6. Implementación de servicios web

Al estudiar anteriormente los servicios web, nos hemos centrado en el acceso a servicios ofrecidos por terceros; en este tema veremos cómo crear nuestros propios servicios web. Abordaremos el estudio de la arquitectura de servicios conocida como REST (por el inglés, representation state transfer), en la que los agentes proporcionan una interfaz con una semántica uniforme (que, básicamente, se corresponde con las operaciones para crear, recuperar, actualizar y borrar recursos), en lugar de interfaces arbitrarias o específicas de una aplicación concreta.

Importante

Las habilidades que deberías adquirir con este tema incluyen las siguientes:

  • Entender los fundamentos de la arquitectura REST.

  • Implementar servicios web con Node.js mediante Express.

  • Entender la política del mismo origen y cómo superarla con la técnica CORS.

  • Desplegar en la nube una aplicación web.

6.1. La arquitectura REST

REST es una arquitectura para implementar servicios web sobre el protocolo HTTP que es usada actualmente por la gran mayoría de APIs web. Bajo REST los recursos se representan mediante URLs y las acciones a realizar con ellos se indican mediante los correspondientes verbos de HTTP (principalmente, GET, POST, PUT y DELETE).

Hazlo tú ahora

En esta actividad vamos a explorar una API REST de jueguete para gestionar carritos de la compra que se encuentra ya desplegada en la nube. Para acceder a la API vamos a usar curl, un programa que permite realizar peticiones HTTP desde la línea de órdenes y observar la respuesta devuelta por el servidor. Ve probando en tu ordenador todos los pasos siguientes.

En primer lugar, vamos a asignar a una variable de entorno el URL base de la API:

export endpoint=https://whispering-plains-89598.herokuapp.com/carrito/v1

Nota: la sintaxis que seguiremos aquí para manejar variables de entorno es la usada en sistemas basados en Unix. Para otros sistemas operativos, la sintaxis podría ser ligeramente diferente.

El primer paso con la API del carrito suele ser obtener un identificador de carrito válido, lo que haremos con el verbo POST:

curl --request POST --header 'content-type:application/json' -v $endpoint/creacarrito

La opción --request indica el verbo a usar y la opción --header sirve para identificar las cabeceras de la petición; en este caso, usamos la cabecera content-type que se usa para indicar al servidor en qué formato (JSON, en este caso) queremos recibir los datos de la respuesta; el servidor podría ignorar nuestra solicitud si no soportara dicho formato, lo que no es el caso. Finalmente, la opción --v hace que curl muestre información más detallada sobre la petición y la respuesta. La petición anterior nos devolverá en formato JSON el nombre del carrito recién creado en el atributo result.nombre. Asigna dicho valor (por ejemplo, fada6) a la variable de entorno carrito:

carrito=fada6

Ten en cuenta que si ningún cliente ha realizado una petición a la API en los últimos minutos, la primera respuesta puede tardar unos segundos en producirse mientras se despierta el servidor. Vamos a añadir ahora un item al carrito. Para ello usamos el verbo POST sobre la ruta $endpoint/$carrito/productos; los datos del nuevo item los pasaremos en JSON dentro del cuerpo (payload) del mensaje, al que damos valor con la opción --data de curl:

curl --request POST --data '{"item":"queso","cantidad":1}' --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos

El servidor nos devuelve un resultado en JSON con dos atributos, result y error; el primero contiene información adicional si la petición pudo satisfacerse (el código de estado es 200 en ese caso); el atributo error contiene mas información sobre el error en caso de haberse producido (el código de estado es 404 en ese caso); si no procede dar valor a result o error, estos atributos tomarán el valor null. Vamos a añadir otro item al carrito:

curl --request POST --data '{"item":"leche","cantidad":4}' --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos

Para obtener la composición de un carrito, usaremos el verbo GET:

curl --request GET --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos

Obtendremos una respuesta como la siguiente:

{
  "result": {
    "nombre":"fada6",
    "productos":[{"item":"queso","cantidad":1},
                  {"item":"leche","cantidad":4}]
  },
  "error":null
}

Para modificar la cantidad de un item ya existente en el carrito, usaremos la acción PUT e indicaremos la nueva cantidad en JSON en el bloque de datos:

curl --request PUT --data '{"cantidad":2}' --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos/queso

Comprobamos que el carrito ha sido actualizado con la nueva cantidad:

curl --request GET --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos/queso

Finalmente, podemos borrar un producto con la acción DELETE:

curl --request DELETE --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos/queso
curl --request DELETE --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos/queso

Con la segunda petición, el servidor devolverá un error indicando que el producto no existe.

Si quisiéramos añadir un nuevo item cuyo nombre lleve algún carácter especial (por ejemplo, la vocal con tilde de jamón), lo podemos hacer como en los casos anteriores:

curl --request POST --data '{"item":"jamón","cantidad":2}' --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos

Pero a la hora de hacer una petición en la que el nombre del item forme parte del URL (y no del bloque de datos), es necesario convertir los caracteres especiales a aquellos que puedan formar parte de un URL a través de lo que se conoce como codificación por ciento (percent-encoding):

curl --request PUT --data '{"cantidad":5}' --header 'content-type:application/json' $endpoint/$carrito/productos/jam%C3%B3n

En JavaScript tenemos funciones como decodeURIComponent, decodeURI, encodeURIComponent y encodeURI que se encargan del trabajo de conversión. Para codificar un símbolo para el programa curl que se ejecuta en la línea de órdenes podemos usar herramientas en línea.

6.2. Envío de peticiones desde JavaScript

Ahora vamos a ver cómo interactuar con la API del carrito desde JavaScript (en concreto, usando la API Fetch que hemos estudiado antes) por medio de una aplicación web de gestión de carritos de la compra. Abre las DevTools de Google Chrome y estudia cada una de las peticiones Fetch realizadas por la aplicación. El código de este cliente de la API es el siguiente, que apenas incorpora novedades:

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<!doctype html>
<!-- Ejemplos de uso de la API web del carrito con la API Fetch del navegador -->
<html lang="es">
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <link href="style.css" rel="stylesheet" type="text/css">
  <title>Carrito</title>
</head>
<body>

  <h1>Gestión de carritos de la compra</h1>
  <!-- Formularios: -->
  <form id="f0">
    <fieldset>
      <legend>Usar un carrito ya existente</legend>
      <label>Nombre del carrito:
        <input type="text" name="nombre" required>
      </label>
      <button>Usa</button>
    </fieldset>
  </form>
  <form id="f1">
    <fieldset>
      <legend>Crear un nuevo carrito</legend>
      <button>Crea</button>
    </fieldset>
  </form>
  <form id="f2">
    <fieldset>
      <legend>Añadir item al carrito</legend>
      <label>Nombre del item:
          <input type="text" name="item" required>
      </label> 
      <label>Cantidad:
          <input type="text" name="cantidad" required pattern="[0-9]+">
      </label> 
      <button>Añade</button>
    </fieldset>
  </form>
  <form id="f3">
    <fieldset>
      <legend>Actualizar cantidad de un item</legend>
      <label>Nombre del item:
          <input type="text" name="item" required>
      </label> 
      <label>Nueva cantidad:
          <input type="text" name="cantidad" required pattern="[0-9]+">
      </label> 
      <button>Actualiza</button>
    </fieldset>
  </form>
  <form id="f4">
    <fieldset>
      <legend>Borrar un item del carrito</legend>
      <label>Nombre del item:
          <input type="text" name="item" required>
      </label>
      <button>Borra</button> 
    </fieldset>
  </form>
  <form id="f5">
    <fieldset>
      <legend>Eliminar el carrito actual</legend>
      <button>Elimina</button>
    </fieldset>
  </form>
  
  <main>
    <div>Nombre del carrito actual: <span id="nombre"></span></div>
    <div>Última respuesta del servidor: <span id="mensaje"></span></div>
    <div>Contenido del carrito:</div>
    <table>
      <thead>
        <th>Item</th>
        <th>Cantidad</th>
      </thead>
      <tbody id="listado">
      </tbody>
    </table>
  </main>

