Ruby on Rails 是什么？初学者必看 – wiki基地

初学者必看：深入理解 Ruby on Rails 是什么？

欢迎来到 Web 开发的世界！如果你正在寻找一种强大、高效且富有乐趣的方式来构建网站和 Web 应用程序，那么你很可能已经听说过 Ruby on Rails。对于许多初学者来说，Rails（通常简称）可能听起来有点神秘，但它实际上是一个非常友好且功能丰富的工具集。

这篇文章将带你深入了解 Ruby on Rails 的核心概念、工作原理以及它为何如此受欢迎。无论你将来是否决定使用 Rails 进行开发，理解它的思想和模式都将对你的 Web 开发之旅大有裨益。

准备好了吗？让我们开始探索 Ruby on Rails 的奇妙世界！

引言：Web 开发的挑战与框架的诞生

想象一下，你要从零开始构建一个完整的网站，不仅仅是静态页面，而是有用户注册、登录、发布内容、评论、互动等功能的 Web 应用。你需要处理用户请求、访问数据库、处理数据、生成网页、管理用户会话、处理安全性等等一系列复杂的任务。

如果每次都从头编写所有这些底层代码——比如如何连接数据库、如何解析 URL、如何生成 HTML——这将是一项极其耗时且容易出错的工作。这就是 Web 框架 出现的原因。

Web 框架提供了一套结构、工具和约定，帮助开发者更快速、更高效、更有条理地构建 Web 应用。它们抽象了许多底层细节，让你能更专注于应用程序本身的业务逻辑。

Ruby on Rails 就是一个非常流行的、功能强大的 Web 框架。它基于 Ruby 语言，并且以其“约定优于配置”（Convention over Configuration）和“不要重复自己”（Don’t Repeat Yourself – DRY）的设计哲学而闻名。

第一部分：基石——Ruby 语言

要理解 Ruby on Rails，首先需要了解它的基石——Ruby 语言。Rails 是用 Ruby 语言编写的，并且你也需要使用 Ruby 语言来编写你的 Rails 应用程序代码。

Ruby 是什么？

Ruby 是一种由日本程序员松本行弘（Yukihiro “Matz” Matsumoto）创建的开源动态编程语言。它的设计理念是“让程序员快乐”。这意味着 Ruby 语法优雅、富有表现力，读起来就像自然的英语句子一样舒服。

Ruby 的特点：

面向对象： Ruby 是一个纯粹的面向对象语言。在 Ruby 中，一切都是对象，包括数字、字符串，甚至类和模块。
动态类型： 你不需要在变量声明时指定其类型，类型检查发生在运行时。这使得编写代码更灵活。
简洁优雅的语法： Ruby 的语法旨在提高开发效率和代码的可读性。它避免了 C++ 或 Java 中常见的许多符号（如分号、大括号），使得代码看起来更简洁。
强大的内置功能： Ruby 标准库提供了丰富的工具，用于处理字符串、数组、文件 I/O 等等。
庞大的社区和 Gem 生态系统： Ruby 拥有一个活跃的社区，并且有一个名为 RubyGems 的包管理器，其中包含了成千上万可重用的代码库（称为 Gems），可以轻松地添加到你的项目中。

为什么 Rails 选择 Ruby？

Rails 的创始人 David Heinemeier Hansson (DHH) 选择 Ruby，正是看中了它的这些特点：

可读性和 expressiveness（表达力）： Ruby 优雅的语法让 Rails 代码更容易编写、理解和维护。框架本身也利用了 Ruby 的元编程能力，实现了许多强大的特性。
开发效率： Ruby 的动态性和简洁性使得开发者能够快速迭代和构建原型。
社区和 Gem： Ruby 社区为 Rails 提供了强大的支持，并且许多有用的 Gems（不仅是 Rails 特定的，也有通用的 Ruby Gems）可以无缝地集成到 Rails 项目中。

简而言之，Ruby 为 Rails 提供了一个肥沃的土壤，使得 Rails 能够构建成一个既强大又高效的 Web 开发框架。

第二部分：Ruby on Rails 是什么？

好了，现在我们了解了 Ruby，是时候聚焦 Rails 本身了。

Rails 的定义：

Ruby on Rails 是一个全栈（Full-stack）的 Web 应用程序开发框架，用 Ruby 语言编写。

全栈： 这意味着 Rails 涵盖了构建 Web 应用的各个层面，从处理用户请求、与数据库交互、到生成用户看到的网页（前端的一部分），Rails 提供了一套完整的解决方案。你通常不需要再寻找其他框架来处理核心的 Web 开发任务。
框架： 如前所述，它提供了一个结构和一套工具，指导你如何构建应用程序，并为你处理许多底层细节。

