معماری جنگو | راهنمای جامع برای توسعه‌دهندگان

جنگو (Django) یکی از قدرتمندترین و محبوب‌ترین فریمورک‌های توسعه وب با زبان برنامه‌نویسی پایتون است که به دلیل سهولت استفاده، سرعت بالای توسعه و امنیت بالا، به انتخاب نخست بسیاری از توسعه‌دهندگان حرفه‌ای و شرکت‌ها تبدیل شده است. فهمیدن معماری جنگو و نحوه عملکرد آن برای ایجاد برنامه‌هایی پایدار، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری ضروری است.

معماری جنگو چیست؟

معماری جنگو از الگوی MVT (Model-View-Template) استفاده می‌کند که مشابه الگوی معروف MVC (Model-View-Controller) است اما تفاوت‌های اساسی در شیوه مدیریت اجزا دارد. جنگو با این الگو، منطق برنامه، رابط کاربری و تعامل با داده‌ها را به‌خوبی جدا می‌کند که باعث بهبود قابلیت نگهداری و تست‌پذیری برنامه‌ها می‌شود.

📌 اگر هنوز جنگو را روی سیستم خود نصب نکرده‌اید، مقاله نصب جنگو را مطالعه کنید.

اجزای معماری جنگو

مدل‌ها (Models)

مدل‌ها قلب سیستم جنگو برای ارتباط با پایگاه داده‌ها هستند. آنها وظیفه تعریف ساختار داده‌ها و عملیات اصلی روی آنها را بر عهده دارند. جنگو از یک ORM (Object Relational Mapper) استفاده می‌کند که تعامل مستقیم با دیتابیس‌ها را بسیار ساده می‌کند.

مثال مدل جنگو:

from django.db import models

class Blog(models.Model):

    title = models.CharField(max_length=200)

    content = models.TextField()

    created_at = models.DateTimeField(auto_now_add=True)

    def __str__(self):

        return self.title

هر فیلد در مدل‌ها به یک ستون در پایگاه داده تبدیل می‌شود و جنگو به‌صورت خودکار عملیات پایگاه داده مانند ساخت جداول، خواندن، نوشتن و ویرایش داده‌ها را مدیریت می‌کند.

ویوها (Views)

ویوها در جنگو منطق برنامه را مدیریت می‌کنند. آنها درخواست‌ها را از سمت کاربران دریافت کرده، عملیات مناسب را روی مدل‌ها انجام می‌دهند و داده‌های پردازش‌شده را به تمپلیت‌ها برای نمایش ارسال می‌کنند.

ویوها در جنگو می‌توانند به دو نوع اصلی تقسیم شوند:

ویوهای تابعی (Function-based views) و ویوهای کلاس‌محور (Class-based views). ویوهای تابعی ساده‌تر بوده و برای عملیات کوچک‌تر مناسب هستند، در حالی که ویوهای کلاس‌محور امکانات و انعطاف‌پذیری بیشتری را ارائه می‌دهند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا کدهای قابل استفاده مجدد، تمیز و سازمان‌یافته‌تری بنویسند. استفاده از ویوهای کلاس‌محور، توسعه و نگهداری برنامه‌ها را در مقیاس بزرگ‌تر ساده‌تر می‌کند.

مثال از یک ویوی ساده:

from django.shortcuts import render

from .models import Blog

def blog_list(request):

    blogs = Blog.objects.all()

    context = {'blogs': blogs}

    return render(request, 'blog_list.html', context)

تمپلیت‌ها (Templates)

تمپلیت‌ها برای نمایش داده‌ها به کاربران استفاده می‌شوند. جنگو از زبان اختصاصی تمپلیت (Django Template Language – DTL) استفاده می‌کند که به برنامه‌نویسان امکان می‌دهد به آسانی داده‌های داینامیک را در قالب HTML نمایش دهند.

