M

MLOG

فارسی

الگوهای پیشرفته میان‌افزار در Express.js را برای ساخت وب اپلیکیشن‌های قدرتمند، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری برای مخاطبان جهانی کاوش کنید. درباره مدیریت خطا، احراز هویت، محدودیت نرخ درخواست و موارد دیگر بیاموزید.

میان‌افزار Express.js: تسلط بر الگوهای پیشرفته برای اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر

Express.js، یک فریم‌ورک وب سریع، بی‌طرف و مینیمالیستی برای Node.js، سنگ بنای ساخت اپلیکیشن‌های وب و APIها است. در قلب آن، مفهوم قدرتمند میان‌افزار (middleware) قرار دارد. این پست وبلاگ به بررسی الگوهای پیشرفته میان‌افزار می‌پردازد و دانش و مثال‌های عملی را برای ایجاد اپلیکیشن‌های قدرتمند، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری مناسب برای مخاطبان جهانی در اختیار شما قرار می‌دهد. ما تکنیک‌هایی برای مدیریت خطا، احراز هویت، مجوزدهی، محدودیت نرخ درخواست و دیگر جنبه‌های حیاتی ساخت اپلیکیشن‌های وب مدرن را بررسی خواهیم کرد.

درک میان‌افزار: بنیاد و اساس

توابع میان‌افزار در Express.js توابعی هستند که به شیء درخواست (req)، شیء پاسخ (res) و تابع میان‌افزار بعدی در چرخه درخواست-پاسخ اپلیکیشن دسترسی دارند. توابع میان‌افزار می‌توانند وظایف مختلفی را انجام دهند، از جمله:

میان‌افزار اساساً یک خط لوله (pipeline) است. هر قطعه از میان‌افزار عملکرد خاص خود را انجام می‌دهد و سپس، به صورت اختیاری، کنترل را به میان‌افزار بعدی در زنجیره منتقل می‌کند. این رویکرد ماژولار باعث ترویج استفاده مجدد از کد، جداسازی مسئولیت‌ها (separation of concerns) و معماری تمیزتر اپلیکیشن می‌شود.

آناتومی یک میان‌افزار

یک تابع میان‌افزار معمولی از این ساختار پیروی می‌کند:

function myMiddleware(req, res, next) {
  // انجام عملیات
  // مثال: ثبت اطلاعات درخواست
  console.log(`Request: ${req.method} ${req.url}`);

  // فراخوانی میان‌افزار بعدی در پشته
  next();
}

تابع next() بسیار حیاتی است. این تابع به Express.js اعلام می‌کند که میان‌افزار فعلی کار خود را به پایان رسانده و کنترل باید به تابع میان‌افزار بعدی منتقل شود. اگر next() فراخوانی نشود، درخواست متوقف شده و پاسخ هرگز ارسال نخواهد شد.

انواع میان‌افزار

Express.js چندین نوع میان‌افزار ارائه می‌دهد که هر کدام هدف مشخصی را دنبال می‌کنند:

الگوهای پیشرفته میان‌افزار

بیایید برخی از الگوهای پیشرفته‌ای را که می‌توانند عملکرد، امنیت و قابلیت نگهداری اپلیکیشن Express.js شما را به طور قابل توجهی بهبود بخشند، بررسی کنیم.

۱. میان‌افزار مدیریت خطا

مدیریت خطای مؤثر برای ساخت اپلیکیشن‌های قابل اعتماد امری ضروری است. Express.js یک تابع میان‌افزار اختصاصی برای مدیریت خطا ارائه می‌دهد که *در آخر* پشته میان‌افزار قرار می‌گیرد. این تابع چهار آرگومان می‌گیرد: (err, req, res, next).