Rails 的目标：

Rails 的核心目标是让 Web 开发变得更快速、更简单、更愉快。它是通过以下几个核心原则来实现这一点的：

约定优于配置 (Convention over Configuration – CoC):
这是 Rails 最重要的原则之一。它意味着 Rails 对你的应用程序结构和命名方式做出了很多“约定”。例如，一个名为 UserController 的控制器会自动去寻找一个名为 user.rb 的模型文件，并且会去 app/views/users/ 目录下寻找对应的视图文件。
- 好处： 你作为开发者，无需花费大量时间编写繁琐的配置文件来告诉框架各个组件在哪里、如何连接。只要你遵循了 Rails 的约定，框架就能自动找到并连接它们。这大大减少了配置工作，提高了开发效率。
- 潜在挑战（对初学者）： 有时候，这种“魔术般”的自动连接可能会让初学者感到困惑，不清楚背后发生了什么。理解 Rails 的约定是掌握它的关键。
不要重复自己 (Don’t Repeat Yourself – DRY):
这是软件工程中一个通用的原则，Rails 积极地推广它。DRY 原则建议你避免在代码中多次编写相同的信息或逻辑。
- 好处： 减少代码冗余使得应用程序更容易维护、更容易修改，并且减少了出错的可能性。当需要改变某个逻辑时，你只需要在一个地方修改。
- Rails 如何实现 DRY： Rails 提供了许多工具和模式来帮助你遵循 DRY 原则，例如：
  - ORM (Object-Relational Mapper): Active Record（Rails 的一部分）让你可以用 Ruby 代码操作数据库，而不需要重复编写 SQL 语句。
  - 模板引擎： 视图模板允许你重用布局和代码片段。
  - Helper 方法： 可以创建可重用的视图逻辑。
  - Callbacks： 在模型生命周期中的特定点（如保存前、删除后）执行代码，避免在多处复制粘贴相同的数据处理逻辑。

通过遵循这些原则，Rails 大幅提高了开发者的生产力。

第三部分：Rails 的核心架构——MVC 模式

Rails 是一个典型的遵循 模型-视图-控制器 (Model-View-Controller – MVC) 设计模式的框架。理解 MVC 是理解 Rails 如何组织代码的关键。

MVC 是一种将应用程序划分为三个相互关联部分的架构模式：

模型 (Model):
- 职责： 处理应用程序的数据和业务逻辑。
- 在 Rails 中： 通常代表你的应用程序中的“事物”，例如一个用户 (User)、一篇文章 (Article)、一个产品 (Product) 等。
- 主要功能：
  - 与数据库交互（读取、写入、更新、删除数据）。
  - 执行数据验证（例如，确保用户注册时邮箱格式正确，密码不为空）。
  - 包含业务逻辑（例如，计算订单总价，查找某个用户的文章列表）。
- Rails 中的实现： Rails 提供了一个强大的 ORM 工具叫做 Active Record 来充当模型层。Active Record 将数据库中的表映射到 Ruby 类，将表中的行映射到 Ruby 对象，将列映射到对象的属性。这使得你可以用面向对象的方式操作数据库，而不需要直接编写 SQL。
视图 (View):
- 职责： 负责向用户显示信息。它接收由控制器准备好的数据，并以用户友好的格式（通常是 HTML）呈现出来。
- 在 Rails 中： 通常是包含 HTML 结构的文件，其中嵌入了 Ruby 代码，用于显示动态内容。Rails 默认使用 ERB (Embedded Ruby) 作为视图模板引擎，但也可以使用 Haml 或 Slim 等其他引擎。
- 主要功能：
  - 根据控制器提供的数据生成响应（例如，生成一个包含用户列表的网页）。
  - 处理用户界面的呈现逻辑（例如，循环遍历一个列表，显示每个元素的详细信息）。
- 视图的特点： 视图应该只负责数据的呈现，而不应该包含复杂的业务逻辑或数据库操作。
控制器 (Controller):
- 职责： 作为应用程序的“交通指挥员”或“协调者”。它接收用户的请求，调用模型来处理数据，然后选择合适的视图来向用户发送响应。
- 在 Rails 中： 通常是继承自 ApplicationController 的 Ruby 类。每个方法（称为 action）对应于用户可能执行的一个操作或请求（例如，显示用户列表、显示特定用户的详细信息、创建新用户）。
- 主要功能：
  - 接收并处理来自路由的请求。
  - 与模型交互，获取或保存数据。
  - 根据请求的结果和业务逻辑，决定应该渲染哪个视图。
  - 处理用户输入、参数传递等。
- 控制器的特点： 控制器应该保持“瘦”，即只包含协调逻辑，将复杂的业务逻辑委托给模型。