<script>
  // Endpoint de la API del carrito:
  const base="/carrito/v1";
  
  var carrito= "";
  const cabeceras= {
    'Content-Type': 'application/json',
    'Accept': 'application/json',
  }

  function print(r) {
    const e= document.querySelector('#mensaje');  
    if(r.result) {
      e.textContent= JSON.stringify(r.result);
    }
    else {
      e.textContent= JSON.stringify(r.error);
    }
  }

  function printError(s) {
    const e= document.querySelector('#mensaje');  
    e.textContent= `Problema de conexión: ${s}`;
  }

  
  function usaCarrito (event) {
    event.preventDefault(); // evita la recarga de la página
    const e= document.querySelector("#f0 input[name='nombre']");
    document.querySelector('#nombre').textContent= carrito= e.value;
    e.value= "";
    muestraCarrito();
  }


  function creaCarrito(event) {
    event.preventDefault();
    const url= `${base}/creacarrito`;
    const payload= {};
    const request = {
      method: 'POST', 
      headers: cabeceras,
      body: JSON.stringify(payload),
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r => {
      carrito= r.result.nombre;
      document.querySelector("#nombre").textContent= carrito;
      muestraCarrito();
      print(r);
    })
    .catch( error => printError(error) );
  }


  function muestraCarrito() {
    const url= `${base}/${carrito}/productos`;
    const request = {
      method: 'GET', 
      headers: cabeceras,
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r => {
      const e= document.querySelector('#listado');
      e.innerHTML= '';
      if (r.result) {
        for(var i=0;i<r.result.length;i++) {
          e.innerHTML+= `<tr>
            <td>${r.result[i].item}</td>
            <td>${r.result[i].cantidad}</td>
            </tr>`;
        }
      }
    })
    .catch( error => printError(error) );
  }
   
  
  function nuevoItem (event) {
    event.preventDefault();
    const url= `${base}/${carrito}/productos`;
    const payload= {
      item:document.querySelector("#f2 input[name='item']").value,
      cantidad:document.querySelector("#f2 input[name='cantidad']").value,
    };
    const request = {
      method: 'POST', 
      headers: cabeceras,
      body: JSON.stringify(payload),
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r => {
      print(r);
      document.querySelector("#f2 input[name='item']").value= '';
      document.querySelector("#f2 input[name='cantidad']").value= '';
      muestraCarrito();
    })
    .catch( error => printError(error) );
  }
  
  
  function actualizaItem (event) {
    event.preventDefault();
    const item= document.querySelector("#f3 input[name='item']").value;
    const url= `${base}/${carrito}/productos/${item}`;
    const payload= {
      cantidad:document.querySelector("#f3 input[name='cantidad']").value,
    }; 
    const request = {
      method: 'PUT', 
      headers: cabeceras,
      body: JSON.stringify(payload),
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r => {
      print(r);
      document.querySelector("#f3 input[name='item']").value= '';
      document.querySelector("#f3 input[name='cantidad']").value= '';
      muestraCarrito();
    })
    .catch( error => printError(error) );
  }
  

  function borraItem (event) {
    event.preventDefault();
    const item= document.querySelector("#f4 input[name='item']").value;
    const url= `${base}/${carrito}/productos/${item}`;
    const payload= {}; 
    var request = {
      method: 'DELETE', 
      headers: cabeceras,
      body: JSON.stringify(payload),
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r => {
      print(r);
      document.querySelector("#f4 input[name='item']").value= '';
      muestraCarrito();
    })
    .catch( error => printError(error) );
  }
  

  function eliminaCarrito (event) {
    event.preventDefault();
    const url= `${base}/${carrito}`;
    const payload= {};
    var request = {
      method: 'DELETE', 
      headers: cabeceras,
      body: JSON.stringify(payload),
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r  => {
      print(r); 
      muestraCarrito();
    })
    .catch( error => printError(error) );
  }


  // Función de inicialización:
  function init () {
    let e= document.querySelector('#f0');
    e.addEventListener('submit',usaCarrito,false); 
    e= document.querySelector('#f1');
    e.addEventListener('submit',creaCarrito,false);
    e= document.querySelector('#f2');
    e.addEventListener('submit',nuevoItem,false);
    e= document.querySelector('#f3');
    e.addEventListener('submit',actualizaItem,false);
    e= document.querySelector('#f4');
    e.addEventListener('submit',borraItem,false);
    e= document.querySelector('#f5');
    e.addEventListener('submit',eliminaCarrito,false);
  }
    
  document.addEventListener('DOMContentLoaded',init,false);
</script>

</body>

</html>

El código anterior muestra cómo hacer con fetch peticiones con verbos de HTTP diferentes a GET, y que incluyen información tanto en las cabeceras como en el bloque de datos (payload).

6.3. Programación de servicios web en Node.js

Los servicios web se pueden programar en prácticamente cualquier lenguaje de programación existente hoy día. Para implementar el servicio web al que hemos accedido desde el cliente mostrado en la actividad anterior hemos usado JavaScript con Node.js y el framework para desarrollo de aplicaciones web Express.js. Lo siguiente es el código de la parte del servidor. Más abajo, después del código, se comentan sus principales elementos.

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'use strict';

const express = require('express');
const app = express();

// carga y ejecuta config.js
const config = require('./config.js');

// objeto global que referencia a la librería Knexx.js
var knex= null;

// inicializa Knex.js para usar diferentes bases de datos según el entorno:
function conectaBD () {
  if (knex===null) {
    var options;
    if (process.env.CARRITO_ENV === 'gae') {
      options= config.gae;
      console.log('Usando Cloud SQL (MySQL) como base de datos en Google App Engine');
    } else if (process.env.CARRITO_ENV === 'heroku') {
      options= config.heroku;
      console.log('Usando PostgreSQL como base de datos en Heroku');
    } else {
      options= config.localbd;
      console.log('Usando SQLite como base de datos local');
    }
    // La siguiente opción muestra la conversión a SQL de cada consulta:
    // options.debug= true;
    knex= require('knex')(options);
  }
}

// crea las tablas si no existen:
async function creaEsquema(res) {
  try {
    let existeTabla= await knex.schema.hasTable('carritos');
    if (!existeTabla) {
      await knex.schema.createTable('carritos', (tabla) => {
        tabla.increments('carritoId').primary();
        tabla.string('nombre', 100).notNullable();
      });
      console.log("Se ha creado la tabla carritos");
    }
    existeTabla= await knex.schema.hasTable('productos');
    if (!existeTabla) {
      await knex.schema.createTable('productos', (table) => {
        table.increments('productoId').primary();
        table.string('carrito', 100).notNullable();
        table.string('item', 100).notNullable();
        table.integer('cantidad').unsigned().notNullable();
      });
      console.log("Se ha creado la tabla productos");
    }
  }
  catch (error) {
    console.log(`Error al crear las tablas: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'error al crear la tabla; contacta con el administrador' });
  }
}

async function numeroCarritos() {
  let n= await knex('carritos').countDistinct('nombre as n');
  // the value returned by count in this case is an array of objects like [ { n: 2 } ]
  return n[0]['n'];
}

async function numeroItems(carrito) {
  let r= await knex('productos').select('item')
                                .where('carrito',carrito);
  return r.length;
}

async function existeCarrito(carrito) {
  let r= await knex('carritos').select('nombre')
                               .where('nombre',carrito);
  return r.length>0;
}

async function existeItem(item,carrito) {
  let r= await knex('productos').select('item')
                                .where('item',item)
                                .andWhere('carrito',carrito);
  return r.length>0;
}


// convierte el cuerpo del mensaje de la petición en JSON al objeto de JavaScript req.body:
app.use(express.json());

// middleware para descodificar caracteres UTF-8 en la URL:
app.use( (req, res, next) => {
  req.url = decodeURI(req.url);
  next();
});

// middleware para las cabeceras de CORS:
app.use( (req, res, next) => {
  res.header("Access-Control-Allow-Origin", "*");
  res.header('Access-Control-Allow-Methods', 'DELETE, PUT, GET, POST, OPTIONS');
  res.header("Access-Control-Allow-Headers", "content-type");
  next();
});


// middleware que establece la conexión con la base de datos y crea las 
// tablas si no existen; en una aplicación más compleja se crearía el
// esquema fuera del código del servidor:
app.use( async (req, res, next) => {
  conectaBD();
  await creaEsquema(res);
  next();
});