در اینجا یک مثال آورده شده است:

// میان‌افزار مدیریت خطا
app.use((err, req, res, next) => {
  console.error(err.stack); // ثبت خطا برای دیباگ کردن
  res.status(500).send('مشکلی پیش آمد!'); // پاسخ با کد وضعیت مناسب
});

ملاحظات کلیدی برای مدیریت خطا:

۲. میان‌افزار احراز هویت و مجوزدهی

ایمن‌سازی API و حفاظت از داده‌های حساس بسیار حیاتی است. احراز هویت (Authentication) هویت کاربر را تأیید می‌کند، در حالی که مجوزدهی (Authorization) تعیین می‌کند که کاربر مجاز به انجام چه کاری است.

استراتژی‌های احراز هویت:

استراتژی‌های مجوزدهی:

مثال (احراز هویت با JWT):

const jwt = require('jsonwebtoken');
const secretKey = 'YOUR_SECRET_KEY'; // با یک کلید قوی و مبتنی بر متغیر محیطی جایگزین کنید

// میان‌افزار برای تأیید توکن‌های JWT
function authenticateToken(req, res, next) {
  const authHeader = req.headers['authorization'];
  const token = authHeader && authHeader.split(' ')[1];

  if (token == null) return res.sendStatus(401); // غیرمجاز

  jwt.verify(token, secretKey, (err, user) => {
    if (err) return res.sendStatus(403); // دسترسی ممنوع
    req.user = user; // الصاق داده‌های کاربر به درخواست
    next();
  });
}

// مسیر نمونه محافظت‌شده با احراز هویت
app.get('/profile', authenticateToken, (req, res) => {
  res.json({ message: `خوش آمدید, ${req.user.username}` });
});

ملاحظات امنیتی مهم:

۳. میان‌افزار محدودیت نرخ درخواست (Rate Limiting)

محدودیت نرخ درخواست از API شما در برابر سوءاستفاده، مانند حملات انکار سرویس (DoS) و مصرف بیش از حد منابع، محافظت می‌کند. این کار تعداد درخواست‌هایی را که یک کلاینت می‌تواند در یک بازه زمانی مشخص ارسال کند، محدود می‌کند.

کتابخانه‌هایی مانند express-rate-limit به طور معمول برای محدودیت نرخ درخواست استفاده می‌شوند. همچنین پکیج helmet را در نظر بگیرید که علاوه بر طیف وسیعی از بهبودهای امنیتی دیگر، عملکرد اولیه محدودیت نرخ درخواست را نیز شامل می‌شود.

مثال (استفاده از express-rate-limit):

const rateLimit = require('express-rate-limit');

const limiter = rateLimit({
  windowMs: 15 * 60 * 1000, // 15 دقیقه
  max: 100, // هر IP را به 100 درخواست در هر windowMs محدود کن
  message: 'تعداد درخواست‌ها از این IP بیش از حد مجاز است، لطفاً ۱۵ دقیقه دیگر دوباره تلاش کنید',
});

// اعمال محدودکننده نرخ درخواست به مسیرهای خاص
app.use('/api/', limiter);

// یا به طور جایگزین، اعمال به تمام مسیرها (معمولاً کمتر مطلوب است مگر اینکه تمام ترافیک باید به طور یکسان مدیریت شود)
// app.use(limiter);

گزینه‌های سفارشی‌سازی برای محدودیت نرخ درخواست عبارتند از:

۴. میان‌افزار تجزیه بدنه درخواست (Request Body Parsing)

Express.js به طور پیش‌فرض بدنه درخواست را تجزیه (parse) نمی‌کند. شما باید از میان‌افزار برای مدیریت فرمت‌های مختلف بدنه، مانند JSON و داده‌های URL-encoded، استفاده کنید. اگرچه پیاده‌سازی‌های قدیمی‌تر ممکن است از پکیج‌هایی مانند `body-parser` استفاده کرده باشند، بهترین روش فعلی استفاده از میان‌افزار داخلی Express است که از نسخه Express v4.16 در دسترس است.

