Розробка веб додатків з використанням Python і Django

Пітон цінують за лаконічність, універсальність і стабільність. На ньому можна за короткий термін створювати веб-додатки, які вирішують нагальні завдання бізнесу.

За даними BuiltWith, на Python побудовано близько мільйона інтернет-проектів. На ньому розробляють серверну частину сайтів. Оболонку зазвичай пишуть браузерних мовами – HTML, CSS і JavaScript в зв’язці з одним з фреймворків. Наприклад, ми використовуємо Vue.js.

Плюси Python

Головні переваги Python – велике співтовариство програмістів і швидкість розробки.

Завдяки лаконічній мові програмування і відмінним бібліотекам проекти на Python робити дешевше і швидше. А широкий набір функцій дозволяє вирішувати не тільки типові для інтернет-додатків завдання, а й втілювати в життя унікальні ідеї.

Велике співтовариство

Python – найдинамічніша мова програмування, згідно з опитуванням від Stack Overflow.

За індексом PYPL , який порівнює кількість запитів на туторіали в Гугл, Python також лідирує з великим відривом

Аналогічні результати в індексах від TIOBE і Бюро статистики праці США. Пітон займає 1-3 місце у всіх авторитетних рейтингах популярності мов.

Чому це важливо?

Популярність мови відіграє істотну роль з кількох причин:

• Затребуваність – індикатор якості: Пітон вибирають, тому що він краще за інших мов.
• Великий приплив молодих фахівців гарантує, що ви не зіткнетеся з дефіцитом кадрів для підтримки та оновлення проектів.
• Багатомільйонне співтовариство допомагає постійно розвивати і покращувати мову.
• Більше займається розробкою готових оптимізованих бібліотек і модулів для різноманітних технічних і бізнес-задач.

Чистий синтаксис і лаконічність

Синтаксис Пітона простий, він схожий на природну мову. Лаконічний, читабельний код легше підтримувати, інспектувати і виправляти. Компактність мови економить час програмістів і гроші замовників.

Порівняйте розмір міні-програми, яка малює піраміду, на Java і Python.

При однаковому результаті код Пітона в рази компактніше.

Бібліотеки
Стандартна бібліотека Пітона спрощує виконання багатьох рутинних завдань програміста і дає доступ до системного функціоналу за допомогою модулів, написаних на C.

Під завдання конкретного проекту можна підключати зовнішні бібліотеки. Вони покривають всі сфери розробки – від e-commerce і корпоративних систем до машинного навчання і візуалізації статистики.

У багатьох інтернет-проектах, заснованих на зборі та візуалізації даних, використовується саме Пітон
Створення MVP 

Швидкість розробки та універсальність роблять Пітон оптимальним вибором для створення прототипів і MVP – мінімальних життєздатних продуктів.

За допомогою Пітона можна швидко створити базову версію продукту, отримати фідбек від користувачів, щоб переглянути бізнес-ідею.

Потім додаток можна покращувати на основі зворотного зв’язку.

Асинхронність
З версії 3.5 Python підтримує асинхронний код. Асинхронне додаток продовжує працювати і обробляти запити під час очікування відповіді від сервера.

Так вдається уникнути простою додатки, який виникає при послідовній обробці запитів.

Асинхронна модель підвищує продуктивність і чуйність веб-додатків. Тому виходячи з нашого досвіду Пітон підходить навіть для високонавантажених сайтів і проектів, де важлива швидкість обробки складних запитів.
Інтеграція з іншими мовами
Python добре інтегрується з іншими мовами. Наприклад, в вихідний код можна вбудовувати фрагменти на C ++.

C допомогою Пітона також можна «склеювати» фрагменти коду на інших мовах.

Open-Source ліцензія
Python можна використовувати безкоштовно. А відкрита ліцензія сприяє швидкому поширенню і поліпшенню мови силами волонтерів з усього світу.