DTL شامل ویژگی‌های مفیدی همچون حلقه‌ها (loops)، شرط‌ها (conditionals)، فیلترها (filters) و وراثت تمپلیت (template inheritance) است. وراثت تمپلیت به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا یک ساختار مشترک را برای صفحات وب تعریف کرده و از تکرار کد جلوگیری کنند. همچنین، استفاده از بلاک‌های قابل گسترش در تمپلیت‌ها به ایجاد ساختاری انعطاف‌پذیر و قابل نگهداری در برنامه‌های جنگو کمک می‌کند.

مثال تمپلیت جنگو:

{% for blog in blogs %}

    <h2>{{ blog.title }}</h2>

    <p>{{ blog.content }}</p>

{% endfor %}

URLها و مسیریابی

URLها به جنگو کمک می‌کنند تا درخواست‌های ورودی را به ویوهای مربوطه هدایت کند. جنگو این مدیریت را از طریق فایل‌های urls.py انجام می‌دهد. در این فایل، مسیرها (paths) به‌وضوح تعریف شده و به ویوهای خاصی پیوند داده می‌شوند.

استفاده از URLهای واضح و قابل درک نه تنها به سازمان‌دهی بهتر پروژه کمک می‌کند، بلکه باعث می‌شود کاربران و موتورهای جستجو مسیرها را به راحتی درک کرده و تعامل ساده‌تری با برنامه داشته باشند. همچنین، با استفاده از نامگذاری مسیرها (named URLs)، ارجاع به این مسیرها در تمپلیت‌ها و کدهای جنگو بسیار آسان‌تر می‌شود.

مثال از تعریف URL:

from django.urls import path

from . import views

urlpatterns = [

    path('blogs/', views.blog_list, name='blog_list'),

]

 Middleware

Middleware در جنگو یک چارچوب برای پردازش درخواست‌ها و پاسخ‌ها به‌صورت میانجی است. Middleware می‌تواند پردازش‌هایی مانند امنیت، احراز هویت، لاگینگ و مدیریت نشست‌ها را انجام دهد و باعث انعطاف‌پذیری بیشتر برنامه‌ها شود. Middlewareها در واقع یک سری از توابع یا کلاس‌ها هستند که به‌ترتیب خاصی در طول چرخه حیات یک درخواست اجرا می‌شوند.

از کاربردهای مهم Middleware می‌توان به انجام وظایف مربوط به امنیت مانند جلوگیری از حملات CSRF، مدیریت نشست‌ها، فشرده‌سازی پاسخ‌ها، مدیریت کش و ثبت لاگ‌ها اشاره کرد. توسعه‌دهندگان می‌توانند Middlewareهای سفارشی نیز ایجاد کرده و آنها را به راحتی به پروژه خود اضافه کنند.

فرم‌ها (Forms)

فرم‌ها در جنگو به ساده کردن فرایند جمع‌آوری و اعتبارسنجی داده‌ها کمک می‌کنند. جنگو کلاس‌های آماده‌ای برای فرم‌ها ارائه می‌دهد که اعتبارسنجی و امنیت را به‌طور پیش‌فرض مدیریت می‌کنند. استفاده از فرم‌ها به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا فرایندهای پیچیده‌ای مانند اعتبارسنجی فرم‌ها، مدیریت خطاها و تولید کدهای HTML مورد نیاز را به‌آسانی و با حداقل کدنویسی انجام دهند.

جنگو همچنین امکانات پیشرفته‌ای مانند فرم‌های مدل (Model Forms) را ارائه می‌دهد که به صورت خودکار فرم‌ها را بر اساس مدل‌های موجود در پایگاه داده ایجاد کرده و زمان توسعه و میزان خطاهای احتمالی را به‌شدت کاهش می‌دهد.

مثال فرم ساده جنگو:

from django import forms

from .models import Blog

class BlogForm(forms.ModelForm):

    class Meta:

        model = Blog

        fields = ['title', 'content']

Serializers و APIها

سریالایزرها در جنگو به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند داده‌ها را به فرمت‌هایی مانند JSON و XML تبدیل کنند تا با APIها تعامل داشته باشند. استفاده از Django REST Framework برای این منظور بسیار محبوب است.

