فریمورک چیست؟ بررسی مزایا و معایب فریمورک برنامه نویسی

در مسیر برنامه نویسی و دنیای توسعه نرم‌افزار، یکی از اصطلاحاتی که اغلب با آن مواجه می‌شوید framework است. در این آموزش مفهوم فریمورک در برنامه نویسی را بررسی کرده، مزایا و معایب آن را بررسی می‌کنیم.

به‌طور کلی فریمورک مجموعه‌ای از کدهای یک زبان خاص است که با ساختاری مشخص در کنار هم قرار گرفته‌اند. چارچوب‌های برنامه نویسیِ نرم‌افزار، الگوها و قالب مشخصی به ما ارائه می‌کنند تا بتوانیم برخی کارها را ساده‌تر و سریع‌تر و همچنین بدون توجه به جزئیات تکراری انجام دهیم. این‌گونه تمرکزِ بیشتری روی توسعهٔ امکانات و قابلیت‌های نرم‌افزار خواهیم داشت.

فریمورک برنامه نویسی چیست؟

به زبان ساده، فریمورک مجموعه‌ای از کدها، کتابخانه‌ها، ابزارهای از پیش نوشته‌شده و راه‌حل‌های آماده هستند که با ساختاری مشخص در کنار هم قرار گرفته‌اند. از این مجموعه برای تسهیل ایجاد و نگهداری نرم‌افزارها استفاده می‌شود.

اجازه دهید با یک مثال، درک این موضوع را روشن‌تر کنم. فرض کنید می‌خواهیم یک سیستم مدیریت محتوای سایت را پیاده‌سازی کنیم. اگر بخواهیم با یک زبان مخصوص حوزه وب (مثلاً PHP) چنین کاری انجام دهیم، ابتدا باید ساختار مناسبی برای فایل‌ها و کدها در نظر بگیریم. سپس شروع به پیاده‌سازیِ بخش‌های منطقی برنامه کنیم.

مثلاً برای عضویت در سایت می‌بایست کدهایی که شامل گرفتن اطلاعات فرم‌ها، اعتبارسنجی فیلدها و ثبت آن‌ها در دیتابیس است را بنویسیم. همچنین برای بخش ورود، لازم است پس از نوشتن کدهای دریافت اطلاعات و اعتبارسنجی، آن‌ها را با داده‌های دیتابیس مقایسه کنیم. در نهایت، در صورت صحت نام کاربری و رمز عبور، به کاربر اجازهٔ ورود دهیم.

یکی از کارهایی که فریمورک برای ما انجام می‌دهد، ساده‌سازی فرآیندهای تکراری در توسعه نرم‌افزار است. در فریمورک‌های محبوب وب که با PHP نوشته‌اند، کدهای آماده، کتابخانه‌ها و ابزارهایی برای سیستم عضویت و ورود به سایت وجود دارد. فقط کافی است مشخص کنیم چه اطلاعاتی باید از کاربر گرفته شود و این فیلدها باید چه شرط‌هایی داشته باشند. خودِ فریمورک اقدام به اعتبارسنجی این فیلدها بر اساس شرایط مورد نظر ما می‌کند و ما نیازی به نوشتن کدهای آن نداریم.

علاوه بر این، معمولاً فریمورک‌های برنامه‌نویسی از معماری‌های خاصی پشتیبانی می‌کنند. منظور از معماری، ساختارهای استاندارد یا مورد توافق برای فولدربندی و همچنین کدهاست. در آموزش جداگانه به‌طور مفصل به تعریف معماری برنامه‌نویسی خواهم پرداخت.

معنی framework

کلمه framework به معنی «چارچوب» است. فریمورک برنامه نویسی نیز چارچوبی برای توسعه نرم‌افزار می‌دهد. یک مثال جالب برای استفاده از چارچوب، استفاده از قاب عکس است. ما می‌توانیم یک یا چند عکس را بدون قاب روی دیوار خانه نصب کنیم. اما گاهی استفاده از یک قاب عکس برای نظم‌دادن این عکس‌ها، نتیجه را زیباتر کرده و ماندگاری را افزایش می‌دهد.

استفاده از فریمورک در توسعه نرم‌افزار نیز چیزی شبیه به همین مثال است! ما می‌توانیم بدون فریمورک اقدام به پیاده‌سازی و توسعه یک برنامه کنیم، اما ممکن است استفاده از فریمورک باعث نظم بیشتر، توسعهٔ راحت‌تر و نیز کیفیت بهتر شود.