MVC 工作流程（在 Rails 中）：

理解 MVC 如何协同工作是理解 Rails 请求生命周期的关键：

用户发起请求： 用户在浏览器中输入 URL 或点击链接。
请求到达 Rails 服务器： Web 服务器（如 Puma、Webrick）接收到请求。
路由 (Routing): Rails 的路由器 (config/routes.rb) 检查请求的 URL 和 HTTP 方法（GET, POST, PUT/PATCH, DELETE），并将其匹配到相应的控制器 action。
控制器处理请求： 匹配到的控制器 action 开始执行。
- 控制器可能与模型交互，从数据库中获取数据或将数据保存到数据库中。
- 控制器会处理请求参数（例如，用户提交的表单数据）。
控制器准备数据并选择视图： 控制器收集需要显示的数据，并将这些数据传递给视图。控制器决定哪个视图模板应该用于生成响应。
视图渲染： 选定的视图模板被渲染。视图中的嵌入式 Ruby 代码执行，使用控制器提供的数据生成最终的 HTML 内容。
控制器发送响应： 控制器将生成的 HTML 响应发送回 Web 服务器。
服务器发送响应给用户： Web 服务器将 HTML 响应发送回用户的浏览器，浏览器解析并显示网页。

这个 MVC 模式提供了一种清晰、有组织的方来构建应用程序，使得不同的开发人员可以专注于不同的层（数据库专家可以专注于模型，前端开发者可以专注于视图，后端开发者可以专注于控制器和路由），提高了协作效率。

第四部分：Rails 的核心组件和特性

除了 MVC 架构，Rails 还提供了许多开箱即用的组件和特性，极大地提高了开发效率：

Active Record (ORM):
- 前面已经提到，它是 Rails 的模型层。
- 它让你可以用 Ruby 代码而不是 SQL 来操作数据库。例如，要获取所有用户，你只需要写 User.all；要查找 ID 为 1 的用户，写 User.find(1)；要创建一个新用户并保存，写 user = User.new(name: 'Alice'); user.save。
- Active Record 支持多种数据库，如 PostgreSQL, MySQL, SQLite 等。
- 它还提供了强大的关联功能（如 has_many, belongs_to, has_one, has_and_belongs_to_many），让你轻松地定义模型之间的关系。
Action Pack (Controller and View):
- 这是 Rails 中处理控制器和视图的组件。
- Action Controller: 负责处理请求、路由和渲染。它提供了请求参数处理、session 和 cookie 管理、请求伪造保护 (CSRF) 等功能。
- Action View: 负责视图的渲染，支持不同的模板引擎（默认为 ERB），提供了布局 (layouts) 和部分视图 (partials) 功能，帮助你重用视图代码。还提供了各种 helper 方法，用于生成表单、链接、日期格式化等。
Action Mailer:
- 用于发送和接收电子邮件。你可以定义邮件模板，并在控制器或模型中触发邮件发送。
Active Job:
- 提供了一个标准的接口，用于创建和管理后台作业（需要在稍后执行或耗时较长的任务，如发送邮件、处理图像）。支持多种队列后端（如 Sidekiq, Resque）。
Action Cable:
- 提供了一个集成 WebSocket 的框架，用于实现实时功能，如聊天室、实时通知等。
Rails 路由 (Routing):
- 定义了 URL 如何映射到控制器 actions。通过 config/routes.rb 文件配置。
- 支持 RESTful 风格的路由，通过 resources :photos 这样的简单声明，可以自动生成一套标准的 CRUD（Create, Read, Update, Delete）路由。
数据库迁移 (Database Migrations):
- Rails 提供了一个版本控制数据库 schema 的方式。你可以用 Ruby 代码编写迁移文件来创建、修改或删除数据库表和列。
- 这使得团队协作变得更容易，并且可以轻松地在不同的开发、测试和生产环境之间同步数据库结构。
资产管道 (Asset Pipeline):
- 用于组织和管理前端静态资源，如 CSS、JavaScript 和图像。
- 它提供了资源的合并、压缩、编译（如 Sass 到 CSS，CoffeeScript 到 JavaScript）和版本控制功能，优化了前端资源的加载速度和管理。
安全性特性：
- Rails 内置了许多安全特性，帮助你抵御常见的 Web 攻击，如 CSRF (Cross-Site Request Forgery) 保护、XSS (Cross-Site Scripting) 防护、SQL 注入防护（通过 Active Record 的参数化查询）。
测试框架：
- Rails 内置了 Minitest 测试框架，并且社区广泛使用 RSpec。Rails 鼓励编写测试，并提供了方便的工具来编写单元测试、集成测试和功能测试。
Rails Generator：
- 强大的命令行工具，可以快速生成代码骨架，如创建新的控制器、模型、迁移、资源等。例如，rails generate model User name:string email:string 可以快速生成一个 User 模型文件和一个创建 users 表的迁移文件。

