Разработка веб приложений с использованием Python и Django

Питон ценят за лаконичность, универсальность и стабильность. На нем можно за короткий срок создавать веб-приложения, решающие насущные задачи бизнеса.

По данным BuiltWith, на Питоне построено около миллиона интернет-проектов. На нём разрабатывают серверную часть сайтов. Оболочку обычно пишут браузерных языках – HTML, CSS и JavaScript в связке с одним из фреймворков. Например, мы используем Vue.js.

Плюсы Python

Главные преимущества Питона – крупное сообщество программистов и скорость разработки.

Благодаря лаконичности языка и отличным библиотекам проекты на Питоне делать дешевле и быстрее. А широкий набор функций позволяет решать не только типичные для интернет-приложений задачи, но и претворять в жизнь уникальные идеи.

Большое сообщество

Питон – самый быстрорастущий язык программирования, согласно опросу от Stack Overflow.

По индексу PYPL, который сравнивает количество запросов на туториалы в Гугл, Питон также лидирует с большим отрывом

Аналогичные результаты в индексах от TIOBE и Бюро статистики труда США. Питон занимает 1–3 место во всех авторитетных рейтингах популярности языков.

Почему это важно?

Популярность языка играет существенную роль по нескольким причинам:

• Востребованность – индикатор качества: Питон выбирают, потому что он лучше других языков.
• Большой приток молодых специалистов гарантирует, что вы не столкнетесь с дефицитом кадров для поддержки и обновления проектов.
• Многомиллионное сообщество помогает постоянно развивать и улучшать язык.
• Больше людей занимается разработкой готовых оптимизированных библиотек и модулей для всевозможных технических и бизнес-задач.

Чистый синтаксис и лаконичность

Синтаксис Питона прост, он похож на естественную речь. Лаконичный, читабельный код легче поддерживать, инспектировать и исправлять. Компактность языка экономит время программистов и деньги заказчиков.

Сравните размер мини-программы, рисующей пирамиду, на Java и Python.

При одинаковом результате код Питона в разы компактнее.

Библиотеки
Стандартная библиотека Питона упрощает выполнение многих рутинных задач программиста и дает доступ к системному функционалу с помощью модулей, написанных на C.

Под задачи конкретного проекта можно подключать внешние библиотеки. Они покрывают все сферы разработки – от e-commerce и корпоративных систем до машинного обучения и визуализации статистики.

Во многих интернет-проектах, основанных на сборе и визуализации данных, используется именно Питон
Создание MVP

Скорость разработки и универсальность делают Питон оптимальным выбором для создания прототипов и MVP – минимальных жизнеспособных продуктов.

С помощью Питона можно быстро создать базовую версию продукта, получить фидбек от пользователей и проверить бизнес-идею.

Затем приложение можно улучшать на основе живой обратной связи.

Асинхронность
С версии 3.5 Python поддерживает асинхронный код. Асинхронное приложение продолжает работать и обрабатывать запросы во время ожидания ответа от сервера.

Так удается избежать простоя приложения, который возникает при последовательной обработке запросов.

Асинхронная модель повышает производительность и отзывчивость веб-приложений. Поэтому исходя из нашего опыта Питон подходит даже для высоконагруженных сайтов и проектов, где важна скорость обработки сложных запросов.
Интеграция с другими языками
Python хорошо интегрируется с другими языками. Например, в исходный код можно встраивать фрагменты на C++.

C помощью Питона также можно «склеивать» фрагменты кода на других языках.

Open-Source лицензия
Python можно использовать бесплатно. А открытая лицензия способствует быстрому распространению и улучшению языка силами волонтеров со всего мира.

Преимущества динамического языка
Для Питона характерны все преимущества динамического интерпретируемого языка:

• При разработке не нужно тратить время на компиляцию;
• Результаты программирования видны в режиме реального времени;
• Короткие циклы разработки – не нужно наперед продумывать иерархию классов;
• Меньше кода – значит, его легче поддерживать и обновлять.

Отсутствие отдельной фазы компиляции при разработке позволяет быстро запустить код, проверить результат и внести правки. Это делает разработку удобнее, а запуск программы быстрее.

Минусы Python

Среди минусов Python называют скорость, сложности в поиске ошибок и нехватку опытных программистов. Рассмотрим, какие из этих недостатков действительно присущи языку.
Скорость
Главная версия Питона – CPython. Его скорость ограничивают следующие факторы:

• Отсутствие компиляции. Команды Python переводятся в машинный код на ходу, во время работы программы. Это делает разработку эффективнее и ускоряет запуск программы, но снижает скорость выполнения команд.
• Динамическая природа языка. Динамическая типизация делает Питон невероятно гибким при разработке. Но поскольку интерпретатор берет присвоение типов переменных на себя, скорость выполнения кода снижается.
• Ограниченная многопоточность. В CPython встроен ограничивающий механизм – GIL. Он предотвращает конфликты между потоками одного процесса, но не дает выполнять их одновременно на нескольких ядрах.

Действительно, все три фактора играют роль в отдельных тестах. Но в реальных веб-приложениях дела обстоят иначе.

Дело в том, что процессор редко выступает слабым звеном системы.

Как видно из таблицы ниже, процессор обрабатывает 1 инструкцию за 1 наносекунду. Это в миллионы раз быстрые, чем время пересылки пакета данных между серверами. Таким образом, загрузить процессор в интернет-приложении на 100% очень сложно.

Именно операции ввода/вывода чаще всего выступают узким местом интернет-приложений. Для таких задач важно, чтобы язык поддерживал асинхронность. Она позволяет обрабатывать другие запросы во время ожидания ответа от сервера. Питон версии 3.5 и выше поддерживает асинхронность. Поэтому его производительности более чем достаточно для интернет-приложений. Плюс, проблема обмена данных между серверами решается в SPA и PWA приложениях, в которых большая часть логики сразу загружается в браузер пользователя.

Если же важно обойти ограничение многопоточности, можно применять многопроцессорный подход или использовать другие виды Питона, например, Cython.
Поиск ошибок
В строго типизированных языках многие семантические, синтаксические ошибки и опечатки, например, в именах переменных, находятся во время статического анализа и компиляции. В Питоне многие из таких ошибок проявляются только после запуска кода.

Частично это решается подсказками типов, введенными в Python 3.5. Но так или иначе крупные проекты на Питоне требуют тщательного тестирования.

Недостатки Python: вывод
Лишь часть часто упоминаемых минусов Питона основаны на фактах.

Например, Нехватка опытных Python-разработчиков – миф, основанный на устаревших данных. Выше мы приводили актуальные рейтинги популярности языков от Stack Overflow и PYPL. В них Python занимает первое место с большим отрывом.

Действительно, для разработки драйверов, ядер операционных систем и графических движков – где нужно вручную управлять «железом» – используют более низкоуровневые языки.

Но для большинства типов проектов, включая интернет-приложения, Питон – хороший выбор. Он позволяет решать реальные задачи при минимальном объеме кода.

Преимущества и недостатки Django

Когда говорят о веб-разработке на Питоне, чаще всего подразумевают разработку на Django. По данным SimilarTech, 63% сайтов на Питоне построены на этом фреймворке.

Django представляет собой набор проверенных инструментов для создания всех компонентов веб-приложения.

Преимущества

• Скорость разработки. Django помогает быстро продвигать проект от идеи до рабочего релиза продукта.
• Универсальность. В Django входят ключевые инструменты веб-разработки: ORM, миграция баз данных, аутентификация пользователей, формы, админ панель. Во многих других фреймворках для работы с этими функциями нужно подключать отдельные библиотеки.
• Гибкость. Джанго — легко настраиваемый фреймворк. Вместо стандартной базы данных, ORM и системы шаблонов можно подключить свои инструменты.
• Админ панель и аутентификация «из коробки».
• Модули и приложения. К проектам на Django можно подключать готовые модули.
• Самое большое сообщество среди всех фреймворков Питона.
• Архитектура. Джанго следует паттерну проектирования Модель-Вид-Контроллер (MVC). Он подразумевает разграничение бизнес-логики и ее визуализации. Это позволяет разрабатывать компоненты параллельно, изменять их по отдельности. А также по-разному представлять данные, в зависимости от контекста.
• Масштабируемость. Django подходит для создания высоконагруженных сайтов с большим трафиком.
• Безопасность. Django по умолчанию поддерживает защиту от таких видов атак, как внедрение SQL-кода и межсайтовых подделок запросов.
• Создание API. Поддержка инструментария для создания API: REST API и GraphQL.
• DRF, или Django REST Framework, упрощает создание продвинутых API. С помощью RESTful API к одному серверу можно подключить несколько оболочек. Например, браузерный фронтенд на Vue, и мобильные приложения для Android и iOS. 
• Подробная официальная документация; много туториалов и ресурсов для изучения, например – Django Book.

Недостатки

• Обучение. Из-за огромного количества встроенных возможностей Django сложнее освоить, чем более легкие фреймворки.
• Для небольших проектов с простыми требованиями функциональность может быть избыточной.
• Стандартная Django ORM ограничена в работе со сложными запросами к базе данных. Подключение более новых ORM, например, SQLAlchemy, требует навыков.

Как видно, минусы Django весьма условны. Это стабильный и многофункциональный фреймворк без ярко выраженных слабых сторон. Чем и объясняется его популярность.

Python против других языков программирования

В этом разделе сравним Питон с другими языками для бэкенда. А поскольку на чистых языках веб-приложения пишут редко, будем учитывать и особенности главных фреймворков.
Python или PHP
PHP самый популярный серверный язык. Он работает на 78% всех сайтов. Это бэкенд язык популярных CMS – WordPress, Joomla и Drupal. А набор LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) предустановлен почти на все хостинги.

Чем PHP лучше Python

• Много готовых решений – CMS и плагинов. К примеру, простые сайты или приложения с шаблонной логикой лучше делать на PHP и WordPress. Это быстрее и дешевле разработки с нуля.
• В PHP 7 разработчики добились значительной прибавке к скорости;
• PHP проще установить на MacOS X и Windows.

Чем PHP хуже Python

• Количество PHP-разработчиков падает. Если этот тренд продолжится, в скором времени будет трудно найти команду квалифицированных PHP-программистов. Питону такая перспектива не грозит.
• Менее удобная работа с библиотеками;
• Больше известных уязвимостей;
• Не так удобно работать в изолированных средах на одном компьютере;
• Документация с системой комментариев, в которой легко запутаться;
• Много технических противоречий;
• Узкая сфера применения – только простые проекты для веба.

Фреймворки: Django vs Laravel
Laravel – основной веб-фреймворк для PHP. Он достаточно многофункционален, но уступает Джанго по количеству библиотек, скорости разработки и безопасности веб-приложений.
Что выбрать
Чтобы запустить несложный сайт с минимальным бюджетом – подойдет CMS на PHP, например, Вордпресс. Для более сложных, нестандартных и крупных проектов выбирайте Питон.
Python или Java
У Java и Python много общего. Оба языка – объектно-ориентированные, универсальные, кросс-платформенные, с множеством библиотек.
Чем Java лучше Python

• Большая история использования в длительных, масштабных корпоративных проектах.
• Компиляция «на лету» (JIT) ускоряет работу программ;
• Официальный язык разработки на Android, наряду с Kotlin.

