salta su mal genio (gracias a la estructura de control de Scratch) cambiando su aspecto y diciéndote que piensa de ti, si sigues insistiendo sigue cambiando por eso harías mejor no tentando a la suerte.

Esto es todo, ahora para que empiece el programa ,lo que equivaldría a un main(), begin, etc (según el lenguaje), en Scratch simplemente pincha en la bandera verde. Si quieres parar basta con pinchar el círculo rojo situado al lado. Como puedes comprobar se han utilizado elementos característicos de los lenguajes de programación (variables, bucles, funciones, etc) y ha sido muy sencillo e intuitivo crear el programa. Podéis ver a Codillo en todo su esplendor aquí.

Si te interesa profundizar puedes echar un vistazo a la comunidad ScratchED, donde podrás encontrar otras personas con las que compartir experiencias, preguntar dudas y participar en discusiones, así conseguirás que mejore tu forma de desenvolverte con Scratch.

Existen otras alternativas a Scratch, algunas de ellas son Logo, Crunchzilla Code Monster, Toontalk,etc, pero aunque muchas de ellas tienen un nivel muy bueno, creo que Scratch es la mejor, ya que es una plataforma muy madura que tiene todo lo necesario para enseñar de forma simple, amena y suficiente los conceptos básicos de programación

En resumen, mi generación se crió con el leti-rap y las canciones de Emilio Aragón pero esto lo supera en diversión con creces (y aprenden de paso) así que ¡animaros a enseñar Scratch a los peques! (que además justo hoy es el día del padre)

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Crear un servidor web con Node.js (I)

Ya vimos aquí en que consistía la arquitectura REST; ahora es el turno de poner en práctica ese esquema implementando nuestro propio servidor web, y el lenguaje afortunado va a ser Javascript.

¿Cómor? ¿Javascript en el servidor?

¡Si yo creía que se utilizaba en el cliente para hacer mi web más interactiva! Modificar sobre la marcha la estructura del documento, alterar su apariencia, gestionar eventos…

Pues sí, pero además se puede construir con él un servidor aprovechando todas sus ventajas. Claro que la manera de desarrollar con Javascript en el servidor es diferente a cómo lo usamos en el navegador.

En este sentido, Javascript es un lenguaje de programación “completo” como cualquier otro, y podemos hacer con él las mismas cosas que con los demás. Si quieres conocerlo y exprimirlo, te recomiendo que eches un vistazo a los muchos manuales y libros que pululan por Internet, como este.

Javascript es un lenguaje idóneo para programación orientada a eventos: permite funciones anónimas, la sintaxis es similar a muchos otros lenguajes, y los callbacks que se llaman al dispararse los eventos se pueden escribir en el mismo punto en el que se captura el evento. Sencillo de implementar y de mantener. Esperar un evento, devolver la llamada, et voilà.

Node.js

El problema con muchos lenguajes de servidor (como PHP), es que cada conexión genera un nuevo hilo, con el consiguiente consumo de recursos: procesador, memoria… Por lo tanto, un sistema con una cantidad limitada de RAM tiene un máximo teórico de conexiones concurrentes. Si la base de datos de clientes crece mucho, habrá que añadir más y más servidores, lo que supone más y más costes: los propios servidores, lógica de negocio, costes laborales, problemas técnicos potenciales, etc.

Conclusión: número limitado de conexiones concurrentes = gran cuello de botella.

Aquí es donde surge Node.js, que resuelve este problema cambiando la forma en la que se realizan estas conexiones. Por cada nueva conexión, en lugar de generarse un nuevo hilo de SO, se dispara un evento en el motor de ejecución.

Node es un intérprete Javascript que corre en el lado del servidor, es decir, fuera del navegador. Permite construir fácilmente aplicaciones de red muy rápidas y altamente escalables, y manejar miles de conexiones simultáneas en la misma máquina física.

Para ello, utiliza un modelo dirigido por eventos con E/S no bloqueante, lo que lo hace ligero y eficiente, perfecto para aplicaciones de uso intensivo de datos en tiempo real.

Lo que hace Node es interpretar y ejecutar el código Javascript, haciendo uso de la máquina virtual V8 de Google, el mismo entorno de ejecución para Javascript que utiliza Google Chrome.

Además, cuenta con una gran colección de módulos con diferentes utilidades, de modo que se simplifican muchas tareas.

Por lo tanto, Node es dos cosas: un entorno de ejecución y una librería.