مزیت‌های فریمورک برنامه نویسی

استفاده از فریمورک برنامه نویسی مزایایی در اختیار ما می‌گذارند که ۵ مورد از مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

• ساختار مشخص برنامه: هر فریمورک (چارچوب) ساختار مشخصی را برای توسعه ارائه می‌کند. بنابراین مطمئن هستیم توسعه همهٔ بخش‌های برنامه طبق یک ساختار خاص و مورد توافق انجام خواهد شد.
• توسعهٔ سریع‌تر: هر framework کدهای آماده، کتابخانه‌ها و ابزارهای از پیش آماده‌ای در اختیار ما قرار می‌دهد. می‌توانیم در مسائل روتین و تکراری‌تر از این ابزارها استفاده کرده و در زمان خود صرفه‌جویی کنیم.
• استفاده از فرآیندهای بهینه و مطمئن‌تر: فریمورک‌های متن‌باز (open-source) معمولاً توسط جمع بزرگی از افراد با تجربه توسعه داده می‌شوند. بنابراین اگر در ابتدای راه برنامه‌نویسی باشیم، احتمالاً بسیاری از فرآیندهای درون این فریمورک‌ها بهینه‌تر هستند. (در همان مثال سیستم عضویت، می‌توانیم مطمئن‌تر باشیم برخی جنبه‌های امنیتی و اعتبارسنجی بهتر از حالتی که خودمان آن را از صفر نوشته‌ایم پیاده‌سازی شده است.)
• توسعهٔ استانداردتر: به دلیل اینکه کدهای ما دارای ساختار و چارچوب مشخصی هستند و احتمالاً از استانداردهای مشخصی پیروی می‌کنند، برنامهٔ نهایی نیز استانداردتر خواهد بود.
• انتزاع فرآیندهای پیچیده: چارچوب‌های برنامه نویسی پیچیدگی‌های برخی از بخش‌های توسعه را برای برنامه‌نویس کاهش می‌دهند. مثلاً فرض کنید به جای ارتباط مستقیم با دیتابیس و نوشتن کوئری‌ها، می‌توانیم از ابزارهایی برای تولید کوئری استفاده کنیم. (اصطلاحاً ابزار Query Builder)

البته فریمورک‌های برنامه نویسی مزیت‌های دیگری نیز دارند؛ برای مثال برخی از آن‌ها ابزارهایی برای تست و دیباگ در اختیار توسعه‌دهندگان می‌گذارند.

معایب استفاده از فریمورک برنامه نویسی

استفاده از هر ابزار و حتی زبانِ برنامه‌نویسی‌ای در کنار مزیت‌ها، عیب‌هایی هم دارد. 4 عیب اصلی در استفاده از فریمورک‌ها را در این بخش بررسی می‌کنم:

• چالش بیشتر در یادگیری: همیشه باید زمانی برای یادگیری قابلیت‌ها و امکانات فریمورک صرف کنیم که در زبان‌های برنامه‌نویسی مربوطه‌اش وجود ندارد.
• کنترل کمتر روی هسته: فریمورک‌ها همواره آپدیت شده و نسخه‌های جدیدترشان دارای ویژگی‌های جدیدتر هستند. گاهی هم ممکن است برخی از ویژگی‌های قدیمی در نسخه‌های جدیدتر حذف شوند. ما به‌عنوان استفاده‌کنندهٔ فریمورک، تقریباً مجبور به قبول این تغییرات هستیم! البته می‌توانیم هستهٔ فریمورک را آپدیت نکنیم ولی در این‌صورت ممکن است باگ‌های نسخه‌های قدیمی موجب مشکلاتی در آینده شوند.
• کدهای اضافی: فریمورک‌ها سعی می‌کنند راه‌حل‌های جامعی برای توسعه سیستم‌های مختلف ارائه دهند. اگر بخواهیم صرفاً یک سیستم ساده را پیاده‌سازی کنیم، ممکن است کدها، کتابخانه‌ها و ابزارهای زیادی را در کدهای خود داشته باشیم که از آن‌ها استفاده نمی‌کنیم. اجرای کدهای اضافی می‌تواند روی عملکرد نرم‌افزار ما تأثیرگذار باشد.
• شباهت به سایر برنامه‌ها: واضح است که سایر توسعه‌دهندگان نیز از فریمورکِ مورد استفادهٔ ما استفاده می‌کنند. ممکن است رفتارها و حتی ظاهر نرم‌افزارمان شبیه به سایر نرم‌افزارها باشد. البته می‌توان هر برنامه‌ای را سفارشی‌تر (customize) کرد؛ اما پایه و اساس سیستم شبیه به هم خواهد بود.