// crea un carrito:
app.post(config.app.base+'/creacarrito', async (req,res) => {
  try {
    let n= await numeroCarritos();
    if (n>=config.app.maxCarritos) {
      res.status(404).send({ result:null,error:'No caben más carritos; contacta con el administrador' });
      return;
    }
    let existe= true;
    while (existe) {
      var nuevo = Math.random().toString(36).substring(7);
      existe= await existeCarrito(nuevo);
    }
    var c= { nombre:nuevo };
    await knex('carritos').insert(c);
    res.status(200).send({ result:{ nombre:nuevo },error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se puede crear el carrito: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo crear el carrito' });
  }
});


// crea un nuevo item:
app.post(config.app.base+'/:carrito/productos', async (req, res) => {
  if (!req.body.item || !req.body.cantidad) {
    res.status(404).send({ result:null,error:'datos mal formados' });
    return;
  }
  try {
    let existe= await existeCarrito(req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`carrito ${req.params.carrito} no existente` });
      return;  
    }
    existe= await existeItem(req.body.item,req.params.carrito);
    if (existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`item ${req.body.item} ya existente` });
      return;
    }
    let n= await numeroItems(req.params.carrito);
    if (n>=config.app.maxProductos) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`No caben más productos en el carrito ${req.params.carrito}` });
      return;
    }
    var i= { carrito:req.params.carrito,item:req.body.item,cantidad:req.body.cantidad };
    await knex('productos').insert(i);
    res.status(200).send({ result:'ok',error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se puede añadir el item: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo añadir el item' });
  }
});


// lista los items de un carrito:
app.get(config.app.base+'/:carrito/productos', async (req, res) => {
  try {
    let existe= await existeCarrito(req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`carrito ${req.params.carrito} no existente` });
      return;  
    }
    let i= await knex('productos').select(['item','cantidad'])
                                  .where('carrito',req.params.carrito);
    res.status(200).send({ result:i,error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se puede obtener los productos del carrito: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo obtener los datos del carrito' });
  }
});


// lista los datos de un item:
app.get(config.app.base+'/:carrito/productos/:item', async (req, res) => {
  try {
    let existe= await existeCarrito(req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`carrito ${req.params.carrito} no existente` });
      return;  
    }
    existe= await existeItem(req.params.item,req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`item ${req.params.item} no existente` });
      return;
    }
    let i= await knex('productos').select(['item','cantidad'])
                                  .where('carrito',req.params.carrito)
                                  .andWhere('item',req.params.item);
    res.status(200).send({ result:i[0],error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se pudo obtener el item: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo obtener el item' });
  }
});


// modifica un item:
app.put(config.app.base+'/:carrito/productos/:item', async (req, res) => {
  if (!req.body.cantidad) {
    res.status(404).send({ result:null,error:'datos mal formados' });
    return;
  }
  try {
    let existe= await existeCarrito(req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`carrito ${req.params.carrito} no existente` });
      return;  
    }
    existe= await existeItem(req.params.item,req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`item ${req.params.item} no existente` });
      return;
    }
    await knex('productos').update('cantidad',req.body.cantidad)
                           .where('carrito',req.params.carrito)
                           .andWhere('item',req.params.item);
    res.status(200).send({ result:'ok',error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se pudo obtener el item: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo obtener el item' });
  }
});


// borra un item:
app.delete(config.app.base+'/:carrito/productos/:item', async (req, res) => {
  try {
    let existe= await existeCarrito(req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`carrito ${req.params.carrito} no existente` });
      return;  
    }
    existe= await existeItem(req.params.item,req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`item ${req.paramsº.item} no existente` });
      return;
    }
    await knex('productos').where('carrito',req.params.carrito).andWhere('item',req.params.item).del();
    res.status(200).send({ result:'ok',error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se pudo obtener el item: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo obtener el item' });
  }
});


// borra un carrito:
app.delete(config.app.base+'/:carrito', async (req, res) => {
  try {
    let existe= await existeCarrito(req.params.carrito);
    if (!existe) {
      res.status(404).send({ result:null,error:`carrito ${req.params.carrito} no existente` });
      return;  
    }
    await knex('productos').where('carrito',req.params.carrito)
                           .del();
    await knex('carritos').where('nombre',req.params.carrito)
                          .del();
    res.status(200).send({ result:'ok',error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se pudo encontrar el carrito: ${error}`);
    res.status(404).send({ result:null,error:'no se pudo encontrar el carrito' });
  }
});


// borra toda la base de datos:
app.get(config.app.base+'/clear', async (req,res) => {
  try {
    await knex('productos').where('carrito',req.params.carrito)
                           .del();
    await knex('carrito').where('nombre',req.params.carrito)
                         .del();
    res.status(200).send({ result:'ok',error:null });
  } catch (error) {
    console.log(`No se pudo borrar la base de datos: ${error}`);
  }
});


const path = require('path');
const publico = path.join(__dirname, 'public');
// __dirname: directorio del fichero que se está ejecutando

app.get(config.app.base+'/', (req, res) => {
  res.status(200).send('API web para gestionar carritos de la compra');
});

app.get(config.app.base+'/ayuda', (req, res) => res.sendFile(path.join(publico, 'index.html')));

app.use('/', express.static(publico));

const PORT = process.env.PORT || 5000;
app.listen(PORT, function () {
  console.log(`Aplicación lanzada en el puerto ${ PORT }!`);
});

Express es un módulo de Node.js que permite definir APIs de forma sencilla. La función de Node.js require carga un módulo (de forma similar a los import o include de otros lenguajes) y devuelve un objeto que representa los elementos que exporte el módulo.

Nota

En este caso, Express exporta una función de inicialización que permite usar el resto de funciones. El código de Express contendrá unas líneas similares a estas:

module.exports = createApplication;

function createApplication() {
  ...
  var app= ...
  app.init();
  return app;
}

El código registra o enlaza (llamando a app.use) varias funciones de middleware, que serán invocadas incondicionalmente por el framework secuencialmente (en el orden en que aparecen en el código) para cada petición y que se encargan de diversos aspectos:

  • el middleware express.json, ya incluido en Express, analiza el JSON de los bloques de datos de las peticiones y crea el objeto de JavaScript correspondientes en req.body;

  • el resto de funciones de middleware que se registran en este código llamando a app.use las definimos nosotros: la primera de ellas descodifica los caracteres que usen la notación por ciento (véase una actividad anterior en este tema); la siguiente añade a la respuesta las cabeceras necesarias para permitir peticiones CORS (como veremos más adelante); la última establece la conexión con el gestor de base de datos (como se comenta más abajo).

Todas estas funciones de middleware son llamadas por Express con tres parámetros convenientemente inicializados: un objeto que representa la solicitud (llamado req en nuestro código), un objeto que representa la respuesta que se devolverá al cliente (res en el código) y un objeto que representa la siguiente función de middleware (next en el código); cada función de middleware ejecuta un determinado código (que normalmente consultará o modificará los objetos req o res) y llama a la siguiente función de middleware, excepto cuando se desea acabar inmediatamente el ciclo petición-respuesta y mandar una respuesta al cliente con la función res.send (porque la respuesta está lista o porque se detecta algún error como ocurre en la función creaEsquema). La siguiente función de middleware recibirá sendas referencias a los mismos objetos de solicitud y respuesta que la actual función puede haber modificado. Aunque es más habitual ir modificando el objeto de la respuesta (con valores que finalmente se devolverán al cliente), en ocasiones puede ser de interés modificar datos de la petición (como en nuestra función de middleware que descodifica la URL).

El código principal de la aplicación está formado por una serie de llamadas a los métodos get, post, put y delete, que registran o enlazan funciones de middleware adicionales sobre el objeto de la aplicación; estas funciones se conocen también como funciones manejadoras o de callback, y definen el enrutamiento vinculado con las peticiones en función de su verbo y su URL. Cada petición se realiza con un verbo de HTTP y un URL concreto (a la combinación de ambos se le conoce como endpoint). Estas funciones de middleware, por tanto, no se ejecutan sistemáticamente para cada petición, sino solo cuando la URL y el verbo de la petición casan con el método y ruta indicados.

Nota

Express añade automáticamente algunas cabeceras a la respuesta. Por ejemplo, si usamos un objeto de JavaScript como argumento de la llamada a send, los datos se convierten a JSON y la cabecera Content-Type se establece a application/json; charset=utf-8.