Los módulos sirven para expandir la funcionalidad de Node. Son tan importantes que se han convertido en una parte esencial del producto completo. Aquí entra en juego npm (Node Package Manager), el gestor de paquetes, que es una forma integrada de instalar y administrar los módulos y sus dependencias. Un extra es que uno mismo puede publicar sus propios módulos y contribuir así a la comunidad de desarrolladores.

Según todo esto que hemos visto, Node está diseñado para situaciones en las que esperamos una gran cantidad de tráfico y donde la lógica y procesamiento requeridos no sean necesariamente grandes.

Instalación y actualización

En primer lugar, debemos instalar Node.js siguiendo estas instrucciones. Allí se explican los prerrequisitos, problemas comunes y la forma de compilarlo (build) en los distintos sistemas operativos; aunque la manera más sencilla es instalarlo directamente sin compilarlo (como yo voy a hacer), bien de forma automática o bien manual.

Yo estoy utilizando Windows, por lo que las instrucciones siguientes son para instalarlo en este SO, pero si estáis en Linux/UNIX o Mac podéis hacer el build como se explica en dicha web, o instalarlo siguiendo las instrucciones del final de la misma, es decir, mediante el gestor de paquetes de cada SO o descargando los binarios correspondientes para cada plataforma.

Se recomienda realizar la instalación manual para atajar los problemas de hacerlo automáticamente. Los pasos a seguir son sencillísimos:

  • Crear un directorio vacío y añadirlo a la variable PATH del sistema.
  • Descargar la última versión del .exe de Node.js correspondiente (32 o 64 bits) en ese directorio.
  • Descargar la última versión del .zip de npm (el gestor de paquetes de Node) y descomprimirlo en el mismo directorio.

Si, de todas formas, queremos hacerlo de forma automática, basta con descargar la última versión del paquete .msi (instalador para Windows), y con él se instalará tanto Node.js como npm.

De esta forma y gracias al PATH ya podremos ejecutar scripts (node scriptname.js) e instalar módulos (npm install modulename) en cualquier directorio (no olvidéis abrir un terminal y probar ambos comandos ;)).

Para actualizar el propio Node o npm, basta con hacer lo siguiente:

  • Descargar la última versión del .exe de Node.js correspondiente (32 o 64 bits), igual que el segundo paso anterior, y reemplazar el viejo .exe con él.
  • Para npm, ejecutar el comando: npm update npm –g

¡Hello World!

¡Por fin! Ya tenemos todo instalado y configurado, y vamos a probarlo escribiendo el clásico saludo de bienvenida en cualquier lenguaje.

Abrid vuestro editor favorito (desde Bonus4Code os recomendamos Sublime) y cread un archivo de extensión .js. El mío va a ser hello.js.

Dentro podríamos escribir un simple comando que escribiese ‘Hola’ por pantalla (en stdout) al ser ejecutado, pero como hablamos de webs, vamos a crear el servidor y que nos lo devuelva mejor en el navegador, ¿no? 🙂

var http = require('http');

http.createServer(function (req, res) {
    res.writeHead(200, {“Content-Type': 'text/html”});
    res.write(“Hello World”);
    res.end();
}).listen(5555);

console.log('Servidor haciendo algo en: http://127.0.0.1:5555/');

Guardamos, abrimos un terminal y ya sabemos:

node hello.js

Debería mostrarse el mensaje de log, y el servidor ya está corriendo. Así que sólo queda ir al navegador, entrar en http://localhost:5555 y ver nuestro Hello World en acción (eso sí, muy feíto el pobre y sin ningún estilo…).

Más en próximas entregas 😀

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Servicios Web RESTful

REST es el acrónimo de REpresentational State Transfer, o Transferencia de Estado REpresentacional. Describe un estilo arquitectural para diseñar aplicaciones en red, y se presentó por primera vez en el año 2000. La idea es utilizar simplemente HTTP para realizar llamadas entre máquinas, en lugar de otros mecanismos o protocolos más complejos.

rest-2

Pero, ¿en qué consiste? ¿Por qué se llama así?

El concepto más importante en REST es la existencia de recursos (elementos de información de los que se compone la Web), que pueden ser accedidos utilizando un identificador (URI). Para manipular estos recursos, los clientes y servidores de la red se comunican a través de una interfaz estándar (HTTP en este caso) e intercambian representaciones de estos.