这些内置的组件和工具使得开发者无需从零开始构建这些基础功能，可以直接利用 Rails 提供的成熟解决方案，从而极大地提高了开发效率。

第五部分：为什么选择 Ruby on Rails（尤其对于初学者）？

了解了 Rails 的技术细节后，你可能会问，作为初学者，我为什么应该考虑学习 Rails？

极高的开发效率： Rails 的“约定优于配置”和 DRY 原则，加上丰富的内置工具，使得构建一个功能齐全的 Web 应用比使用许多其他框架要快得多。对于想要快速看到成果的初学者来说，这非常有吸引力。你可以用相对较少的代码实现很多功能。
强制遵循最佳实践： Rails 鼓励甚至在某些方面强制你遵循 Web 开发的最佳实践，比如 RESTful 设计、MVC 模式、测试驱动开发等。这对于初学者来说是巨大的好处，因为你可以在学习框架的同时，学习到如何规范地组织和编写代码。
活跃且友好的社区： Ruby 和 Rails 拥有一个庞大、活跃且乐于助人的社区。当你在学习过程中遇到问题时，很容易在网上找到答案、教程、论坛讨论或寻求帮助。
丰富的学习资源： 由于 Rails 的流行，有大量的书籍、在线教程、视频课程、博客和文档可供学习。著名的《Ruby on Rails Tutorial》by Michael Hartl 被许多人认为是学习 Rails 的“圣经”。
适用于多种项目： Rails 不仅适合构建简单的博客或小型网站，也被用于构建许多大型和复杂的 Web 应用程序，如 GitHub, Shopify, Airbnb (早期), Basecamp 等。学习 Rails 为你打开了参与各种规模项目的可能性。
内置工具完善： 数据库操作、邮件发送、后台任务、实时功能、安全性等，Rails 都提供了内置或易于集成的解决方案，你不需要花太多时间去寻找和评估第三方库来完成这些基础任务。

Rails 的另一个优点： 一旦你理解了 Rails 的核心概念（特别是 MVC 和约定），即使是第一次接触一个 Rails 项目，你也能相对快速地找到代码在哪里、它是如何工作的，因为大多数 Rails 项目都遵循相似的结构和约定。

第六部分：学习 Ruby on Rails 可能遇到的挑战

当然，没有任何框架是完美的，学习 Rails 也可能遇到一些挑战：

“魔术”感： Rails 的“约定优于配置”有时会让初学者感到困惑，“为什么我没有写任何配置，它就能工作？” 当出现问题时，这种“魔术”感可能会让你难以调试，因为它隐藏了底层的一些细节。你需要花时间去理解这些约定背后的原理。
对 Ruby 语言的依赖： 虽然你可以边学 Ruby 边学 Rails，但对 Ruby 的基本理解是学习 Rails 的前提。如果你不熟悉 Ruby 的面向对象特性、块 (blocks)、迭代器 (iterators) 等，可能会觉得 Rails 的一些语法和用法难以理解。
版本更新较快： Rails 作为一个活跃的开源项目，版本更新相对频繁。虽然核心概念保持稳定，但一些 API 或最佳实践可能会随着版本更新而变化。学习时需要注意教程或文档的版本。
前端集成： 虽然 Rails 是全栈框架，但现代 Web 应用越来越依赖复杂的前端技术（如 React, Vue, Angular）。将 Rails 与这些前端框架集成可能需要额外的学习和配置。Rails 5.1 引入的 Webpacker（已在 Rails 7 中被替代为 Importmap/esbuild/webpack/rollup 等）旨在解决这个问题，但前端生态系统本身就变化很快。