Переваги динамічної мови програмування

Для Пітона характерні всі переваги динамічного мови програмування:

• При розробці не потрібно витрачати час на компіляцію;
• Результати програмування видно в режимі реального часу;
• Короткі цикли розробки – не потрібно наперед продумувати ієрархію класів;
• Менше коду – значить, його легше підтримувати і оновлювати.

Відсутність окремої фази компіляції при розробці дозволяє швидко запустити код, перевірити результат і внести правки. Це робить розробку зручніше, а запуск програми швидше.

Мінуси Python

Серед мінусів Python називають швидкість, складності в пошуку помилок і брак досвідчених програмістів. Розглянемо, які з цих недоліків дійсно притаманні мові
.
Швидкість

Головна версія Пітона – CPython. Його швидкість обмежують такі фактори:

• Відсутність компіляції. Команди Python переводяться в машинний код на ходу, під час роботи програми. Це робить розробку ефективніше і прискорює запуск програми, але знижує швидкість виконання команд.
• Динамічна природа мови. Динамічна типізація робить Пітон неймовірно гнучким при розробці. Але оскільки інтерпретатор бере присвоєння типів змінних на себе, швидкість виконання коду знижується.
• Обмежена многопоточность. У CPython вбудований обмежувальний механізм – GIL. Він запобігає конфліктам між потоками одного процесу, але не дає виконувати їх одночасно на декількох ядрах.

Дійсно, всі три фактори відіграють роль у окремих тестах. Але в реальних веб-додатках справи йдуть інакше.

Справа в тому, що процесор рідко виступає слабкою ланкою системи.

Як видно з таблиці нижче, процесор обробляє 1 інструкцію за 1 наносекунду. Це в мільйони разів швидкі, ніж час пересилки пакета даних між серверами. Таким чином, завантажити процесор в інтернет-додатку на 100% дуже складно.

Саме операції введення / виводу найчастіше виступають вузьким місцем інтернет-додатків. Для таких завдань важливо, щоб мова підтримував асинхронність. Вона дозволяє обробляти інші запити під час очікування відповіді від сервера. Пітон версії 3.5 і вище підтримує асинхронність. Тому його продуктивності більш ніж достатньо для інтернет-додатків. Плюс, проблема обміну даних між серверами вирішується в SPA і PWA додатках, в яких велика частина логіки відразу завантажується в браузер користувача.

Якщо ж важливо обійти обмеження многопоточності, можна застосовувати багатопроцесорний підхід або використовувати інші види Пітона, наприклад, Cython.

Пошук помилок
У строго типізованих мовах багато семантичних, синтаксичних помилок і помилки, наприклад, в іменах змінних, знаходяться під час статичного аналізу та компіляції. У Пітоні багато з таких помилок виявляються тільки після запуску коду.

Частково це вирішується підказками типів, введеними в Python 3.5. Але так чи інакше великі проекти на Python вимагають ретельного тестування.

Недоліки Python: висновок
Лише частина часто згадуваних мінусів Пітона заснована на фактах.

Наприклад, Брак досвідчених Python-розробників – міф, заснований на застарілих даних. Вище ми наводили актуальні рейтинги популярності мов від Stack Overflow і PYPL. У них Python займає перше місце з великим відривом.

Дійсно, для розробки драйверів, ядер операційних систем і графічних движків – де потрібно вручну управляти «залізом» – використовують більш низькорівневі мови.

Але для більшості типів проектів, включаючи інтернет-додатки, Пітон – хороший вибір. Він дозволяє вирішувати реальні завдання при мінімальному обсязі коду.

Переваги та недоліки Django

Коли говорять про веб-розробці на Python, найчастіше мають на увазі розробку на Django. За даними SimilarTech, 63% сайтів на Python побудовані на цьому фреймворку.

Django є набором перевірених інструментів для створення всіх компонентів веб-додатки.

