Revista Killkana Técnica. Vol. 6, No. 1, enero-abril, 2022
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Aplicaciones web
modernas con stack MEAN:
Un caso de estudio
Jaime Sayago Heredia
1
,
Fernanda Revelo Bautista
1
1
Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Sede Esmeraldas, Sede Esmeraldas, Espejo y
subida a Santa Cruz Casilla 08-01-0065, 0984787662,
* jaime.sayago@pucese.edu.ec
DOI: https://doi.org/10.26871/killkanatecnica.v6i1.989
Modern web applications with MEAN
stack: A case study
Resumen
En la actualidad, las tecnologías como JavaEE estan presentes en la materia de
desarrollo basado en plataformas de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador,
Sede Esmeraldas – Escuela de Sistemas y Computación y Tecnologías de la Infor-
mación. La parte más crucial en un proyecto de desarrollo web basado en servicios
REST es la elección de las herramientas correctas para el front-end, back-end y
entorno de base de datos. El objetivo principal de esta investigación es presentar la
arquitectura de aplicaciones web modernas basadas en el stack MEAN junto con
Artículo de Investigación. Revista Killkana Técnica. Vol. 6, No. 1, pp. 31-42, enero-abril, 2022.
ISSN 2528-8024. ISSN Elect. 2588-0888. Universidad Católica de Cuenca
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Revista Killkana Técnica. Vol. 6, No. 1, enero-abril, 2022
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sus componentes e integración con otras tecnologías web y su comparación con la
implementación del del stack JavaEE. Hemos realizado un análisis comparativo de
la implementación de conformada por MongoDB (base de datos), Node.js. (servidor
web), Express (back-end) y Angular (front-end). El resultado de la comparativa y el
respectivo análisis de las herramientas seleccionadas servirán a los desarrolladores
de software a realizar una mejor elección de la tecnología y la arquitectura adecua-
das, en función de los requisitos de la aplicación que están desarrollando.
Palabras clave: Arquitectura software, Javascript, REST, Servicio Web, Java EE.
Abstract
Nowadays, technologies such as JavaEE are present in the different platform-based
development courses of the Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Sede
Es-meraldas - School of Systems and Computing and Information Technologies.
The most crucial part in a web development project based on REST services is the
choice of the right tools for the front-end, back-end and database environment. The
main objective of this research is to present the architecture of modern web appli-
cations based on the MEAN stack along with its components and integration with
other web technologies and its comparison with the implementation of the JavaEE
stack. We have performed a comparative analysis of the implementation of the
MEAN stack consisting of MongoDB (database), Node.js. (web server), Express
(back-end) and Angular (front-end). The result of the comparison and the respecti-
ve analysis of the selected tools will help software developers to make a better
choice of the appropriate technology and architecture, depending on the requirements
of the application they are developing.
Keywords: Software architecture, Javascript, REST, Web Service, Java EE.
Sayago Heredia, Jaime y col.
Revista Killkana Técnica. Vol. 6, No. 1, enero-abril, 2022
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1. Introducción
Nuestra motivación para esta investigación basada
en el análisis de las nuevas tecnologías JavaScript,
es mejorar la materia de la carrera Tecnologías de
la Información en la materia de desarrollo basado
en plataformas y encontrar arquitecturas de softwa-
re alternativas para la implementación una apli-
cación web moderna. El problema radica que al
momento de elegir la arquitectura apropiada de
tecnologías para desarrollo, integración y ejecución
de aplicaciones web. La elección no es fácil,
muchos parámetros tienen que considerarse en la
base de datos, en el lado del servidor o el lado del
cliente, etc. Diversos autores presentan a la stack
MEAN como una solución [1] [2] [3]. JavaScript
[4]ha ganado una creciente popularidad en el de
unos pocos años, lo cual es una hazaña en sí misma.