Cuando se realizan peticiones a través de las URLs, se devuelve una representación de esos recursos, la cual deja la aplicación en un estado. Otras acciones (pedir otra URL, navegar a través de un enlace), hacen que se devuelva otro recurso, y esta nueva representación cambia de estado nuevamente la aplicación. De esta forma, con cada representación de los recursos, la aplicación cambia (transfiere) de estado.

Por lo tanto, REST define un conjunto de principios arquitectónicos para diseñar servicios web en los que los protagonistas son los recursos, incluyendo cómo se accede a su estado y cómo se transfieren a los clientes.

¿Estándar?

Ojo, REST no es un estándar con una especificación definida por el W3C. Tampoco se encarga de los detalles de implementación del servidor (es indiferente que el servicio web esté construido con PHP, servlets de Java, CGI… un servicio REST es independiente del lenguaje y de la plataforma). Es sólo un estilo que se puede seguir para diseñar un servicio web. Sin embargo, sí se basa en estándares:

  • HTTP
  • URL
  • XML/HTML/GIF/JPEG/etc (representaciones de los recursos)
  • text/xml, text/html, image/gif, image/jpeg, etc (Tipos MIME)

REST por sí solo tampoco ofrece características de seguridad, encriptación, gestión de sesiones… Por supuesto, y como en cualquier servicio web, estas funciones se pueden añadir por encima de HTTP: mediante usuarios y contraseñas, SSL, cookies…

REST ha ido teniendo una amplia acogida en toda la web y en la comunidad de desarrolladores, ya que es un modelo más fácil de usar, orientado a los recursos.

Los sistemas que siguen este esquema se denominan RESTful.

rest-1

¿Y cuáles son esos principios?

Como decíamos, REST describe los fundamentos que hacen posible que la Web funcione bien y sea altamente escalable. Estos diseños fundamentales son:

  • No se mantiene el estado: cada petición HTTP contiene toda la información necesaria para ser comprendida. Como resultado, ni el cliente ni el servidor necesitan recordar ningún estado de las comunicaciones entre mensajes. De esta forma, se mejora el rendimiento de los servicios y se hace más simple su diseño e implementación. En la práctica, sabemos que HTTP no mantiene estado, por ello muchas aplicaciones utilizan cookies y otros mecanismos para mantener la sesión (algunas de estas prácticas no son permitidas por REST).
  • Un conjunto de operaciones bien definidas que se aplican a los recursos de forma inequívoca. En el caso de HTTP existen unas operaciones, que deben usarse de forma consecuente con la definición del protocolo:
  • GET: para obtener un recurso. Debe ser idempotente.
  • POST: para crear un recurso.
  • PUT: para modificar un recurso o cambiar su estado.
  • DELETE: para eliminar un recurso.
  • Una sintaxis universal para identificar los recursos. En un sistema REST, cada recurso es direccionable únicamente a través de su URI. Estas URIs se definen de forma análoga a una estructura basada en directorios, de forma que la jerarquía es fácilmente comprensible y necesita escasa documentación.
  • El formato de datos que el servicio utiliza en las peticiones y respuestas: la representación del estado de un recurso en un sistema REST es típicamente HTML o XML (a veces JSON), donde la estructura devuelta podría corresponderse con un registro de la base de datos, y el contenido de las etiquetas mostrase los valores de las filas. Esto permite que el servicio sea utilizado en diferentes plataformas, lenguajes y dispositivos.

URLs lógicas y URLs físicas

Un recurso es una entidad, un concepto. Una representación de este recurso es una manifestación concreta de éste. Cuando accedemos, por ejemplo, a la URL

http://www.misitio.com/persona/5897

se trata de una URL lógica, no física. Obviamente, no existe una página HTML estática para cada una de las personas en ese site, ni una carpeta anidada por cada nivel en la URL. De ser así, el diseño no sería muy escalable precisamente.

Simplemente, la URL contiene toda la información necesaria para acceder al recurso; el primer paso natural es el de ‘parsear’ la petición, mientras que los detalles de implementación del servidor quedan ocultos: puede tratarse, por ejemplo, de una consulta de base de datos en una tabla ‘personas’ cuyo id sea el 5897, etc.

La cuestión es que las URLs no revelan ningún tipo de información sobre los ficheros existentes, ni tampoco sobre la implementación. Ésta se debe poder cambiar sin que ello afecte a la estructura de las URLs en la página.

En próximos episodios veremos cómo podemos construir desde cero, y de una manera muy sencilla nuestro servidor web con una API REST utilizando… bueno, no os lo cuento. ¿Dejamos la incógnita unos días?

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