这些挑战并非不可克服，只是你需要有心理准备。通过系统的学习和实践，完全可以掌握 Rails。

第七部分：如何开始你的 Ruby on Rails 学习之旅

如果你被 Ruby on Rails 所吸引，并决定开始学习，这里有一些建议的步骤：

学习 Ruby 基础： 在深入 Rails 之前，花一些时间学习 Ruby 语言的基础知识，包括变量、数据类型、控制流、方法、类、对象、模块等。有很多很棒的 Ruby 教程可供选择（例如 Ruby on Rails Tutorial 的第一部分就是 Ruby 入门）。
安装 Ruby 和 Rails： 按照官方指南或可靠教程的说明，在你的操作系统上安装 Ruby 开发环境和 Rails gem。通常使用版本管理器（如 RVM 或 rbenv）来安装和管理 Ruby 版本是个好习惯。
创建你的第一个 Rails 应用： 使用 rails new myapp 命令创建一个新的 Rails 项目。这会生成一个标准的 Rails 应用程序目录结构。花时间探索这个结构，了解各个文件夹的作用。
运行 Rails 服务器： 进入你的项目目录，运行 rails server 命令启动本地 Web 服务器。在浏览器中访问 http://localhost:3000 查看你的应用程序。
学习核心概念并动手实践：
- 跟着教程构建一个简单的应用，比如一个博客、一个待办事项列表或一个简单的电子商务网站。
- 重点理解 MVC 模式是如何工作的。
- 学习如何使用 Generators 生成模型、控制器和迁移。
- 学习 Active Record，理解如何定义模型、建立关联以及进行数据库操作。
- 学习路由，理解 URL 如何映射到控制器 action。
- 学习视图模板，理解如何显示动态数据和使用布局、partials。
- 学习迁移，理解如何修改数据库 schema。
- 学习如何处理表单提交和用户输入。
参考官方文档和社区资源： Rails Guides 是官方提供的非常详细和高质量的文档，是你深入学习的重要资源。Stack Overflow、Ruby China 社区等也是提问和解决问题的好地方。
编写测试： 从一开始就养成编写测试的好习惯。Rails 对测试提供了很好的支持。
探索 Gems： 学习如何查找和使用 Gems 来添加功能，比如用户认证 (Devise)、图片上传 (Active Storage 或 Paperclip/CarrierWave)、分页 (Kaminari) 等。

学习任何新技术都需要时间和耐心。从小项目开始，逐步增加复杂度。不要害怕犯错，调试是学习过程中的重要部分。

第八部分：Rails 的未来与发展

尽管 Web 开发领域新技术层出不穷，但 Ruby on Rails 仍然是一个充满活力和不断发展的框架。Rails 社区积极维护和更新框架，不断引入新特性，提升性能，适应现代 Web 开发的需求。Rails 7 引入的 Importmap、Hotwire (Turbo 和 Stimulus) 等技术，旨在提供一种无需或少量编写 JavaScript 就能构建现代交互式前端应用的方式，这显示了 Rails 社区在探索新的全栈开发模式方面的努力。

Rails 在许多公司中依然是构建 Web 应用的首选，尤其是在追求快速迭代和高效开发的初创公司中。掌握 Rails 技能仍然能在就业市场上为你赢得机会。

结论

Ruby on Rails 是一个基于优雅的 Ruby 语言构建的强大、高效的全栈 Web 开发框架。它以“约定优于配置”和 DRY 原则极大地提高了开发效率，并通过 MVC 模式提供了一种清晰、有条理的代码组织方式。凭借其丰富的内置工具、活跃的社区和大量的学习资源，Rails 是一个非常适合初学者入门 Web 开发，并且能够伴随你成长，构建复杂应用的优秀框架。

学习 Ruby on Rails 不仅能让你快速构建 Web 应用，更能让你学习到许多重要的软件工程思想和最佳实践。虽然过程中可能会遇到一些挑战，但克服它们将为你带来巨大的成就感，并为你打开广阔的 Web 开发世界的大门。

所以，如果你准备好了迎接挑战，并希望以一种愉快而高效的方式构建 Web 应用，那么不妨从安装 Ruby 和 Rails 开始，踏上你的 Ruby on Rails 学习之旅吧！

祝你学习顺利！