El lenguaje JavaScript es compatible con la arqui-
tectura de software Modelo-Vista-Controlador que
mantiene un código legible y separa claramente
las partes del código del programa. Angular como
uno de los frameworks más populares de JavaScript
se construyó para realizar un trabajo rápido y ágil
trabajo en equipos de software [5]. Los autores
realizaron un análisis exhaustivo de los framewor-
ks existentes basados en JavaScript [6], y se puede
concluir que Angular es uno de los frameworks
más populares, utilizados y robustos [7] y es nece-
sario que la materia de desarrollo basado en plata-
formas se encuentre a la vanguardia de las tecno-
logías para desarrollo web moderno. Además de
conocer si MEAN es la solución más efectiva para
el desarrollo de aplicaciones web modernas. Se
realizó la implementación de una aplicación web
para el manejo de la hoja de vida y gestión docen-
te para el departamento de talento humano de la
Pontificia Universidad Católica del Ecuador PUCE,
Sede Esmeraldas – Ecuador, que permite almace-
nar, gestionar y analizar la información de los
docentes y su gestión docente semestral. Como
conclusión del caso de estudio es proponer la apli-
Aplicaciones web modernas con stack MEAN: Un caso de estudio
cación de estas tecnologías dentro de la materia
desarrollo basado en plataformas en la universidad
y recomendar su uso en el desarrollo de aplica-
ciones web modernas.
2. Metodología
La metodología de esta investigación incluyó las
siguientes fases:
•
Análisis bibliográfico de las arquitecturas y
tecnologías Javascript para desarrollo web
moderno: MongoDb, Express, Angular, Node-
JS.
• Modelado de la aplicación en web basada en
las tecnologías del estudior: MEAN
• Aplicación de un modelo dentro de la materia
desarrollo basada en plataformas junto con las
tecnologías JavaEE estudiadas.
• Los pros y los contras del análisis basado en
la literatura abierta, los documentos y los mode-
los de aplicación web realizados.
2.1 Arquitectura
Cada sistema informático, grande o pequeño, está
formado por piezas que están unidas entre sí. Puede
haber un pequeño número de estas piezas, o tal
vez solo una, o puede haber docenas o cientos; y
este vínculo puede ser trivial, o muy complicado,
o en algún punto intermedio, es decir cada sistema
tiene una arquitectura [8]. Al tratar de definir el
concepto de Arquitectura de Software existen varias
definiciones alternativas o contrapuestas. Pero hay
algunas que son reconocidas, a continuación, las
citamos. Se puede definir la arquitectura de softwa-
re como la descomposición de un sistema de ni
vel
superior en cada uno de sus componentes princi-
pales, las interfaces y su comunicación [9]. La
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IEEE la define de la siguiente manera: Es la orga-
nización fundamental de un sistema encarnada en
sus componentes, las relaciones entre ellos y el
ambiente y los principios que orientan su diseño
y evolución [10]. Dentro de las ventajas de la
arquitectura de software, podemos mencionar que:
simplifica la capacidad de comprender sistemas
complejos planteando limitaciones en el diseño,
reutiliza componentes en múltiples niveles, sepa
-
ra elementos, lo que permite mayor facilidad en
el cambio y mantenimiento del desarrollo, aplica
utilización de patrones [11]. El uso de arquitec
-
tura de software puede realizarse de una manera
eficiente en función del tiempo y ser rentable ya
que permite la reutilización de los componentes
y patrones de diseño en los proyectos [12]. Al
implementar una arquitectura de software es funda-
mental el uso de los patrones arquitectónicos que
brindan un principio general de estructura. Un
patrón arquitectónico expresa un esquema de orga-
nización estructural fundamental para los sistemas
de software. Proporciona un conjunto de subsis-
temas predefinidos, especifica sus responsabilida-
des e incluye reglas y pautas para organizar las
relaciones entre ellos [13].
2.2 Arquitectura REST
REpresentational State Transfer (REST) es un
estilo arquitectónico propuesto por Fielding [14].
REST es para sistemas hipermedias distribuidos
a gran escala y que logra que la World Wide Web
(WWW) sea escalable. Fiel
ding argumenta que
en REST es la existencia de recursos (elementos
de información), que pueden ser accedidos utili-
zando un identificador global (un Identificador
Uniforme de Recurso). Para manipular estos recur-
sos, los componentes de la red (clientes y servi-
dores) se comunican a través de una interfaz están-
dar (HTTP) e intercambian representaciones de
estos recursos (los ficheros que se descargan y se
envían). El cliente puede navegar esencialmente
a través de una amplia gama de recursos existen-
tes, siguiendo los enlaces de un recurso a recurso
[15]. Un principio clave de REST es la interacción
sin estado entre los participantes en una conver-
sación. Un estado en este caso significa el estado
de la aplicación/sesión. El estado se mantiene
como parte del contenido transferido del cliente
al servidor/servicio y viceversa [16]. Más concre-
tamente, en el caso de los servicios, los clientes
que desean utilizar un servicio acceden a una
representación particular de los recursos que repre-
sentan el servicio mediante la transferencia de
contenido de la aplicación utilizando un conjunto
pequeño y definido globalmente de métodos remo-
tos [16]. Estos métodos describen la acción a
realizar sobre los recursos. Los métodos HTTP
para crear, leer, actualizar y borrar recursos, cada
uno identificado por un URI, son (PUT, POST,
GET, y DELETE en HTTP 1.0, mientras que HTTP
1.1 permite extensiones) [17]. En REST, cada
solicitud enviada a un objeto resulta en la trans-
ferencia de una representación de este objeto por
ejemplo, texto, XML, JSON, etc. [15]. REST se
ha convertido en la implementación más utilizada
en la actualidad [18].
3. MEAN
La stack MEAN es una solución potente y comple-
ta. Utiliza el lenguaje de programación JavaScript
[19]. Comprende cuatro bloques principales:
MongoDB como base de datos, Express como
marco de trabajo del servidor web, AngularJS
como marco de trabajo del cliente web y Node.js
como plataforma del servidor. Estos componentes
están desarrollados por diferentes equipos e invo-
lucran a una comunidad fuerte de desarrolladores
y defensores impulsando el desarrollo y documen-
tación de cada componente. Sin embargo, un
Sayago Heredia, Jaime y col.
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problema que podría afectar dramáticamente su
proceso de desarrollo y presentar problemas de
escalamiento y arquitectura es la conexión de estas
herramientas [20]. La principal fortaleza de MEAN
radica en su centralización de JavaScript como el
principal lenguaje de programación, ya que cada
componente está escrito en JavaScript, incluso la
base de datos almacena los datos en formato JavaS-
cript Object Notation (JSON) que es el único script
que JavaScript entiende completamente [21]. Por
lo tanto, JavaScript no sólo se utiliza como lengua
-
je de scripting del lado del cliente, sino que también
se utiliza a lo largo de la aplicación, es decir, en
el lado del cliente, del servidor y de la base de
datos [1]. El uso de JavaScript como lenguaje
principal de programación tanto en el lado del
cliente como en el lado del servidor hace que la
pila MEAN sea más potente y reduce el tiempo
en la construcción de la aplicación [2]. El uso de
todo el JavaScript permite dividir la funcionalidad
y las tecnologías utilizadas de la siguiente mane-
ra [21]:
•
Base de datos objetos JSON utiliza Mongo-
DB.
• Servidor web utiliza Node.js.
•
Framework web (back-end) utiliza Express.
• Cliente (front-end) utiliza Angular.
3.1 MongoDB
MongoDB es un modelo de almacenamiento de
documentos NoSQL potente, adaptable y escala-
ble [22]. En MongoDB, los datos se almacenan
en la base de datos en un formato JSON llamado
BJSON, que significa JSON binario, en lugar de
filas y columnas como en la base de datos rela-
cional. MongoDB tiene una capacidad para esca-
lar con varias características que la base de datos
relacional proporciona como índices secundarios,
clasificación y consultas [23], que proporciona
alto rendimiento, alta disponibilidad y escalabili-
dad [20].
3.2 Express
Express es un framework web maduro y flexible
para construir aplicaciones web sobre el ecosiste
-
ma Node. Por defecto, el framework Express utili-
za el motor Pug para soportar plantillas [24].
Express es un framework relativamente pequeño
que se encuentra en la parte superior de la funcio
-
nalidad del servidor web de Node para simplificar
sus APIs y añadir nuevas funciones útiles. Facili-
ta la organización de la funcionalidad de su apli-
cación con middleware y enrutamiento; agrega
utilidades útiles a los objetos HTTP de Node y el
renderizado de vistas HTML dinámicas; define un
estándar de extensibilidad fácilmente implemen-
tado [25] . Express es fácil de configurar, imple-
mentar, controlar y proporcionar varios compo-
nentes clave para manejar las solicitudes web.
Express ayuda en la creación de aplicaciones web
y servidores HTTP simples ya que es un framework
mínimo y flexible [25]. En MEAN, Express funcio-
na como un medio para transferir las solicitudes
de un cliente a una base de datos y envía las respues-
tas de la base de datos al cliente [21].
3.3 AngularJS
AngularJS es una librería escrita en JavaScript
para el desarrollo de aplicaciones web, mantenida
por Google, es un framework JavaScript de código
abierto y aborda los retos de las single-page aplica-
tions (SPAs) [26]. Una aplicación web AngularJS
sigue el patrón de diseño MVC, que resulta en el
desarrollo de aplicaciones web ampliables, manteni-
bles, comprobables y estandarizadas [26]. La unión
de datos AngularJS y la inyección de dependencias
lo convierten en un socio ideal para cualquier
tecnología de servidor, ya que elimina gran parte
del código que de otro modo tendrías que escribir,
y todo sucede dentro del navegador [21].
Aplicaciones web modernas con stack MEAN: Un caso de estudio
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3.4 NodeJS
NodeJS es un framework de desarrollo desarro-
llado originalmente en 2009 por Ryan Dahl, basa-
do en el motor JavaScript V8 de Google [27]. Node
es una plataforma basada en el tiempo de ejecución
JavaScript de Chrome para crear aplicaciones en
red rápidas y escalables [20]. Node utiliza un
modelo controlado por eventos y de no bloqueo
de E/S que lo hace ligero y eficiente, perfecto para
aplicaciones que requieren grandes cantidades de
datos y que se ejecutan en dispositivos distribuidos
[21]. Node es un lenguaje de scripting del lado del
servidor que puede ser usado en el lado del servi-
dor, lado del cliente, e incluso puede ser un servi-
dor web. Antes de que existiera el Node, JavaScript
se usaba simplemente para la interacción del usua
-
rio como script del lado del cliente [28].
3.5 Arquitectura MEAN
Al desarrollar una aplicación web la elección de
la mejor arquitectura y que para el usuario sea una
experiencia fácil, agradable y funcional es tras-
cendental. MEAN trabaja con una arquitectura
MVC model-view-controller, que comprende tres
capas esenciales: datos, lógica y vista. Una arqui-
tectura MVC funciona así [21]:
• Una solicitud entra en la aplicación.
• La petición se enruta a un controlador.
•
Si es necesario, el regulador realiza una
petición al modelo.
• El modelo responde al controlador.
• El controlador envía una respuesta a una
vista.
• La vista envía una respuesta al solicitante
original.
En la arquitectura MVC, la lógica, los datos y la
presentación se separan tres tipos de objetos, cada
uno se encarga de sus propias tareas. La vista
maneja la parte visual, que trata de la interacción
con el cliente. El controlador responde a las peti-
ciones del sistema y del cliente, haciendo que el
modelo y la vista cambien apropiadamente. El
modelo maneja la información, respondiendo a
las demandas de datos o cambiando su estado de
acuerdo a las instrucciones enviadas desde el
controlador [20].
Servicio Web REST JSON
Figura 1. Arquitectura MEAN [21].
La figura 1 muestra la arquitectura de aplicación
típica de una pila MEAN. AngularJS como Front-
End con un MVC, que se comunica con el servidor
Node a través de Express. Por cada solicitud de
datos del Back-End, Node envía la solicitud a través
del controlador nativo MongoDB o Mongoose. La
Sayago Heredia, Jaime y col.
Revista Killkana Técnica. Vol. 6, No. 1, enero-abril, 2022
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Característica MEAN
Capa de servidor simplificada Construcción de servidor localmente
Código isomórfico
Código puede ser ejecutado en el front-end como el
back-end
Escalabilidad
La aplicación puede expandirse los eventos se ejecutan
libremente de manera asíncrona
Arquitectura sin bloqueo
Maneja el uso de bucles de eventos sin bloqueo en un
solo hilo.
Tiempo de desarrollo
Al utilizar el mismo lenguaje JavaScript se reduce el
esfuerzo y tiempo de desarrollo
Transformación de datos y extensibilidad
Los datos manejados para el intercambio de informa-
ción es JSON.
Tabla 1. Resumen de características de las stacks.
respuesta del servidor es enviada al cliente a desde
Express. El modelo de datos que se utilizado es
JSON y siendo RESTful la estructura de servicio
para conectar las rutas desde Express, permitien
-
do la transferencia de petición y respuesta de ida
y vuelta entre el cliente y el servidor [20] .
3.6 MEAN: Principales características
MEAN gana popularidad debido a las caracterís-
ticas de sus componentes: NodeJS, MongoDB,
AngularJS, junto con Express y todo utilizando
JavaScript que es una de sus mayores ventajas.
Aunque podemos afirmar que MEAN no se reco-
mienda en sistemas pesados de procesamiento
computacional, debido a que el componente Node-
JS es un entorno de un solo hilo y esto sería un
inconveniente fuerte de esta tecnología. En una
aplicación de una página (SPA), que requiere una
alta interacción con el usuario, visualización y
alta escalabilidad, MEAN es la mejor opción. La
elección de la herramienta depende principalmen-
te de algunas características que se detalla en la
siguiente tabla [6]:
4 Caso de Estudio: App
web desarrollada
En esta sección se procederá se desarrolló la apli-
cación de la hoja de vida y gestión de docente para
el departamento de talento humano de la Pontifi-
cia Universidad Católica del Ecuador, Sede Esme-
raldas, que fue construido utilizando la tecnología
MEAN. La aplicación que se desarrolló es un
CRUD, con varios datos del docente para llenar
su hoja de vida por ejemplo datos personales,
títulos, experiencia docente, experiencia no docen-
te, capacitaciones, investigaciones, artículos,
congresos, libros, etc. Junto con un informe de
actividades de fin de cada semestre con la infor-
mación de alumnos tutorados, cursos, seminarios,
congresos y proyectos de vinculación realizados.
El desarrollo de esta aplicación es constatar la
facilidad o dificultad de construir software web
con esta tecnología. En la Figura 2, se puede obser-
var el front-end de la aplicación
Aplicaciones web modernas con stack MEAN: Un caso de estudio
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Figura 2. Captura de pantalla de sistema stack MEAN.
La tecnología utilizada para su implementación
proporciona una rápida y necesaria flexibilidad y
velocidad de las interacciones. También permitió
incluir más características o funciones en la apli-
cación web y lo hizo más interactivo e intuitive.
Esto ha sido posible gracias a la tecnología MEAN
utilizada.
4.1 Resultados de la base de datos
La plataforma DbSchema permite exportar el
modelo de las bases de datos MongoDB. La carac-
terística principal es obtener los resultados de la
base de datos y presentarlos de forma agradable
en un formato legible para el ser humano. El resul-
tado de las distintas colecciones de la aplicación
web en la Figura 3, muestra que los datos se alma-
cenan utilizando bloques de JSON y BSON como
formato de intercambio de JavaScript. A diferen-
cia de las bases de datos relacionales, las tablas
se llaman colecciones mientras que las filas se
llaman documentos u objetos. Cada documento
comienza con un _id y presenta los datos en forma
de “nombre”: “valor”. Los valores en sí mismos
pueden ser matrices de otros objetos anidados.