مثال از سریالایزر:

from rest_framework import serializers

from .models import Blog

class BlogSerializer(serializers.ModelSerializer):

    class Meta:

        model = Blog

        fields = '__all__'

مدیریت فایل‌های Static و Media

فایل‌های استاتیک مانند CSS، جاوااسکریپت و تصاویر ثابت، و فایل‌های رسانه‌ای مانند فایل‌های آپلودشده توسط کاربران، باید به درستی مدیریت شوند. جنگو تنظیمات مشخصی را برای مدیریت و سرویس‌دهی این فایل‌ها ارائه می‌دهد. برای فایل‌های استاتیک از تنظیماتی مثل STATIC_URL و STATIC_ROOT استفاده می‌شود تا مسیر فایل‌ها مشخص شده و در زمان استقرار برنامه به‌درستی ارائه شوند.

برای فایل‌های رسانه‌ای نیز تنظیماتی مثل MEDIA_URL و MEDIA_ROOT در نظر گرفته می‌شود که امکان ذخیره، بازیابی و مدیریت این فایل‌ها را به صورت پویا فراهم می‌کند. رعایت این تنظیمات موجب بهینه‌سازی عملکرد برنامه و کاهش پیچیدگی مدیریت فایل‌ها می‌شود.

Signalها

Signalها برای اجرای کدها در پاسخ به رویدادهای خاص، مانند ایجاد، به‌روزرسانی یا حذف رکوردهای پایگاه داده به کار می‌روند. استفاده از Signalها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا واکنش مناسبی نسبت به تغییرات داده‌ها داشته باشند. جنگو چندین نوع Signal داخلی دارد که از آن‌ها می‌توان برای پاسخ به رویدادهای خاصی مانند pre_save، post_save، pre_delete و post_delete استفاده کرد.

همچنین، توسعه‌دهندگان می‌توانند Signalهای سفارشی ایجاد کنند تا در پاسخ به نیازهای خاص برنامه‌شان عمل کنند. استفاده از Signalها می‌تواند کد را تمیز و سازمان‌یافته نگه دارد و امکان افزودن عملکردهای اضافی را بدون تغییر در منطق اصلی مدل‌ها فراهم کند.

امنیت در جنگو

جنگو از امنیت بالایی برخوردار است و امکاناتی مانند محافظت در برابر حملات XSS، CSRF و SQL injection ارائه می‌دهد. جنگو همچنین به‌صورت پیش‌فرض احراز هویت امن، مدیریت نشست‌ها و سایر موارد امنیتی را پوشش می‌دهد. جنگو به توسعه‌دهندگان ابزارهایی ارائه می‌دهد که به آسانی می‌توانند از اشتباهات رایج امنیتی جلوگیری کنند.

به عنوان مثال، جنگو امکان بررسی خودکار فرم‌ها را برای مقابله با CSRF فراهم کرده و از طریق استفاده از ORM، خطر SQL injection را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، تنظیمات امنیتی پیشرفته‌ای مانند تنظیمات HTTPS، کوکی‌های امن و مدیریت نشست‌ها به افزایش سطح امنیت برنامه‌های توسعه‌یافته کمک می‌کنند. جنگو همچنین به‌صورت پیش‌فرض احراز هویت امن، مدیریت نشست‌ها و سایر موارد امنیتی را پوشش می‌دهد.

بهترین شیوه‌ها برای استفاده از معماری جنگو

بهترین شیوه‌ها برای استفاده از معماری جنگو

• استفاده صحیح از نام‌گذاری استاندارد برای مدل‌ها، ویوها و تمپلیت‌ها
  استفاده از یک نام‌گذاری استاندارد و سازگار باعث می‌شود کدها خواناتر و قابل فهم‌تر باشند و اعضای تیم بتوانند به‌راحتی کد را درک کنند.
• جداسازی مناسب منطق کسب‌وکار از منطق نمایش
  منطق اصلی برنامه باید جدا از منطق نمایش قرار گیرد تا کد قابل فهم‌تر، قابل تست‌تر و آسان‌تر برای نگهداری باشد.
• استفاده بهینه از قابلیت‌های داخلی جنگو برای امنیت و اعتبارسنجی داده‌ها
  استفاده از امکانات پیش‌فرض جنگو مانند فرم‌ها، مدل‌ها و Middlewareهای امنیتی، از بروز مشکلات امنیتی رایج جلوگیری می‌کند.
• استفاده از ساختار مناسب پروژه و تقسیم‌بندی پروژه به اپلیکیشن‌های کوچک و مستقل
  تقسیم پروژه به اپلیکیشن‌های کوچک و قابل مدیریت، باعث افزایش نظم و تسهیل در توسعه، نگهداری و تست خواهد شد.
• استفاده از تست‌های خودکار برای بررسی صحت و کارایی کد
  تست‌های خودکار به شناسایی سریع خطاها و تضمین کیفیت نرم‌افزار کمک کرده و در توسعه بلندمدت بسیار مفید هستند.
• رعایت اصول SOLID و DRY برای جلوگیری از تکرار و پیچیدگی کد
  رعایت اصول SOLID و DRY از تکرار بی‌مورد کد جلوگیری کرده و باعث ساده‌تر شدن فرایند توسعه می‌شود.
• استفاده از قابلیت‌های داخلی جنگو برای کش کردن (Caching) و بهینه‌سازی عملکرد
  استفاده مناسب از کش در جنگو، سرعت پاسخ‌گویی به کاربران را افزایش داده و بار سرور را کاهش می‌دهد.
• مستندسازی مناسب برای کدها و بخش‌های مختلف پروژه
  مستندسازی دقیق کدها باعث می‌شود اعضای تیم بتوانند به‌راحتی از روند برنامه‌نویسی و اهداف بخش‌های مختلف پروژه مطلع شوند.
• استفاده از سیستم‌های کنترل ورژن مانند Git برای همکاری بهتر بین اعضای تیم
  کنترل نسخه، مدیریت تاریخچه تغییرات و همکاری مؤثر بین اعضای تیم را امکان‌پذیر کرده و باعث کاهش خطا و افزایش هماهنگی می‌شود.
• نظارت مداوم و بهبود کدها با استفاده از ابزارهایی مانند linters و formatters
  این ابزارها کمک می‌کنند تا کدها همواره استاندارد، خوانا و قابل نگهداری باشند.
• ارزیابی منظم امنیت و به‌روزرسانی وابستگی‌ها برای جلوگیری از آسیب‌پذیری‌ها
  بررسی مستمر امنیت پروژه و به‌روزرسانی وابستگی‌ها باعث می‌شود تا برنامه‌ها همواره ایمن و در برابر تهدیدات مقاوم باشند.

برای مطالعه عمیق‌تر درباره معماری جنگو و مشاهده مثال‌های کاربردی و عملی، می‌توانید کتاب «Practical Django Projects» نوشته James Bennett را بررسی کنید. این کتاب به شما کمک می‌کند تا با انجام پروژه‌های واقعی و کاربردی، مفاهیم معماری جنگو را بهتر درک کنید و مهارت‌های عملی خود را در توسعه برنامه‌های تحت وب با جنگو تقویت نمایید.

نتیجه‌گیری

معماری جنگو با اجزای منظم و تفکیک واضح وظایف، زمینه‌ای مناسب برای توسعه برنامه‌های تحت وب با کیفیت و مقیاس‌پذیر فراهم می‌آورد. شناخت درست این معماری و رعایت بهترین شیوه‌ها به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد تا از تمام پتانسیل جنگو استفاده کنند و برنامه‌هایی پایدار، امن و قابل نگهداری توسعه دهند.