Переваги

• Швидкість розробки. Django допомагає швидко просувати проект від ідеї до робочого релізу продукту.
• Універсальність. В Django входять ключові інструменти веб-розробки: CRM, міграція баз даних, аутентифікація користувачів, форми, адмін панель. У багатьох інших фреймворків для роботи з цими функціями потрібно підключати окремі бібліотеки.
• Гнучкість. Джанго -дуже легко налаштувати. Замість стандартної бази даних, CRM та системи шаблонів можна підключити свої інструменти.
• Адмін панель і аутентифікація «з коробки».
• Модулі та додатки. До проектів на Django можна підключати готові модулі.
• Найбільше співтовариство серед усіх фреймворків Пітона.
• Архітектура. Джанго слідує паттерну проектування моділі-вид-контролер (MVC). Він має на увазі розмежування бізнес-логіки і її візуалізації. Це дозволяє розробляти компоненти паралельно, змінювати їх окремо. А також по-різному представляти дані, в залежності від контексту
• Масштабованість. Django підходить для створення високонавантажених сайтів з великим трафіком.
• Безпека. Django підтримує захист від таких видів атак, як впровадження SQL-коду і міжсайтових підробок запитів.
• Створення API. Підтримка інструментарію для створення API: REST API і GraphQL.
• DRF, або Django REST Framework, спрощує створення просунутих API. За допомогою RESTful API до одного сервера можна підключити декілька оболонок. Наприклад, браузерні фронтенд на Vue, і мобільні додатки для Android і iOS.
• Докладна офіційна документація; багато матеріалів і ресурсів для вивчення, наприклад – Django Book.

Недоліки

• Навчання. Через величезну кількісті вбудованих можливостей Django складніше освоїти, ніж легкі фреймворки.
• Для невеликих проектів з простими вимогами функціональність може бути надмірною.
• Стандартна Django СRM обмежена в роботі зі складними запитами до бази даних. Підключення новіших СRM, наприклад, SQLAlchemy, вимагає навичок.

Як видно, мінуси Django досить умовні. Це стабільний і багатофункціональний фреймворк без яскраво виражених слабких сторін. Чим і пояснюється його популярність.

Python проти інших мов програмування

У цьому розділі можна порівняти Пітон з іншими мовами для бекенд. А оскільки на чистих мовах веб-додатки пишуть рідко, будемо враховувати і особливості головних фреймворків.
Python або PHP

PHP найпопулярніша серверна мова. Вона працює на 78% всіх сайтів. Ця бекенд мова популярних CMS – WordPress, Joomla і Drupal. А набір LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) встановлена майже на всі хостинги.

Чим PHP краще Python

• Багато готових рішень – CMS і плагінів. Наприклад, прості сайти або додатки з шаблонної логікою краще робити на PHP і WordPress . Це швидше і дешевше розробки з нуля.
• У PHP 7 розробники домоглися значної надбавку до швидкості;
• PHP простіше встановити на MacOS X і Windows.

Чим PHP гірше Python

• Кількість PHP-розробників падає. Якщо цей тренд продовжиться, незабаром буде важко знайти команду кваліфікованих PHP-програмістів. Пітонові така перспектива не загрожує.
• Менш зручна робота з бібліотеками;
• Більше відомих вразливостей;
• Не так зручно працювати в ізольованих середовищах на одному комп’ютері;
• Документація з системою коментарів, в якій легко заплутатися;
• Багато технічних протиріч;
• Вузька сфера застосування – тільки прості проекти для вебу.

Фреймворки: Django vs Laravel

Laravel – основний веб-фреймворк для PHP. Він досить багатофункціональний, але поступається Джанго за кількістю бібліотек, швидкості розробки і безпеки веб-додатків.

Що вибрати
Щоб запустити нескладний сайт з мінімальним бюджетом – підійде CMS на PHP, наприклад, Вордпресс. Для більш складних, нестандартних і великих проектів вибирайте Пітон.
Python або Java
У Java і Python багато спільного. Обидві мови – об’єктно-орієнтовані, універсальні, крос-платформні, з безліччю бібліотек.
Чим Java краще Python

• Велика історія використання в тривалих, масштабних корпоративних проектах.
• Компіляція «на льоту» (JIT) прискорює роботу програм;
• Офіційна мова розробки на Android, поряд з Kotlin.

Чим Java гірше Python 

• Швидкість розробки. При однакових вимогах проекти на Java тривають довше;
• Вартість проектів. Потрібно оплачувати більше годин роботи програмістів;
• JIT-компіляція уповільнює запуск додатків;
• Більш громіздкий код складніше підтримувати;
• Складніше вивчати. ​​

Фреймворки: Spring vs Django
Spring – більш гнучкий фреймворк. Але ця мова програмування потребує більше мікроменеджменту при розробці. Django, навпаки, більш стандартизований фреймворк з безліччю готових рішень.

Spring також поступається в деяких важливих аспектах:

• Займає більше оперативної пам’яті;
• Менше можливостей для створення фронтенд-інтерфейсів;
• Відсутній інструмент управління, подібний Django Admin.

Що вибрати
Зв’язка Python і Django виграє в компактності коду та швидкості створення додатків. Java часто вибирають, щоб вписати новий додаток в екосистему старих legacy-проектів на Java.

Python або JavaScript / Node.js

JavaScript може працювати не тільки в браузері, але і на сервері. Для цього використовується середу Node.js, часто в поєднанні з бекенд-фреймворком Express. Тому при порівнянні враховуємо весь стек – JavaScript / Node / Express.

Чим JavaScript краще Python

Node.js побудована на движку Хрома – Google V8. V8 прискорює роботу додатків за рахунок JIT-компіляції JavaScript в машинний код.

Є думка, що під проект, де і фронт, і бек пишуться на одній мові, легко знайти фулстек-розробників. Але насправді фреймворки JavaScript відрізняються досить сильно. Розробник на Angular і на Node – це дві різні професії. І знайти програміста з досвідом роботи в конкретному фреймворку JavaScript складніше, ніж фахівця з Python.
Чим JavaScript гірше Python

• JavaScript пройшов багато циклів оновлень, що часто виливається в проблеми з документацією і сумісністю.
• Багато розробників не люблять JavaScript через внутрішні неузгодженості та неоднорідний дизайну мови.

Фреймворки: Express vs Django
Django набагато більш розвинений фреймворк, що перевершує Express по ряду причин.

Express дає лише базові інструменти. Розробнику доведеться писати значну частину коду з нуля на чистому JavaScript.

У той же час Django надає готові оптимізовані рішення, захист і систему шаблонів «з коробки».
Що вибрати
«Нод» часто рекомендують для додатків реального часу, таких як месенджери і відеочати. Пітон – універсальна мова, яка підходить майже для будь-яких завдань.
Python або Go (Golang)
У Пітона і Го багато спільного. Обидві мови цінують за простоту синтаксису і читабельність. Обидві мови відносять до високорівневих. Хоча Пітон іноді вважають ультра-високоуровнaевим.

Головна відмінність в тому, що Го:

• Універсальна мова з компіляцією;
• З’явилась досить недавно;
• Найчастіше використовується без фреймворків.

Чим Go краще Python

• Швидкість і ефективність. Google розробив Го з урахуванням величезного навантаження на свою мережеву інфраструктуру;
• У мова спочатку вбудована можливість асинхронного виконання завдань за допомогою горутін.

Чим Go гірше Python

• Менш розвинені зовнішні бібліотеки;
• Відсутність готових модулів, подібних Django Apps;
• Більший обсяг коду;
• Пітон більш зріла мова з набагато більшим ком’юніті.

Що вибрати
З більшістю пересічних проектів Пітон впорається швидше і з меншими витратами. Велика кількість бібліотек і скорочений час виведення продукту на ринок роблять Пітон ідеальним для веб-розробки і створення прототипів.

Go, за рахунок суворої типізації та компіляції, дозволяє домогтися більш економного використання ресурсів в проектах з масштабною мережею серверів.

Завдяки можливостям інтеграції Пітона іноді доречно використовувати обидві мови.

Приклади наших програм на Python

Python – ключова технологія в нашому стеку. За 6 років ми реалізували понад 100 проектів на цій мові – від складних сайтів до систем автоматизації бізнесу .