Los diferentes métodos de enrutamiento permiten indicar la ruta del recurso como, por ejemplo, /:carrito/productos. Observa cómo una subcadena del URL que comienza por el carácter de dos puntos (por ejemplo, :item) no se interpreta literalmente, sino que la subcadena real puesta en el URL de la llamada se usa para dar valor a un atributo del objeto req.params ( en ese caso, req.params.item). A los atributos de los datos en JSON que aparecen en el bloque de datos (payload) de la petición nos podemos referir mediante el objeto req.body, como ya hemos comentado. A los atributos pasados en el propio URL tras el carácter de interrogación se puede acceder mediante el objeto req.query.

Si una función de middleware no va a llamar a otra función de middleware posterior (porque devuelve la respuesta al servidor usualmente), no es necesario que declare el tercer parámetro (el que hemos llamado next en otros sitios de nuestro código) en la lista de parámetros del manejador.

Atención

Ten en cuenta que el orden en que se registran las funciones de middleware es relevante porque define el orden en que Express las irá llamando. Si el URL de una petición casa con dos rutas registradas (por ejemplo, el URL /listado/clientes casa tanto con /:id/clientes como con /listado/:id), pero en la función de middleware de la primera no se llama a next, entonces la segunda función de middleware no será invocada. Express invoca únicamente a la primera función de middleware válida; si se invocan más funciones es porque cada una llama a la siguiente a través del tercer parámetro.

Nota

La función de middleware express.static, ya definida en el framework, permite indicar un directorio que contiene recursos estáticos (una imagen o una hoja de estilo, por ejemplo) a los que puede acceder el cliente. En nuestro código se llama a app.use para vincular dicha función a la ruta raíz y poder servir desde ella los archivos incluidos en la carpeta public. El argumento de express.static se interpreta, por defecto, como un directorio relativo al directorio actual. Normalmente nos interesará especificar la ruta absoluta, lo que se consigue añadiéndole como prefijo el contenido de la variable global de Node.js __dirname, que contiene la ruta absoluta del fichero de JavaScript que se está ejecutando.

6.3.1. Interfaz común de acceso a bases de datos

Como queremos que nuestra aplicación web pueda funcionar en distintas plataformas y estas usan distintos gestores de bases de datos (Heroku permite usar PostgreSQL, Google Cloud Platform permite usar MySQL, y en modo local vamos a usar una base de datos ligera mediante SQLite para hacer pruebas), nos interesa no tener que escribir código diferente para cada sistema de base de datos. Node.js no tiene un equivalente exacto a, por ejemplo, la tecnología JDBC de Java, pero el paquete Knex.js (pronunciado como konnex) se acerca bastante al permitirnos interactuar con diferentes gestores de bases de datos con una interfaz única. Con Knex.js usaremos funciones para construir las consultas a la base de datos que serán transformadas internamente en instrucciones SQL; las peticiones a la base de datos son asíncronas y se gestionan mediante promesas o mediante callbacks. Las funciones que a este respecto se usan en el código son bastante autoexplicativas y es muy sencillo deducir cuál es su transformación en SQL. Por ejemplo, las líneas de código:

let i= await knex('productos').select(['item','cantidad'])
                              .where('carrito',req.params.carrito)
                              .andWhere('item',req.params.item);

generan una petición SQL como la siguiente:

select `item`, `cantidad` from `productos` where `carrito` = ? and `item` = ?

Knex.js realiza las consultas a la base de datos de forma asíncrona de manera que nuestro código pueda seguir ejecutándose mientras el gestor de bases de datos devuelve un resultado. Por ello, la mayoría de métodos que invoquemos (como select en el fragmento anterior) devolverán una promesa; pero si es así, ¿dónde está la llamada al método then correspondiente? El pequeño fragmento de código anterior y el código completo del servidor de esta actividad usan una palabra reservada de JavaScript (await) que no conocíamos. Vamos a ver a continuación, como por medio de ella podemos simplificar la escritura de código que usa promesas y se hace innecesario el uso de los métodos then y catch.

6.3.2. Async/await

Las promesas de la API Fetch son, como hemos visto, una forma muy conveniente de gestionar peticiones a un servidor, pero cuando la llamada a un servicio web depende del resultado de una llamada anterior a otro servicio web y este anidamiento se va haciendo más y más complejo, la escritura del código puede ser dificultosa y afectar negativamente a su legibilidad. Para simplificarlo, entre otros motivos, se añadieron a JavaScript los modificadores async y await.

Una función anotada con async siempre devuelve una promesa. Si la función ya devuelve una promesa, el intérprete no tiene más que hacer. Si devuelve otro tipo de valor, el intérprete crea una promesa que se resuelve (se cumple) directamente con el valor devuelto. Si la función asíncrona lanza una excepción, esta se envuelve en una promesa incumplida.

Observa cómo la siguiente función devuelve una promesa:

1
2
3
4
5
async function foo() {
  return 1;
}

foo().then(console.log); // imprime 1

Nota

Asegúrate de que entiendes por qué en el código anterior foo().then(console.log) es una versión más corta que la equivalente foo().then(x => console.log(x)).

Dentro de una función asíncrona pueden aparecer cualquier número de expresiones await (estas expresiones, de hecho, solo pueden aparecer dentro de funciones async). Una expresión await va seguida de un objeto de tipo promesa; al llegar a ella el intérprete de JavaScript pausa la ejecución de la función asíncrona y espera a que la promesa se resuelva para continuar con la ejecución. Mientras tanto, otras funciones que estén esperando en la cola de callbacks serán atendidas como procede. El uso de async, por tanto, constituye una sintaxis alternativa, más elegante y legible, al uso de promesa.then.

El código que vimos que accedía con Fetch a la API de películas del Studio Ghibli quedaría de la siguiente manera con async y await:

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async function ghibli() {
  let s= "";
  try {
    let response= await fetch('https://ghibliapi.herokuapp.com/films/');
    if (!response.ok) {
      throw new Error(response.statusText);
    }
    let responseAsObject= await response.json();
    for (var i=0; i<responseAsObject.length;i++) {
      s+= responseAsObject[i].title+"; ";
    }
    return s;
  } catch(error) {
    console.log('Ha habido un problema: ', error);
  }
  return s;
}

async function print() {
  var resultado= document.querySelector("#results");
  resultado.textContent= await ghibli();
}

print();

Si una promesa se cumple, entonces await promesa devuelve el resultado (que aquí asignamos a las variables response y responseAsObject). Si la promesa no se cumple, se lanzará automáticamente una excepción en ese punto que podremos capturar dentro de un bloque try..catch; en el ejemplo anterior hay tres posibles motivos por los que se puede terminar ejecutando el código del bloque catch: la excepción lanzada explícitamente con throw y los incumplimientos de las promesas de fetch (cuando no se puede conectar con el servidor) o de json (cuando el bloque de datos de la respuesta del servidor no puede convertirse en un objeto de JavaScript).

Volviendo al código que usa Knex.js, las siguientes dos líneas de código son equivalentes, pero la segunda sintaxis nos permitirá escribir código más limpio cuando tengamos consultas encadenadas a la base de datos (como ocurre en muchos puntos de la API del carrito):

1
2
3
knex.table('users').first('id', 'name').then(function(row) {console.log(row);});

console.log(await knex.table('users').first('id', 'name'))

Hazlo tú ahora

Tras analizar y entender el código anterior, tanto el del lado del cliente como el del servidor, estudia el vídeo en el que se realiza una traza de su ejecución: parte 1-1.

6.4. Configuración del entorno de trabajo para ejecutar localmente una aplicación web

En esta actividad se explica cómo configurar el entorno de trabajo para poder lanzar aplicaciones web escritas en Node.js que usan una base de datos SQLite3. Se ofrecen dos vías: una rápida que permite instalar todos los programas necesarios con un script para Linux y otra que requiere ir instalándolos uno a uno.

6.4.1. Instalación rápida en Linux

El sistema operativo oficial en esta asignatura es Linux. Puedes utilizar otros sistemas operativos para desarrollar, pero tendrás que solucionar tú mismo los problemas relacionados con la configuración del entorno de trabajo que te encuentres. Las instrucciones que siguen son para el sistema operativo Linux, pero es muy probable que las puedas ignorar si usas el fichero dai-bundle-dev para instalar los programas necesarios. Para ello, descarga el fichero, descomprímelo y ejecuta el script install.sh.

Puedes editar el fichero para indicar qué programas quieres instalar. El script solo instala Node.js por defecto. Comprueba si tienes instalado sqlite3 en tu ordenador para saber si lo necesitas y pon a true la variable correspondiente en caso negativo. El script también permite instalar el SDK de Google Cloud Platform, que usaremos más adelante.

El script, además, funciona sin problemas en el sistema Linux instalado en los ordenadores de los laboratorios, donde SQLite3 ya está instalado.

Si todo ha ido bien, puedes saltar el siguiente apartado y pasar a ejecutar directamente la aplicación del carrito como se comenta en «Prueba de la aplicación del carrito».

6.4.2. Instalación paso a paso

Comienza instalando Node.js, el entorno que te permitirá ejecutar programas en JavaScript fuera del navegador. Las instrucciones para cada sistema operativo son diferentes. Para el caso de Linux, la instalación se puede realizar fácilmente sin necesidad de tener privilegios de administrador descargando uno de los paquetes disponibles en la web de Node.js.

Nota

Si tu distribución de Linux tiene ya instalada una versión muy antigua de Node.js es recomendable que la quites antes de tu sistema con:

sudo apt-get remove nodejs

Este curso vamos a usar la versión 12 de Node.js. Descárgala con:

curl -O https://nodejs.org/download/release/v12.13.1/node-v12.13.1-linux-x64.tar.gz

Descomprime el fichero anterior en tu directorio raíz:

tar xzf node-v12.13.1-linux-x64.tar.gz -C $HOME

Añade el directorio bin a la variable PATH del sistema:

echo 'export PATH=$HOME/node-v12.13.1-linux-x64/bin:$PATH' >> $HOME/.bashrc

Abre un nuevo terminal para que el nuevo valor de la variable de entorno PATH se aplique. Ahora deberías poder ver la versión de Node.js instalada con:

node -v

La aplicación del carrito usa en modo local el gestor de base de datos ligero SQLite3 para no depender de gestores más complejos. Cuando la aplicación se despliegue en la nube (un poco más adelante lo haremos en Heroku y, posteriormente, en Google Cloud Platform), usará otros gestores de bases de datos, lo que explica las diferentes opciones dentro de la función conectaBD. Comprueba si ya tienes SQLite instalado ejecutando sqlite3 desde la línea de órdenes. Si no lo tienes, para el caso de Linux puedes descargar este fichero:

curl -O https://www.sqlite.org/2019/sqlite-tools-linux-x86-3300100.zip

Descomprime el fichero anterior en tu directorio raíz y añade el nuevo directorio a la variable PATH del sistema:

unzip -q sqlite-tools-linux-x86-3300100.zip -d $HOME
echo 'export PATH=$HOME/sqlite-tools-linux-x86-3300100:$PATH' >> $HOME/.bashrc

Abre un nuevo terminal para que el nuevo valor de la variable de entorno PATH se aplique.

Los binarios de SQLite están compilados para 32 bits, por lo que es posible que necesites instalar algunas librerías adicionales de 32 bits, ya que tu sistema es proablemente de 64 bits; la siguiente orden es para Ubuntu:

sudo apt-get install libc6-i386 lib32z1

Ahora deberías poder ver la versión de SQLite3 instalada con:

sqlite3 -version

6.4.3. Prueba de la aplicación del carrito

A continuación, descarga el código del cliente y del servidor de la aplicación del carrito; clona para ello el repositorio de la asignatura haciendo:

git clone https://github.com/jaspock/dai2021.git

Entra en el directorio code/carrito y ejecuta:

npm install
node app.js

La primera línea instala en la carpeta node_modules todas las dependencias indicadas en el fichero package.json. La segunda línea lanza el motor de JavaScript sobre el fichero indicado. Como este fichero contiene una aplicación web escrita con el framework Express, este la ejecuta sobre un puerto local, por lo que podremos acceder a ella abriendo en el navegador una dirección como localhost:5000 o similar.

Nota

Si quisieras usar un nuevo paquete en tu aplicación (lo que probablemente no ocurrirá en esta asignatura), deberías ejecutar:

npm install paquete

donde paquete es el nombre del nuevo módulo; esta orden instala el nuevo módulo en la carpeta node_modules y, además, añade la línea adecuada al fichero package.json.

Nota

Observa la sección scripts del fichero package.json. Allí puedes definir diversas maneras de arrancar tu aplicación con diferentes configuraciones. En este caso, solo hay una entrada start que te permitiría lanzar también tu aplicación haciendo:

npm start

6.4.4. Depuración y prueba de la aplicación

Si deseas depurar el código del servidor en modo local puedes usar el editor de texto Visual Studio Code. Abre con él el fichero app.js y selecciona Run / Start debugging. Puedes definir puntos de ruptura haciendo click en el borde de la línea de código oportuna.

Suele ser útil también poder ver un informe detallado de qué rutas puede procesar Express y qué hace con cada petición que llega; para ello puedes lanzar el servidor en modo depuración en Linux con:

DEBUG=express:* node app.js

Para depurar la aplicación cuando esta se encuentra desplegada en la nube, se necesitan algunas instrucciones adicionales. En el caso de nuestra aplicación, como el código que se ejecuta en localhost o en la nube es prácticamente el mismo, si la aplicación funciona en local, apenas deberían aparecer problemas en la nube.

Nota

Ten en cuenta que el código de JavaScript que se ejecuta en el navegador se seguirá depurando desde las Chrome DevTools. Durante la depuración de la aplicación irás alternando entre el navegador y Visual Studio Code según se esté ejecutando el código del lado del cliente o del servidor, respectivamente.

Al ejecutar la aplicación en modo local se usa el gestor de base de datos SQLite, que almacena la base de datos en un fichero indicado como opción de inicialización a Knex.js (en nuestra aplicación el fichero se indica en config.js). Si quieres borrar toda la base de datos para empezar de cero, basta con que borres ese fichero, que será creado de nuevo la siguiente vez que Knex.js quiera acceder a él.

Si quieres, realizar consultas a la base de datos local desde un cliente de SQL puedes hacer desde la línea de órdenes:

sqlite3 <ficheroBD>

donde has de indicar como argumento el nombre del fichero de la base de datos (si no has editado los ficheros de configuración del carrito se llamará midb.sqlite). Desde dentro del cliente puedes ejecutar instrucciones como:

.tables

para ver las tablas de la base de datos o:

select * from productos;

para consultarlas.

Por último, si añades a la inicialización de Knex.js la propiedad debug:true se mostrará el equivalente en SQL de cada operación realizada con la librería.

6.5. Modificación de la API REST

En esta actividad, vas a realizar una pequeña modificación a la API del carrito y a la aplicación web que la utiliza. El desarrollo lo realizarás en tu máquina y, cuando hayas comprobado que todo funciona correctamente, lo subirás en la siguiente actividad a un servidor de aplicaciones en la nube.

Consejo

Si vas a desarrollar frecuentemente con Node.js, te vendrá bien utilizar la herramienta nodemon, que evita que tengas que matar y volver a lanzar el servidor local cada vez que hagas un cambio en la aplicación.

Para utilizar nodemon mientras depuras desde Visual Studio Code, has de instalar globalmente el programa con npm install -g nodemon. A continuación, abre desde el editor de texto el directorio donde se almacena la aplicación web y abre el código del servidor. En la vista de Run de la izquierda, pincha en create a launch.json file y selecciona el entorno Node.js. En el fichero launch.json que se te abre, pulsa el botón Add configuration… y selecciona Node.js: Nodemon setup y graba el fichero. Finalmente, en el menú desplegable de la parte superior de la vista Run escoge nodemon y lanza la aplicación en modo depuración desde el menú Run.

Hazlo tú ahora

Modifica la parte del cliente y del servidor de la aplicación del carrito para que junto con la cantidad se pueda añadir el precio unitario de cada item. Necesitarás instalar en tu sistema Node.js y el gestor de base de datos SQLite3; sigue para ello los pasos detallados en la actividad «Configuración del entorno de trabajo para ejecutar localmente una aplicación web». Salvo que uses nodemon, como se ha comentado antes, tendrás que matar y relanzar el servidor para que se apliquen los cambios. Como siempre, tendrás que recargar la página en el navegador siempre que realices algún cambio en el código del cliente.

6.6. Despliegue de la aplicación web en Heroku

Cuando tengas la aplicación lista en modo local, puedes desplegarla en la plataforma en la nube de Heroku como sigue. Copia para empezar la carpeta dai2021/code/carrito en otra ubicación de tu sistema. Al copiar la carpeta a una ubicación diferente haces que su contenido no esté ligado al repositorio de Github, ya que para desplegar la aplicación en Heroku necesitas vincularla a otro repositorio.