مثال (استفاده از میان‌افزار داخلی):

app.use(express.json()); // بدنه‌های درخواست با انکدینگ JSON را تجزیه می‌کند
app.use(express.urlencoded({ extended: true })); // بدنه‌های درخواست با انکدینگ URL را تجزیه می‌کند

میان‌افزار `express.json()` درخواست‌های ورودی با پی‌لود JSON را تجزیه کرده و داده‌های تجزیه شده را در `req.body` در دسترس قرار می‌دهد. میان‌افزار `express.urlencoded()` درخواست‌های ورودی با پی‌لود URL-encoded را تجزیه می‌کند. گزینه `{ extended: true }` امکان تجزیه اشیاء و آرایه‌های غنی را فراهم می‌کند.

۵. میان‌افزار لاگ‌برداری (Logging)

لاگ‌برداری مؤثر برای دیباگ، نظارت و ممیزی اپلیکیشن شما ضروری است. میان‌افزار می‌تواند درخواست‌ها و پاسخ‌ها را برای ثبت اطلاعات مربوطه رهگیری کند.

مثال (میان‌افزار لاگ‌برداری ساده):

const morgan = require('morgan'); // یک لاگر محبوب درخواست‌های HTTP

app.use(morgan('dev')); // ثبت درخواست‌ها با فرمت 'dev'

// یک مثال دیگر، فرمت‌بندی سفارشی
app.use((req, res, next) => {
  console.log(`${req.method} ${req.url} - ${new Date().toISOString()}`);
  next();
});

برای محیط‌های تولید، از یک کتابخانه لاگ‌برداری قوی‌تر (مانند Winston, Bunyan) با ویژگی‌های زیر استفاده کنید:

۶. میان‌افزار اعتبارسنجی درخواست (Request Validation)

درخواست‌های ورودی را برای اطمینان از یکپارچگی داده‌ها و جلوگیری از رفتار غیرمنتظره اعتبارسنجی کنید. این می‌تواند شامل اعتبارسنجی هدرهای درخواست، پارامترهای کوئری و داده‌های بدنه درخواست باشد.

کتابخانه‌ها برای اعتبارسنجی درخواست:

مثال (استفاده از Joi):

const Joi = require('joi');

const userSchema = Joi.object({
  username: Joi.string().min(3).max(30).required(),
  email: Joi.string().email().required(),
  password: Joi.string().min(6).required(),
});

function validateUser(req, res, next) {
  const { error } = userSchema.validate(req.body, { abortEarly: false }); // مقدار abortEarly را false قرار دهید تا تمام خطاها را دریافت کنید

  if (error) {
    return res.status(400).json({ errors: error.details.map(err => err.message) }); // بازگرداندن پیام‌های خطای دقیق
  }

  next();
}

app.post('/users', validateUser, (req, res) => {
  // داده‌های کاربر معتبر است، با ایجاد کاربر ادامه دهید
  res.status(201).json({ message: 'کاربر با موفقیت ایجاد شد' });
});

بهترین شیوه‌ها برای اعتبارسنجی درخواست:

۷. میان‌افزار فشرده‌سازی پاسخ (Response Compression)

عملکرد اپلیکیشن خود را با فشرده‌سازی پاسخ‌ها قبل از ارسال به کلاینت بهبود بخشید. این کار مقدار داده‌های منتقل شده را کاهش می‌دهد و منجر به زمان بارگذاری سریع‌تر می‌شود.

مثال (استفاده از میان‌افزار compression):

const compression = require('compression');

app.use(compression()); // فعال‌سازی فشرده‌سازی پاسخ (مثلاً gzip)

میان‌افزار compression به طور خودکار پاسخ‌ها را با استفاده از gzip یا deflate، بر اساس هدر Accept-Encoding کلاینت، فشرده می‌کند. این کار به ویژه برای ارائه فایل‌های استاتیک و پاسخ‌های JSON بزرگ مفید است.

۸. میان‌افزار CORS (Cross-Origin Resource Sharing)

اگر API یا اپلیکیشن وب شما نیاز به پذیرش درخواست از دامنه‌های (مبداهای) مختلف دارد، باید CORS را پیکربندی کنید. این کار شامل تنظیم هدرهای HTTP مناسب برای اجازه دادن به درخواست‌های بین مبدأی است.