Нижче наведемо 3 приклади веб-додатків, де для розробки функціоналу бекенд ми використовували Пітон в поєднанні з Django.

Brok

Brok – сервіс для покупки, продажу, отримання довідок та інших операцій із землею.

Особливості проекту:

• інтерактивна карта земельних ділянок України;
• синхронізація з державними кадастрами;
• можливість розміщення і просунування пошуку оголошень;
• особистий кабінет з чатом і відстеженням замовлень.

При розробці Brok знадобилися інтеграційні можливості Django.

CRM «Срібна Роса»

CRM «Срібна роса» – система для роботи з клієнтами компанії-постачальника питної води.

Особливості проекту: 

• • база з контактними даними і історією замовлень клієнтів;
  • інтеграція з сайтом і IP-телефонією;
  • індивідуальна бонусна система;
  • система призначених для користувача ролей.

Через CRM кожен співробітник отримує доступ до потрібних даних. Комірник – до товарообігу, бухгалтер – до фінансових показників, водії сповіщаються про замовлення через планшет прямо на виїзді.

ERP Local Moving Service

ERP Local Moving Service – система управління ресурсами логістичної компанії. Це ще один тип корпоративного софта, який можна створити на Python.

Особливості проекту:

• • • система обліку заробітної плати;
    • дашборда з ключовими показниками роботи компанії;
    • опитувальник для співробітників;
    • особистий кабінет;
    • електронний документообіг.

ERP автоматизує щоденні завдання підприємства, спрощує комунікацію між співробітниками, збирає і видає статистику у вигляді наочних звітів.

Останні оновлення Python

У жовтні 2020 року вийшла нова версія мови – Python 3.9. Оновлення торкнулися синтаксису, стандартної бібліотеки, інтерпретатора і самого процесу випуску нових релізів.

Що нового в останній версії:

• • • Прискорення виклику вбудованих функцій за допомогою протоколу vectorcall;
    • Новий парсер для синтаксичного аналізу вихідного коду;
    • Нові функції для злиття і поновлення словників;
    • Нові строкові методи;
    • Спрощений механізм додавання підказок типів – в Пітоні стало зручніше використовувати переваги типізованих мов;
    • Новий вбудований модуль з базою часових зон;
    • Інші поліпшення синтаксису і продуктивності мови.

З цієї версії Пітон переходить до щорічного випуску оновлень. До цього нові релізи з’являлися кожні 18 місяців. Зменшення циклу дозволить швидше впроваджувати запропоновані співтовариством зміни.
У грудні 2020 го вийшов Python 3.9.1 з підтримкою macOS 11 Big Sur.

Висновок

За допомогою веб-розробки на Python можна вирішувати практичні завдання бізнесу. При цьому код програми буде в рази менше, ніж на інших мовах. Це означає, що проекти на Python швидше розробляти і легше підтримувати.

Фреймворк Django стандартизує процес розробки і дає перевірені інструменти для бекенд-програміста.

Зв’язка Python і Django ідеальна для розробки складних сайтів, систем автоматизації бізнесу і MVP для стартапів.

Питання-відповідь

Java або Python для веб?
У обох варіантів є свої плюси. Python – набагато більш лаконічний, додатки швидше і зручніше створювати і оновлювати. Попередня компіляція Java прискорює виконання коду, але уповільнює старт додатків. У минулому під проекти на Java було простіше зібрати досвідчену команду. Але зараз на ринку не менше компетентних Python-розробників.

Що швидше Python або JS?
У бекенд розробці використовується середу JavaScript – Node.js. Вона заснована на швидкому движку, але не підтримує багатопоточність. Якщо архітектура розроблена правильно і в коді немає помилок, і Node.js, і Python добре показують себе в високонавантажених проектах. Приклади: Netflix (Node) і Reddit (Python).

Чи використовується Python для захисту веб-додатків?
Безпека веб-додатків мало залежить від мови. Кращий спосіб захистити веб-додаток – використовувати надійний хостинг і останні версії фреймворків. Наприклад, в Django є вбудовані засоби захисту від поширених загроз.