Instala el cliente de línea de órdenes (CLI, por command-line interface) de Heroku con las instrucciones de esta página. En el caso de Linux basta con descargar el fichero con los binarios, descomprimirlo y añadir la carpeta bin a la variable PATH del sistema:

curl -O https://cli-assets.heroku.com/heroku-linux-x64.tar.gz
tar xzf heroku-linux-x64.tar.gz -C $HOME
echo 'export PATH=$HOME/heroku/bin:$PATH' >> $HOME/.bashrc

Si tienes permisos de administrador puedes instalar de forma alternativa el cliente de línea de órdenes de Heroku en Ubuntu con:

sudo curl https://cli-assets.heroku.com/install.sh | sh

o alternativamente:

sudo snap install --classic heroku

Continúa ahora configurando tu proyecto haciendo:

git init
git add .
git commit -m "cambios"

Con lo anterior, se crea un repositorio con los ficheros del proyecto, que podrás subir (push) a Heroku. Crea una cuenta en la web de Heroku e identifícate en el cliente de línea de órdenes ejecutando:

heroku login

Crea un proyecto en la nube haciendo:

heroku create --region eu

Desde este momento ya podrás desplegar la aplicación con:

git push heroku master

Nota

Heroku puede, en principio, leer del fichero app.json datos como el gestor de base de datos a utilizar o el valor de ciertas variables de entorno que estarán definidas en el entorno de producción, pero en el momento de escribir esto no funciona. Por ello, has de configurar estos aspectos de tu aplicación ejecutando lo siguiente desde la línea de órdenes:

heroku addons:create heroku-postgresql:hobby-dev
heroku config:set CARRITO_ENV=heroku

Si ejecutas heroku config podrás ver que ahora hay dos variables de entorno: CARRITO_ENV y DATABASE_URL.

Finalmente, abre la aplicación en el navegador con:

heroku open

Puedes estudiar los mensajes de actividad emitidos a la consola por tu aplicación implementada en Heroku con:

heroku logs

Para verlos conforme se van produciendo:

heroku logs --tail

Si haces cambios en la aplicación, basta con repetir estos pasos para actualizar la aplicación en Heroku:

git add .
git commit -m "cambios"
git push heroku master

Finalmente, puedes usar el panel de control de tu aplicación en Heroku para acceder a ciertas opciones adicionales de configuración. Por otro lado, en el panel de control de la base de datos PostgreSQL puedes visitar la sección Dataclips para poder ver las tablas de tu base de datos y lanzar consultas SQL sobre ellas.

6.7. La política del mismo origen y el estándar CORS

Todos los navegadores implementan una restricción conocida como política del mismo origen (en inglés, same-origin policy), un concepto de seguridad existente desde la época de Netscape 2.0 para peticiones basadas en XHR o en la API Fetch. Esta política impide por defecto que desde un script bajado de un determinado servidor se realicen peticiones a servicios web disponibles en un servidor con un dominio diferente. Permitir este tipo de accesos abre la puerta a toda una serie de potenciales problemas: por ejemplo, MaliciousSite.com usa los servicios web de la web de MyBank.com (en la que el usuario tiene sesión abierta en otra pestaña del navegador) para obtener información confidencial; los servicios web de MyBank.com devuelven la información solicitada porque el usuario está autenticado y la cookie de autenticación es enviada por el navegador junto con la petición; el script con origen MaliciousSite.com puede ahora compartir esta información con otros servidores.

Si la política del mismo origen no pudiera evitarse, muchas aplicaciones web que usan servicios web de terceros desde el cliente no podrían existir o deberían implementar un proxy a dichos servicios web en su propio servidor (es decir, el cliente realizaría una petición a su servidor y desde este, donde ya no existe la restricción del mismo origen al no haber navegador ni riesgos, se realizaría la petición al servidor de terceros). Por ello, los navegadores permiten bajo determinadas condiciones que estos accesos puedan realizarse. En particular, la técnica estándar CORS (cross-origin resource sharing) utiliza la cabecera Origin (que es añadida por el navegador y no puede modificarse desde JavaScript) en la petición para informar al servidor del origen del código que está haciendo la solicitud. El servidor puede autorizar o denegar entonces el acceso añadiendo a la respuesta un valor adecuado en la cabecera Access-Control-Allow-Origin; si el valor de esta última cabecera en la respuesta coincide con el valor de Origin en la petición o si toma un valor como *, entonces el navegador autoriza el acceso.

Nota

Para algunos tipos de peticiones, como las de tipo PUT o DELETE y, en ocasiones, dependiendo de las cabeceras empleadas, también GET o POST, el navegador realiza (no entraremos a analizar los motivos, aunque tienen que ver con no hacer que el servidor modifique su estado ante una petición que no se va a aceptar) una comunicación previa con el servidor (usando el verbo OPTIONS) para realizar algunas comprobaciones pre-vuelo (pre-flight). En esta petición, el navegador añade, además, de Origin, la cabecera Access-Control-Request-Method con el verbo para el que se desea realizar la petición posterior y Access-Control-Request-Headers con las cabeceras que se emplearán en dicha petición. El servidor contesta incluyendo en la respuesta las cabeceras Access-Control-Allow-Origin, Access-Control-Allow-Methods (verbos admitidos, en forma de lista de verbos separados por comas) y Access-Control-Allow-Headers (cabeceras de HTTP admitidas); si los valores permitidos son compatibles con la petición a realizar, esta se lleva finalmente a cabo por parte del navegador.

Aunque no es fácil engañar al servidor modificando el valor enviado por el navegador en la cabecera Origin, debe tenerse en cuenta que el propósito de CORS no es el de hacer un sitio web más seguro; si el servidor devuelve datos privados, es necesario usar cookies o tokens de validación, por ejemplo.

Hazlo tú ahora

En una actividad anterior tienes un ejemplo de acceso a un servicio (el de información sobre las películas del estudio Ghibli) que usa CORS. Estúdialo con ayuda de las herramientas para desarrolladores del navegador comprobando las cabeceras. Estudia también una petición vía Fetch a un servidor que no soporte CORS, como el de esta API de días festivos.

Importante

Finalmente, es importante resaltar que estas restricciones afectan a los servicios web a los que se intenta acceder desde un navegador. Una aplicación de escritorio o un programa ejecutándose en un servidor no tienen estas restricciones.

6.7.1. Peticiones CORS

Hazlo tú ahora

La API REST del carrito soporta peticiones Fetch realizadas desde programas en JavaScript descargados de dominios diferentes al dominio en el que está ubicada la API. Para comprobarlo, abre el fichero carrito.html desde un servidor web local; recuerda cambiar antes la variable base de JavaScript para que apunte al correspondiente endpoint de la API que se está ejecutando en otro puerto u otro servidor (el de Heroku, por ejemplo). Estudia el middleware del código del servidor que gestiona la respuesta.

Para lanzar el cliente desde un servidor web local, si tienes Python 2 instalado, ejecuta desde el directorio donde está carrito.html una de las dos siguientes órdenes:

python -m SimpleHttpServer
python2 -m SimpleHttpServer

Si tienes Python 3 instalado en tu sistema, ejecuta desde el directorio donde está carrito.html una de las dos siguientes órdenes:

python -m http.server
python3 -m http.server

El servidor te informará del puerto en localhost desde el que puedes acceder al contenido del directorio. Realiza peticiones desde la aplicación web del carrito y analiza las cabeceras relacionadas con CORS de la petición y la respuesta. Observa cómo las peticiones de tipo GET, POST, PUT o DELETE realizan aquí una comprobación pre-vuelo con el verbo OPTIONS. Modifica el cliente para que envíe una cabecera adicional no convencional como Authorization y observa cómo la respuesta del servidor hace que la petición falle al no devolver el servidor el nombre de la cabecera en la lista devuelta en Access-Control-Allow-Headers.

6.8. Autenticación de usuarios

Una componente importante de la mayoría de aplicaciones web es la que permite que los usuarios se identifiquen o autentiquen en la aplicación y puedan gestionar así sus propios datos. La gestión de cuentas de usuario requiere un esfuerzo adicional (validación de cuentas de correo electrónico, almacenamiento seguro de las contraseñas, gestión de ataques cibernéticos, olvidos de contraseña, etc.) que podemos delegar en servicios de terceros como Facebook Login o Google Sign-in; este último será el que usaremos en esta actividad. De esta forma, el usuario se identifica en una ventana del navegador vinculada a un URL de Google y autoriza a nuestra aplicación a acceder a cierta información de su perfil (nombre y correo electrónico, por ejemplo) sin compartir el resto de sus datos (o permitiendo el acceso a un subconjunto de ellos, como, por ejemplo, los ficheros almacenados en una carpeta de Google Drive).

Nota

Esta actividad solo es necesaria este curso si vas a implementar la parte de la práctica 4 relacionada con la identificación de usuarios. Si no es así, puedes ignorar el resto, salvo que tengas curiosidad en aprender cómo se hace.

El primer paso para que una aplicación pueda acceder al servicio de identificación de Google Sign-in es obtener las credenciales adecuadas que nos permitan obtener el id del cliente, una secuencia de caracteres que necesitamos para poder usar el servicio desde el código JavaScript del navegador y desde el código en Node.js del servidor. Para ello accede en la consola web de Google Cloud Platform a la opción Credenciales dentro del menú APIs y servicios. Elige crear una credencial de tipo ID de cliente de OAuth. Serás redirigido en primer lugar a la configuración de la pantalla de consentimiento de OAuth: indica como usuarios objetivo a usuarios externos y luego aporta solo los datos obligatorios (nombre de la aplicación y tu dirección de correo electrónico de gcloud.ua.es). De vuelto a la pantalla de credenciales, elige de nuevo crear una credencial de tipo ID de cliente de OAuth. En la nueva pantalla, escoge web como tipo de aplicación, introduce un nombre para la aplicación, y en Orígenes de JavaScript autorizados indica los URLs desde los que harás peticiones: normalmente, indicarás un URL del tipo http://localhost:5000 para cuando la aplicación se lance en local y uno del tipo https://proyecto-10002.appspot.com/ para cuando se despliegue en un servidor en la nube. No has de indicar nada en la sección URIs de redirección autorizados. Con esta información, ya podrás obtener el id del cliente.

A continuación se describe una aplicación sencilla que permite que el usuario se identifique en el navegador con su cuenta de Google. La aplicación completa está en la carpeta code/gsignin del repositorio de la asignatura . Tras la autenticación, el código puede obtener una serie de datos del usuario entre los que es especialmente relevante el token id, que será el dato que se enviará al servidor y del que este extraerá un id del usuario que será el que se almacenará en las bases de datos para indicar el usuario asociado a un registro dado. Observa que no se envía al servidor un dato como la dirección de correo electrónico para usarlo como identificador del usuario porque podría cambiar en algún momento del futuro. Tampoco se le envía el id del usuario, sino un token más largo que codifica diferentes datos, incluyendo el id del usuario. Este token deberá ser validado por el servidor antes de dar por bueno el id que incluye.

Este es el código de la parte del cliente:

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<!doctype html>
<!-- Ejemplo de uso de la API de autenticación de Google Sign-in -->
<html lang="es">
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <title>Autenticación de usuarios</title>

  <style>
    * {
      margin: 0;
      padding: 0;
    }
    .visible {
      display: inline;
    }
    .invisible {
      display: none;
    }
    #info {
      margin-left: 10px;
      margin-top: 10px;
    }
    #info p {
      margin-bottom: 5px;
      font-size: 90%;
      font-family: monospace;
    }
    section {
      margin-top: 15px;
      margin-bottom: 15px;
    }
    body {
      margin: 10px;
    }
  </style>
</head>
<body>

  <h1>Autenticación de usuarios con Google Sign-in</h1>

  <section>
    <form id="f0">
      <label>Mensaje:
        <input type="text" name="mensaje" required>
      </label>
      <button>Envía</button>
    </form>
  </section>

  <section>
    👤 <span id="usuario"></span>
    <button id="entrar" class="entrar" class="invisible">Identificarse</button>
    <button id="salir" class="invisible">Salir</button>
  </section>

  <section id="panel">
    <div>Información de autenticación:<div id="info"></div></div>
  </section>

  <!-- Librería para usar Google Sign-in -->
  <script src="https://apis.google.com/js/platform.js?onload=initGoogleAPI" async defer></script>

<script>

  const base="/mensajes"; // endpoint
  const cabeceras= {
    'Content-Type': 'application/json',
    'Accept': 'application/json',
  }

  // envía una petición al servidor con el texto del mensaje y el token id en la cabecera 'Authorization'
  function envíaMensaje(event) {
    event.preventDefault();  // evita que se recargue la página
    const url= `${base}/nuevomensaje`;
    const payload= {
      texto:document.querySelector("#f0 input[name='mensaje']").value,
    };
    const request = {
      method: 'POST', 
      headers: cabeceras,
      body: JSON.stringify(payload),
    };
    fetch(url,request)
    .then( response => response.json() )
    .then( r => {
      printInfo(`respuesta del servidor: ${JSON.stringify(r)}`);
      document.querySelector("#f0 input[name='mensaje']").value= '';
    })
    .catch( error => printInfo(`problema de conexión: ${error}`) );
  }

  function loginFirst (event) {
    event.preventDefault();
    alert("Identifícate antes de usar la aplicación")
  }

  // función de inicialización:
  function initApp () {
    let e= document.querySelector('#f0');
    // si no hay token id, el manejador es 'loginFirst'; si no, usa 'envíaMensaje'
    e.addEventListener('submit',e => id_token?envíaMensaje(e):loginFirst(e),false);
    e= document.querySelector("#salir");
    e.addEventListener('click',signOut,false);
  }

  document.addEventListener('DOMContentLoaded',initApp,false);

  // ---- código que se encarga de la identificación del usuario

  var id_token= null; // token a enviar al servidor

  // id de cliente obtenido en la consola web de Google Cloud Platform:
  const clientId= 'SUSTITUIR POR El CLIENT_ID OBTENIDO EN GOOGLE CLOUD!!!!!!';

  // muestra el mensaje en la página web junto con la hora:
  function printInfo (c) {
    let addZero= (x, n) => { while (x.toString().length < n) x = '0' + x; return x; }
    let d = new Date();
    let h = addZero(d.getHours(),2);
    let m = addZero(d.getMinutes(),2);
    let s = addZero(d.getSeconds(), 2);
    let ms = addZero(d.getMilliseconds(), 3);

    let e= document.querySelector('#info');
    e.innerHTML+= `<p>${h}:${m}:${s}:${ms}: ${c}</p>`;
  }

  // función que se invoca cuando la librería de Google está cargada; el nombre de esta función
  // se pasa como parámetro al elemento script:
  function initGoogleAPI() { 
    // inicializa el objeto GoogleAuth:
    gapi.load('auth2', function(){
      auth2 = gapi.auth2.init({
          client_id: clientId,
          scope: 'profile email'
      });

      const func= 'initGoogleAPI';
      printInfo(`${func}: valor de isSignedIn: ${auth2.isSignedIn.get()}`);

      document.querySelector('#usuario').textContent= '';
      // al principio se muestra el botón de identificación y se oculta el de cerrar sesión:
      document.querySelector('#salir').classList.add('invisible');
      document.querySelector('#entrar').classList.remove('invisible');

      // registra el botón que permite iniciar el proceso de autenticación y los funciones
      // callback correspondientes:
      auth2.attachClickHandler('entrar', {}, onSuccessSignIn, onFailureSignIn);

      // registra la función callback que se invoca cuando cambia el estado de logueado/no logueado del usuario:
      auth2.isSignedIn.listen(signinChanged);

      // registra la función callback que se llama cada vez que cambia el valor de currentUser:
      auth2.currentUser.listen(userChanged);
    });
  }