مثال (استفاده از میان‌افزار CORS):

const cors = require('cors');

const corsOptions = {
  origin: 'https://your-allowed-domain.com',
  methods: 'GET,POST,PUT,DELETE',
  allowedHeaders: 'Content-Type,Authorization'
};

app.use(cors(corsOptions));

// یا برای اجازه دادن به همه مبدأها (برای توسعه یا APIهای داخلی -- با احتیاط استفاده کنید!)
// app.use(cors());

ملاحظات مهم برای CORS:

۹. ارائه فایل‌های استاتیک (Static File Serving)

Express.js یک میان‌افزار داخلی برای ارائه فایل‌های استاتیک (مانند HTML, CSS, JavaScript, تصاویر) فراهم می‌کند. این کار معمولاً برای ارائه بخش فرانت‌اند اپلیکیشن شما استفاده می‌شود.

مثال (استفاده از express.static):

app.use(express.static('public')); // ارائه فایل‌ها از دایرکتوری 'public'

فایل‌های استاتیک خود را در دایرکتوری public (یا هر دایرکتوری دیگری که مشخص می‌کنید) قرار دهید. Express.js سپس این فایل‌ها را به طور خودکار بر اساس مسیر فایل آنها ارائه می‌دهد.

۱۰. میان‌افزار سفارشی برای وظایف خاص

فراتر از الگوهای مورد بحث، شما می‌توانید میان‌افزارهای سفارشی متناسب با نیازهای خاص اپلیکیشن خود ایجاد کنید. این به شما امکان می‌دهد تا منطق پیچیده را کپسوله کرده و استفاده مجدد از کد را ترویج دهید.

مثال (میان‌افزار سفارشی برای پرچم‌های ویژگی - Feature Flags):

// میان‌افزار سفارشی برای فعال/غیرفعال کردن ویژگی‌ها بر اساس یک فایل پیکربندی
const featureFlags = require('./config/feature-flags.json');

function featureFlagMiddleware(featureName) {
  return (req, res, next) => {
    if (featureFlags[featureName] === true) {
      next(); // ویژگی فعال است، ادامه بده
    } else {
      res.status(404).send('ویژگی در دسترس نیست'); // ویژگی غیرفعال است
    }
  };
}

// نمونه استفاده
app.get('/new-feature', featureFlagMiddleware('newFeatureEnabled'), (req, res) => {
  res.send('این ویژگی جدید است!');
});

این مثال نشان می‌دهد که چگونه از یک میان‌افزار سفارشی برای کنترل دسترسی به مسیرهای خاص بر اساس پرچم‌های ویژگی استفاده کنید. این به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا انتشار ویژگی‌ها را بدون استقرار مجدد یا تغییر کدی که هنوز به طور کامل بررسی نشده است، کنترل کنند، که یک روش رایج در توسعه نرم‌افزار است.

بهترین شیوه‌ها و ملاحظات برای اپلیکیشن‌های جهانی

نتیجه‌گیری

تسلط بر الگوهای پیشرفته میان‌افزار برای ساخت اپلیکیشن‌های Express.js قدرتمند، امن و مقیاس‌پذیر حیاتی است. با استفاده مؤثر از این الگوها، می‌توانید اپلیکیشن‌هایی ایجاد کنید که نه تنها کاربردی هستند، بلکه قابل نگهداری و مناسب برای مخاطبان جهانی نیز می‌باشند. به یاد داشته باشید که امنیت، عملکرد و قابلیت نگهداری را در طول فرآیند توسعه خود در اولویت قرار دهید. با برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی دقیق، می‌توانید از قدرت میان‌افزار Express.js برای ساخت اپلیکیشن‌های وب موفقی که نیازهای کاربران در سراسر جهان را برآورده می‌کنند، بهره‌مند شوید.

برای مطالعه بیشتر: