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Dopo aver esplorato i fondamenti del linguaggio Elixir nei nostri articoli precedenti, "Introduzione a Elixir Parte 1" e "Introduzione a Elixir Parte 2", è arrivato il momento di approfondire uno dei suoi componenti più potenti e distintivi: il framework Phoenix. Se Elixir rappresenta un'innovazione nel mondo della programmazione funzionale, Phoenix ne amplifica le potenzialità, rendendolo uno strumento ideale per lo sviluppo di applicazioni web ad alte prestazioni.
Andiamo dunque a vedere di che cosa si tratta, quali sono i suoi vantaggi e l'aspetto in assoluto più apprezzato di Phoenix: la LiveView.
Che cos'è Phoenix
I linguaggi di programmazione sono spesso definiti dal loro ecosistema, compreso il numero di librerie e framework disponibili. Questo vale anche per Elixir, dove il framework Phoenix rappresenta un elemento chiave nel contesto dei framework web. Phoenix non è solo il principale framework di riferimento per Elixir, ma offre anche una vasta gamma di funzionalità che semplificano lo sviluppo di applicazioni web, permettendo allo stesso tempo di creare un'architettura più robusta.
Phoenix è un framework web basato sul pattern MVC (Model-View-Controller) che opera interamente sulla BEAM, la macchina virtuale che costituisce il cuore di OTP. La versione più recente del framework, al momento della stesura di questo articolo, è la 1.7.14, rilasciata nel giugno 2024.
In poche parole, Phoenix è sinonimo di applicazioni produttive, concorrenti, belle, interattive e affidabili. Nella prossima sezione andiamo ad analizzare ciascuna di queste affermazioni.
Vantaggi di Phoenix
Phoenix si distingue come uno dei framework web più performanti grazie alla sua architettura basata su Elixir e la BEAM VM (Erlang Virtual Machine). Questo connubio offre una serie di vantaggi unici:
Produttività
Phoenix rende produttivi i programmatori, perché offre tutto ciò che ci si aspetta da un framework web, ovvero:
- un'architettura di base per la vostra applicazione
- una libreria per l'accesso e la gestione del database per connettersi a quest'ultimo
- un livello di routing per collegare le richieste web al vostro codice
- un linguaggio di templating e degli helper per la scrittura dell'HTML
- codifica e decodifica JSON flessibile e performante per le API esterne
- strategie di internazionalizzazione per portare la vostra applicazione in tutto il mondo
- tutta l'ampiezza e la potenza di Erlang ed Elixir per poter crescere
Programmazione funzionale: immutabilità
Come abbiamo visto negli articoli dedicati ad Elixir, uno dei principi cardine della programmazione funzionale è l'immutabilità. Immagina il seguente esempio:
mappa = %{chiave1: "valore1", chiave2: "valore2"}
aggiorna_mappa(mappa)
mappa
In molti linguaggi di programmazione, non si può essere sicuri che la mappa resti invariata dopo aver chiamato la funzione aggiorna_mappa. La funzione potrebbe modificare direttamente la mappa esistente, alterando i suoi valori. In Elixir, però, questo non è possibile. Le mappe, così come altre strutture di dati, sono immutabili. Invece di modificare la mappa originale, Elixir crea una nuova mappa con le modifiche desiderate.
Questo approccio costringe a organizzare il codice in funzioni più piccole e indipendenti. Ogni funzione riceve tutti i dati necessari come parametri e restituisce una nuova versione di questi dati, senza mai alterare l’originale. Questa caratteristica rende il codice molto più facile da leggere e manutenere, perché non c’è bisogno di tracciare costantemente come e dove le variabili vengono modificate.
Concorrenza
La concorrenza è diventata un tema centrale nello sviluppo delle applicazioni web. Si tratta della capacità di un'applicazione di gestire più operazioni contemporaneamente, come l'elaborazione di diverse richieste web nello stesso momento. In molti linguaggi e framework, gestire la concorrenza può essere complesso e richiede meccanismi avanzati come thread, lock e mutex, che possono introdurre problematiche legate alla sincronizzazione e alle prestazioni.
Con Phoenix, grazie a Elixir e alla macchina virtuale BEAM (ereditata da Erlang), la gestione della concorrenza è notevolmente semplificata e altamente efficiente. BEAM è progettata per supportare milioni di processi leggeri che possono essere eseguiti in parallelo. Ogni processo in Elixir è isolato, il che significa che un crash in un processo non compromette gli altri, garantendo una maggiore stabilità e affidabilità dell'applicazione.
Un aspetto fondamentale è che Phoenix permette di gestire questa concorrenza senza che lo sviluppatore debba occuparsi direttamente della complessità legata al threading o alla sincronizzazione. I processi sono gestiti automaticamente dalla BEAM, che si occupa di bilanciare il carico e distribuire le risorse in modo efficiente.
Questa capacità di concorrenza rende Phoenix particolarmente adatto per applicazioni che devono gestire un gran numero di connessioni simultanee, come sistemi di chat, streaming o piattaforme di e-commerce ad alto traffico. Ad esempio, una singola istanza di Phoenix è in grado di gestire migliaia di connessioni WebSocket attive, permettendo aggiornamenti in tempo reale senza compromettere le prestazioni.
Codice pulito
Uno dei principali punti di forza di Phoenix è la sua capacità di promuovere la scrittura di codice pulito e manutenibile, grazie all'adozione dei principi della programmazione funzionale. Elixir, su cui Phoenix si basa, supporta l'immutabilità dei dati e incoraggia l'uso di funzioni pure, che non producono effetti collaterali e restituiscono sempre lo stesso output per un determinato input. Questo approccio rende il codice più prevedibile, più facile da leggere e più sicuro, riducendo la possibilità di errori e rendendo il debugging più immediato.
Oltre alla natura funzionale di Elixir, Phoenix introduce una serie di strumenti che facilitano la scrittura di codice elegante senza comprometterne la chiarezza. Un esempio chiave è l'uso delle macro, uno dei tratti distintivi di Elixir. Le macro consentono di estendere il linguaggio, aggiungendo funzionalità senza compromettere la leggibilità. Anche se le macro possono sembrare uno strumento avanzato, in Phoenix vengono utilizzate per creare pipeline e pattern che semplificano la struttura del codice, evitando complessità come l'ereditarietà a catena che si trova in altri framework. Questo permette agli sviluppatori di concentrarsi sull'organizzazione del flusso logico dell'applicazione.
Inoltre, Phoenix permette di organizzare il codice in pipeline, un potente meccanismo che permette di applicare una serie di trasformazioni o filtri alle richieste HTTP. Questo consente di gestire gruppi di rotte in modo elegante e uniforme, senza dover introdurre complicati pattern di ereditarietà o strutture gerarchiche profonde. In pratica, ogni gruppo di rotte può avere una pipeline dedicata, mantenendo così il codice modulare e facile da seguire.
Interattivo
Uno dei principali vantaggi di Phoenix è la sua capacità di gestire l'interattività in modo altamente efficiente. Grazie a strumenti come Phoenix LiveView e Phoenix Channels, gli sviluppatori possono creare applicazioni web interattive senza dover ricorrere a tecnologie complesse come JavaScript o WebSocket implementati manualmente.
1) Phoenix LiveView consente di costruire interfacce utente reattive interamente sul server. Ciò significa che ogni volta che l'utente interagisce con l'interfaccia (ad esempio, cliccando su un pulsante o modificando un campo), LiveView aggiorna il contenuto della pagina in tempo reale senza dover ricaricare l’intera pagina o passare attraverso complessi script lato client. Questo riduce notevolmente il tempo di sviluppo e facilita la manutenzione, poiché non è necessario scrivere codice front-end personalizzato per ogni funzione interattiva.
2) Phoenix Channels, invece, offrono una soluzione nativa per implementare funzionalità in tempo reale, come chat o notifiche. I Channels usano WebSocket per mantenere connessioni aperte tra client e server, consentendo di inviare e ricevere dati istantaneamente. Questo rende Phoenix particolarmente adatto per applicazioni che richiedono aggiornamenti continui, come dashboard in tempo reale o piattaforme di gioco multiplayer.
Affidabile
Puoi avere l'applicazione più performante e reattiva che vuoi, ma se non è affidabile perde valore. In Elixir, l'affidabilità è un punto cardine, ereditato dalla sua base Erlang. Il segreto risiede nel modo in cui i processi vengono strutturati e comunicano tra loro, permettendo un'ottimale gestione e supervisione. Si possono avviare processi concorrenti completamente monitorati, e se uno di essi fallisce, Elixir è in grado di riavviarlo automaticamente allo stato precedente noto, assieme a eventuali processi correlati che siano stati compromessi.
Questa robusta gestione degli errori è garantita dalla struttura di supervisori, che possono monitorare non solo i processi, ma anche altri supervisori, creando un vero e proprio albero di supervisione. Questo significa che l'intera applicazione è protetta da guasti isolati senza dover scrivere codice complesso. La cosa positiva è che Phoenix, di default, imposta già gran parte della struttura di supervisione, facilitando lo sviluppo di applicazioni affidabili senza la necessità di configurazioni manuali.
LiveView: sviluppo in tempo reale
LiveView è una tecnologia innovativa nata all'interno dell'ecosistema Elixir per essere utilizzata con Phoenix. La sua popolarità e la sua capacità di semplificare lo sviluppo di applicazioni web interattive hanno ispirato l'emulazione in altri framework, come Livewire di Laravel nella comunità PHP e Hotwire o StimulusReflex nel mondo di Ruby on Rails. La principale caratteristica che rende LiveView così attraente è la possibilità di evitare l'uso massiccio di JavaScript per gestire l'interattività lato client, riducendo così la duplicazione degli sforzi e facilitando lo sviluppo.
Con LiveView, è possibile costruire interfacce utente altamente interattive e aggiornamenti in tempo reale direttamente dal server, utilizzando solo Elixir e Phoenix. Ogni interazione dell'utente viene inviata al server, che elabora la richiesta e invia indietro solo le parti di HTML che devono essere aggiornate. Questo processo sfrutta WebSocket per mantenere una connessione aperta tra il client e il server, garantendo aggiornamenti immediati e fluide esperienze utente, senza la necessità di aggiornare l'intera pagina o gestire complessi script lato client.
L’approccio server-side di LiveView offre anche importanti vantaggi in termini di manutenibilità e sicurezza. Poiché la logica dell'applicazione risiede principalmente sul server, è possibile concentrarsi su un'unica codebase senza dover sincronizzare la logica tra front-end e back-end. Inoltre, la riduzione del JavaScript minimizza i potenziali punti di attacco sul lato client, aumentando così la sicurezza dell'applicazione.
In contesti come dashboard, sistemi di gestione contenuti o applicazioni di e-commerce, LiveView permette di gestire aggiornamenti dinamici in tempo reale, come l’aggiornamento automatico del carrello, notifiche, chat in tempo reale, senza compromettere le prestazioni del server o dell’interfaccia utente.
Conclusione
Abbiamo visto che Phoenix è un framework estremamente potente e versatile. Phoenix si distingue per la sua capacità di gestire applicazioni web performanti e scalabili, grazie alla solida base offerta da Elixir e dalla macchina virtuale BEAM. Caratteristiche avanzate come la concorrenza nativa, l'immutabilità dei dati e un'architettura modulare, permettono agli sviluppatori di scrivere codice pulito e manutenibile, senza sacrificare le prestazioni.
Uno degli aspetti più vantaggiosi di Phoenix è la sua semplicità nel gestire l'interattività in tempo reale attraverso strumenti come Phoenix LiveView. Questa tecnologia elimina la necessità di scrivere e gestire grandi quantità di JavaScript, consentendo di creare applicazioni web interattive direttamente dal lato server. Grazie all'aggiornamento dinamico e reattivo delle interfacce, LiveView offre un'esperienza utente fluida, perfetta per applicazioni che richiedono aggiornamenti continui, come dashboard, sistemi di chat o e-commerce.
Elixir e Phoenix fanno parte del nostro stack tecnologico per sviluppare applicazioni web performanti e scalabili, sfruttando la potenza della programmazione funzionale e l'efficienza della concorrenza nativa. Contattaci se desideri sfruttare appieno le potenzialità di Phoenix e sviluppare applicazioni scalabili e performanti in Elixir.