  // se ejecuta cuando cambia el estado de login del usuario:
  var signinChanged = function(val) {
    const func= 'signinChanged';
    printInfo(`${func}: el nuevo estado es ${val}`);
    if (val) {
      printInfo(`${func}: autenticado como ${auth2.currentUser.get().getBasicProfile().getName()}`);
      // token que se enviará al servidor para que lo valide e identifique al usuario:
      id_token= auth2.currentUser.get().getAuthResponse().id_token;
      // se añade a las cabeceras de las peticiones al servidor el token de autenticación:
      cabeceras["Authorization"]= `Bearer ${id_token}`;
      printInfo(`${func}: id token: ${id_token.substr(0,40)}...`);
      document.querySelector('#usuario').textContent= `${auth2.currentUser.get().getBasicProfile().getName()} `;
      document.querySelector('#salir').classList.remove('invisible');
      document.querySelector('#entrar').classList.add('invisible');
    }
    else {
      cabeceras["Authorization"]= '';
      document.querySelector('#usuario').textContent= '';
      document.querySelector('#salir').classList.add('invisible');
      document.querySelector('#entrar').classList.remove('invisible');
    }
    printInfo(`${func}: valor de isSignedIn: ${auth2.isSignedIn.get()}`);
  };

  // esta función se invoca cuando el usuario se loguea tras pulsar el botón; si el usuario estaba identificado
  // anteriormente y se recarga la página, esta función no se invoca (no se ha pulsado el botón), pero la
  // librería intenta identificar automáticamente al usuario y, si lo consigue, sí se invoca 'signinChanged' y
  // 'userChanged':
  function onSuccessSignIn(user) {
    const func= 'onSuccessSignIn';
    printInfo(`${func}: autenticado como ${user.getBasicProfile().getName()}`);
    // otra forma de obtener el mismo valor:
    printInfo(`${func}: autenticado como ${auth2.currentUser.get().getBasicProfile().getName()}`);

    var profile = user.getBasicProfile();
    // no enviar getId al servidor, sino el id token que puede ser validado en el servidor:
    printInfo(`${func}: id: ${profile.getId()}`); 
    printInfo(`${func}: name: ${profile.getName()}`);
    printInfo(`${func}: image URL: ${profile.getImageUrl().substr(0,40)}...`);
    printInfo(`${func}: email: ${profile.getEmail()}`); // nulo si no usamos el scope 'email'
    
    printInfo(`${func}: id token: ${user.getAuthResponse().id_token.substr(0,40)}...`);
  };

  // función de callback cuando el usuario no puede loguearse:
  function onFailureSignIn(error) {
    id_token= null;
    const func= 'onFailureSignIn';
    printInfo(`${func}: ${JSON.stringify(error)}`);
  };

  // manejador del evento de hacer clic en el botón de salir de la sesion:
  function signOut() {
    auth2.signOut().then(function () {
      const func= 'signOut';
      printInfo(`${func}: el usuario salió`);
      id_token= null;
      cabeceras["Authorization"]= '';
    });
  }        

  // función de callback invocada cuando cambia el usuario logueado:
  function userChanged(user) {
    if(user.getId()){
      const func= 'userChanged';
      printInfo(`${func}: id: ${user.getId()}`);
      var profile = user.getBasicProfile();
      printInfo(`${func}: name: ${profile.getName()}`);
    }
  };

</script>

</body>

</html>

El código del lado del navegador es el que lleva el mayor peso de la tarea. Como puedes ver, la librería de Google apis.google.com/js/platform.js simplifica gran parte del proceso. La función initGoogleAPI inicializa el objeto auth2 y registra diferentes funciones de callback que serán invocadas cuando el usuario se logre autenticar pulsando el botón (onSuccessSignIn), cuando el paso anterior falle (onFailureSignIn) o cuando el usuario se identifique por cualquier medio (signinChanged). Observa que es posible que se invoque signinChanged sin invocar onSuccessSignIn; por ejemplo, si un usuario se ha identificado previamente, no ha salido de la aplicación, pero cierra la página y vuelve a abrirla, entonces la librería autentica automáticamente al usuario y llama a signinChanged pero no a onSuccessSignIn. Se incluye también una función (signOut) para salir de la aplicación cuando se pulsa el botón correspondiente; en este caso, también se llamará a signinChanged con el valor false como parámetro.

El token id se obtiene con auth2.currentUser.get().getAuthResponse().id_token y se envía al servidor en la cabecera de HTTP Authorization con el prefijo estándar Bearer que identifica el tipo de autenticación.

En el lado del servidor, hay pocas novedades reseñables:

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'use strict';

const express = require('express');
const app = express();

const CLIENT_ID= 'SUSTITUIR POR El CLIENT_ID OBTENIDO EN GOOGLE CLOUD!!!!!!';

const {OAuth2Client} = require('google-auth-library');
const oauth2Client = new OAuth2Client(CLIENT_ID);

var user= null;
var base= '/mensajes';

app.use(express.json());

async function verify(token) {
  const ticket = await oauth2Client.verifyIdToken({
      idToken: token,
      audience: CLIENT_ID, 
  });
  console.log("Ticket: "+JSON.stringify(ticket));
  const payload = ticket.getPayload();
  return payload;
}

// middleware que comprueba que el usuario está autenticado, antes de pasar el contro a la siguiente función:
app.use(base+'/*', async (req, res, next) => {
  let token = req.headers['authorization']; // 'authorization' porque Express convierte las cabeceras a minúsculas
  console.log(`Cabecera Authorization: ${req.headers.authorization.substr(0,40)}`);
  if (!token) {
    res.status(404).send({ result:null,error:'falta la cabecera authorization' });
    return;
  }
  if (token.startsWith('Bearer ')) {
    token = token.slice(7,token.length);
  }
  else {
    res.status(404).send({ result:null,error:'cabecera authorization mal formada' });
    return;
  }
  try {
    // valida el token enviado por el cliente:
    let payload= await verify(token);
    // extrae del token el id del usuario:
    user= payload['sub'];
    console.log(`Id asignado al usuario ${payload.email} por el middleware: ${payload['sub']}`);
    next();
  } catch (error) {
    res.status(404).send({ result:null,error:`error en la cabecera authorization: ${error}` });
    return;
  }
});

app.post(base+'/nuevomensaje', (req,res) => {
  if (!user) {
    res.status(404).send({ result:null,error:'usuario no autenticado' });
    return;
  }
  // se omite, pero aquí se realizaría cualquier procesamiento del texto del mensaje ligado al usuario
  // identificado (como, por ejemplo, insertarlo en una base de datos vinculada al usuario):
  // ...
  console.log(`Procesando mensaje '${req.body.texto}' para el usuario ${user}...`)
  res.status(200).send({ result:`procesando mensaje '${req.body.texto}' para el usuario ${user}`,error:null });
});

const path = require('path');
const publico = path.join(__dirname, 'public');
// __dirname: carpeta del proyecto

app.use('/', express.static(publico));

const PORT = process.env.PORT || 5000;
app.listen(PORT, function () {
  console.log(`Aplicación lanzada en el puerto ${ PORT }!`);
});

Se ha añadido un middleware que obtiene el valor de la cabecera Authorization y lo verifica usando la función verifyIdToken del módulo de Node.js google-auth-library. Del objeto devuelto se puede extraer el id del usuario con getPayload()['sub'] y usar este valor como identificador del usuario en la base de datos (esta parte se ha omitido en el código, ya que ya se estudió en un apartado anterior).

Nota

Si necesitas aclarar algún aspecto del código anterior, puedes consultar la referencia del cliente de JavaScript de Google Sign-in, la guía Integrating Google Sign-in into your web app, la documentación de la librería de Google o la descripción del acceso con OAuth 2.0 a la API de Google.

Con lo anterior, la autenticación se realiza almacenando los datos del usuario en un token que genera una vez el servidor y que el cliente envía como cabecera en cada petición posterior, lo que constituye un ejemplo de autenticación sin sesión (session-less). El token suele codificar la información siguiendo el estándar JWT (por JSON web token) y es validado por el servidor para cada petición. La comunicación entre el cliente y el servidor se ha de realizar encriptada mediante protocolos seguros como SSL/HTTPS para que terceros no puedan obtener el token y suplantar la identidad del usuario. Los enfoques de autenticación basados en sesión, por otro lado, almacenarían los datos del usuario en la memoria del servidor (lo que pude plantear problemas si la cantidad de usuarios es muy grande) y enviarían una cookie con el identificador de sesión al cliente, que a su vez la adjuntaría a cada petición.

6.9. Términos de uso de las APIs web

Aunque no lo estudiaremos en esta asignatura, hay que tener en cuenta que existen en la web multitud de APIs disponibles para su uso desde aplicaciones de terceros, pero estas APIs suelen tener términos de uso (mira las condiciones de la API de Twitter, por ejemplo) que es importante leer antes de decidirse a basar una determinada aplicación en ellas.