MongoDB no obliga a actualizar el esquema como
en RDBMS, lo que a veces puede resultar difícil.
El resultado muestra que MongoDB nos permite
almacenar objetos de una manera muy rica y diná-
mica. Esto hace que la presentación y la compren-
sión de las consultas a la base de datos sea muy
fácil y la información requerida por el usuario.
Sayago Heredia, Jaime y col.
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Figura 3. Colecciones de la base de datos MongoDB
4.2 Resultados de la materia desarrollo
basado en plataformas
Los estudiantes de la materia desarrollo basado
en plataformas tuvieron una impresión positiva
hacia la tecnología MEAN, misma que se está
impartiendo en la Pontificia Universidad Católica
del Ecuador, Sede Esmeraldas, en su carrera de
Ingeniería de Tecnologías de la Información.
Además, los alumnos han tenido la oportunidad
de construir un proyecto piloto e implementarlo
en JavaEE y en MEAN. Los resultados de la intro-
ducción MEAN mostraron que, a pesar de tener
menos bibliografía y lecciones aprendidas, cons-
truyeron el proyecto más rápido y con mejor inter-
faz en una moderna tecnología como es MEAN,
en comparación con la pila de la tecnología JavaEE.
5. Conclusiones
En el estado del arte se hizo una descripción de
las tecnologías para arquitecturas y servicios web,
se describió y analizó las tecnologías para el desa-
rrollo de aplicaciones web. MEAN es un paquete
de software que combina MongoDB como la base
de datos NoSQL, Express como un framework de
NodeJS para el scripting para el desarrollo del
back-end, Angular como plataforma MVC para la
construcción del front-end, construido con código
JavaScript. La creciente popularidad del uso de
JavaScript como secuencias de comandos del front-
end y del back-end ha hecho que MEAN sea una
las combinaciones de tecnologías más utilizadas
para desarrollo aplicaciones web. MEAN está
construida exclusivamente en JavaScript, por lo
Aplicaciones web modernas con stack MEAN: Un caso de estudio
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que es un lenguaje para gestionar el lado del clien-
te, servidor y base de datos. Todos los componen-
tes utilizados en la stack MEAN son completa-
mente de código abierto y actualmente son
soportados por desarrolladores corporativos como
MongoDB y Google. Todos los componentes de
MEAN son relativamente ligeros. La stack MEAN
es flexible y escalable. Angular es una muy buena
opción para el desarrollo de una SPA y es respon-
siva. La buena impresión que ha dejado MEAN,
se está impartiendo en la Pontificia Universidad
Católica del Ecuador, Sede Esmeraldas, en su
carrera de Ingeniería de Tecnologías de la Infor-
mación. El análisis ha demostrado que MEAN es
hoy la mejor combinación para unir el back-end
de la aplicación con respecto al front-end realiza-
do en tecnología Angular, teniendo en cuenta el
rendimiento y la velocidad de la aplicación, la
comunicación entre el cliente y el servidor. Un
análisis de las deficiencias de MEAN nos propor-
cionaría con una mejor comprensión y su aplica-
bilidad. Sin embargo, este documento demostró
como MEAN es óptima para el desarrollo de apli-
caciones web modernas, hay limitaciones en nues-
tro estudio de caso. Por ejemplo, nuestro estudio
de caso no muestra cómo MEAN reacciona con
las aplicaciones intensivas y de gran procesamien-
to en CPU y memoria RAM. Por lo tanto, este
documento podría beneficiarse de la introducción
de un estudio de caso que se ocupe del uso inten-
sivo y gran procesamiento de la CPU y memoria
RAM.
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Recibido: 10 de enero de 2022
Aprobado: 31 de enero 2022
Aplicaciones web modernas con stack MEAN: Un caso de estudio
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42 Lino Suárez, José Luis y cols.