Чем Java хуже Python

• Скорость разработки. При одинаковых требованиях проекты на Java длятся дольше;
• Стоимость проектов. Нужно оплачивать больше часов работы программистов;
• JIT-компиляция замедляет запуск приложений;
• Более громоздкий код сложнее поддерживать;
• Сложнее изучать.

Фреймворки: Spring vs Django
Spring – более гибкий фреймворк. Но это подразумевают больше микроменеджмента при разработке. Django, напротив, более стандартизированный фреймворк с множеством готовых решений.

Spring также уступает в некоторых важных аспектах:

• Занимает больше оперативной памяти;
• Меньше возможностей для создания фронтенд-интерфейсов;
• Отсутствует инструмент управления, подобный Django Admin.

Что выбрать
Связка Python и Django выигрывает в компактности кода и скорости создания приложений. Java часто выбирают, чтобы вписать новое приложение в экосистему старых legacy-проектов на Java.
Python или JavaScript / Node.js
JavaScript может работать не только в браузере, но и на сервере. Для этого используется среда Node.js, часто в сочетании с бэкенд-фреймворком Express. Поэтому при сравнении учитываем весь стек – JavaScript / Node / Express.
Чем JavaScript лучше Python

Node.js построена на движке Хрома – Google V8. V8 ускоряет работу приложений за счет JIT-компиляции JavaScript в машинный код.

Есть мнение, что под проект, где и фронт, и бэк пишутся на одном языке, легко найти  фулстек-разработчиков. Но на самом деле фреймворки JavaScript отличаются довольно сильно. Разработчик на Angular и на Node – это две разных профессии. И найти программиста с опытом работы в конкретном фреймворке JavaScript сложнее, чем специалиста по Python.
Чем JavaScript хуже Python

• JavaScript прошел много циклов обновлений, что часто выливается в проблемы с документацией и совместимостью.
• Многие разработчики не любят JavaScript из-за внутренних несогласованностей и неоднородного дизайна языка.

Фреймворки: Express vs Django
Django гораздо более развитый фреймворк, превосходящий Express по ряду причин.

Express дает лишь базовые инструменты. Разработчику придется писать значительную часть кода с нуля на чистом JavaScript.

В то же время Django предоставляет готовые оптимизированные решения, защиту и систему шаблонов «из коробки».
Что выбрать
«Ноду» часто рекомендуют для приложений реального времени, таких как мессенджеры и видеочаты. Питон – универсальный язык, который подходит почти для любых задач.
Python или Go (Golang)
У Питона и Го много общего. Оба языка ценят за простоту синтаксиса и читабельность. Оба языка относят к высокоуровневым. Хотя Питон иногда считают ультра-высокоуровнaевым.

Главное отличие в том, что Го:

• Типизированный язык с компиляцией;
• Появился сравнительно недавно;
• Чаще используется без фреймворков.

Чем Go лучше Python

• Скорость и эффективность. Google разработал Го с учетом огромной нагрузки на свою сетевую инфраструктуру;
• В язык изначально встроена возможность асинхронного выполнения задач с помощью горутин.

Чем Go хуже Python

• Менее развитые внешние библиотеки;
• Отсутствие готовых модулей, подобных Django Apps;
• Больше объем кода;
• Питон более зрелый язык с гораздо бóльшим комьюнити.

Что выбрать
С большинством рядовых проектов Питон справится быстрее и с меньшими затратами. Большое количество библиотек и сокращенное время вывода продукта на рынок делают Питон идеальным для веб-разработки и создания прототипов.

Go, за счет строгой типизации и компиляции, позволяет добиться более экономного использования ресурсов в проектах с масштабной сетью серверов.

Благодаря возможностям интеграции Питона иногда уместно использовать оба языка.

Примеры наших приложений на Python

Python – ключевая технология в нашем стеке. За 6 лет мы реализовали более 100 проектов на этом языке – от сложных сайтов до систем автоматизации бизнеса.

Ниже приведем 3 примера веб-приложений, где для разработки функционала бэкенда мы использовали Питон в сочетании с Django.

Brok

Brok – сервис для покупки, продажи, получения справок и других операций с землей.

Особенности проекта:

• интерактивная карта земельных участков Украины;
• синхронизация с государственными кадастрами;
• возможность размещения и продвинутого поиска объявлений;
• личный кабинет с чатом и отслеживанием заказов.

При разработке Brok пригодились интеграционные возможности Django.

CRM «Срибна Роса»

CRM «Срибна роса» – система для работы с клиентами компании-поставщика питьевой воды.

Особенности проекта:

• база с контактными данными и историей заказов клиентов;
• интеграция с сайтом и IP-телефонией;
• индивидуальная бонусная система;
• система пользовательских ролей.

Через CRM каждый сотрудник получает доступ к нужным данным. Кладовщик – к товарообороту, бухгалтер – к финансовым показателям, водители оповещаются о заказах через планшет прямо на выезде.

ERP Local Moving Service

ERP Local Moving Service – система управления ресурсами логистической компании. Это еще один тип корпоративного софта, который можно создать на Питоне.

Особенности проекта:

• система учета заработной платы;
• дашборд с ключевыми показателями работы компании;
• опросник для сотрудников;
• личный кабинет;
• электронный документооборот.

ERP автоматизирует ежедневные задачи предприятия, упрощает коммуникацию между сотрудниками, собирает и выдает статистику в виде наглядных отчетов.

Последние обновления Python

В октябре 2020 года вышла новая версия языка – Python 3.9. Обновления коснулись синтаксиса, стандартной библиотеки, интерпретатора и самого процесса выпуска новых релизов.

Что нового в последней версии:

• Ускорение вызова встроенных функций с помощью протокола vectorcall;
• Новый парсер для синтаксического анализа исходного кода;
• Новые функции для слияния и обновления словарей;
• Новые строковые методы;
• Упрощенный механизм добавления подсказок типов – в Питоне стало удобнее использовать преимущества типизированных языков;
• Новый встроенный модуль с базой часовых зон;
• Другие улучшения синтаксиса и производительности языка.

С этой версии Питон переходит к ежегодному выпуску обновлений. До этого новые релизы появлялись каждые 18 месяцев. Уменьшение цикла позволит быстрее внедрять предлагаемые сообществом изменения.
В декабре 2020-го вышел Python 3.9.1 с поддержкой macOS 11 Big Sur.

Вывод

С помощью веб-разработки на Питоне можно решать практические задачи бизнеса. При этом код приложения будет в разы меньше, чем на других языках. Это значит, что проекты на Питоне быстрее разрабатывать и легче поддерживать.

Фреймворк Django стандартизирует процесс разработки и дает проверенные инструменты для бэкенд-программиста.

Связка Python и Django идеальна для разработки сложных сайтов, систем автоматизации бизнеса и MVP для стартапов.

Вопрос-ответ

Java или Python для веб?
У обоих вариантов есть свои плюсы. Python — намного более лаконичный, приложения быстрее и удобнее создавать и обновлять. Предварительная компиляция Java ускоряет выполнение кода, но замедляет старт приложений. В прошлом под проекты на Java было проще собрать опытную команду. Но сейчас на рынке не меньше компетентных Python-разработчиков.

Что быстрее Python или JS?
В бэкенд разработке используется среда JavaScript – Node.js. Она основана на быстром движке, но не поддерживает многопоточность. Если архитектура разработана правильно и в коде нет ошибок, и Node.js, и Python хорошо показывают себя в высоконагруженных проектах. Примеры: Netflix (Node) и Reddit (Python).

Используется ли Python для защиты веб-приложений?
Безопасность веб-приложений мало зависит от языка. Лучший способ защитить веб-приложение – использовать надежный хостинг и последние версии фреймворков. К примеру, в Django есть встроенные средства защиты от распространенных угроз.