گاهی درباره مشکلات امنیتی فریمورک‌های برنامه‌نویسی متن‌باز بحث می‌شود. برخی معتقدند به دلیل اینکه سورس کد framework در دسترسی همگان قرار دارد، هکرها می‌توانند رخنه‌های امنیتی را پیدا کنند. بنابراین نفوذ به نرم‌افزارهای بر پایهٔ این فریمورک‌ها ممکن است بیشتر باشد. این مسئله هم درست و هم نادرست است! چنین فریمورک‌هایی توسط افراد با تجربه‌ای دائماً در حال توسعه هستند. بنابراین باگ‌ها و مشکلات آن با سرعت قابل قبولی رفع می‌شوند.

کاربردهای framework برنامه نویسی

ما از انواع فریمورک برنامه نویسی برای توسعه راحت‌تر، سریع‌تر و بهتر برنامه‌ها استفاده می‌کنیم. فریمورک‌های مختلفی با زبان‌های مختلف و در حوزه‌های مختلف وجود دارند.

frameworkهای توسعه وب به دو بخش فریمورک‌های front-end و فریمورک‌های back-end تقسیم می‌شوند. فریمورک‌های معروفی برای تولید و توسعه اپلیکیشن‌های موبایل وجود دارند. همچنین در حوزه علوم داده و تحلیل داده نیز چارچوب‌های کاربردی و پراستفاده‌ای داریم.

چرا از فریمورک‌ها استفاده کنیم؟

به‌طور کلی استفاده از فریمورک در برنامه نویسی می‌تواند روند توسعه را سرعت بدهد. همچنین کیفیت کدهای پروژه را بهبود داده و ساختارمندتر می‌کند. در ادامه به چهار علت اصلی استفاده از چارچوب‌های برنامه‌نویسی اشاره می‌کنم.

فریمورک‌ها ابزارها و کتابخانه‌های از پیش‌ساخته‌شده‌ای را فراهم می‌کنند که می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند. این‌گونه در زمان و میزان تلاش برای توسعه عملکردهای جدید سیستم صرفه‌جویی می‌شود. این مقایسه نسبت به حالتی است که بخواهیم این بخش‌های را از صفر پیاده‌سازی کنیم. عملاً به‌جای اختراع مجدد چرخ، بر جنبه‌های جدید پروژه تمرکز می‌کنیم.

frameworkها اغلب از قراردادها و بهترین شیوه‌ها (best practice) پیروی می‌کنند. این مسئله باعث ساختارمندتر و استانداردترشدن پروژه می‌شود. همچنین نیاز به تصمیم‌گیری در مورد معماری و طراحی بخش‌های مختلف نرم‌افزارها را کاهش می‌دهد.

فریمورک‌های بزرگ و محبوب معمولاً به‌خوبی تست شده‌اند. به این معنی که قابل اعتماد هستند و کمتر در معرض اشکال و حتی مشکلات امنیتی هستند.

اکثر چارچوب‌های محبوب برای مدیریت پروژه‌های مقیاس بزرگ طراحی شده‌اند. بنابراین می‌توانند به‌راحتی نیازهای در حال تغییر در پروژه‌های بزرگ را برآورده کنند. آن‌ها پایهٔ محکمی برای ساخت برنامه‌های پیچیده هستند که قابل نگهداری و گسترش در زمانِ طولانی‌اند.

به‌طور خلاصه، چهار ویژگی خوب به‌عنوان دلایل استفاده از فریمورک‌ها عبارت‌اند از:

1. کارایی (Efficiency): تمرکز روی جنبه‌های منحصر به فرد پروژه به‌جای پیاده‌سازی بخش‌های تکراری
2. بهره‌وری (Productivity): ارائه رویکردهای ساختاریافته و فرآیندهای تقریباً بهینه
3. قابلیت اطمینان (Reliability): به دلیل توسعه توسط مجموعه‌ای از افراد و تست‌های مختلف
4. مقیاس‌پذیری (Scalability) راحت برای پروژه‌های بزرگ

انتخاب بهترین فریمورک برنامه نویسی

روش خاصی برای انتخاب بهترین چارچوب در یک زبان برنامه‌نویسی نداریم! اما خوب است در انتخاب یک فریمورک برای توسعه نرم‌افزار یا یادگیری به چهار مورد زیر توجه کنید. البته قبل از این‌ها، نیازمندی‌های پروژه نیز روی انتخاب فریمورک تأثیر خواهد گذاشت.

• محبوبیت فریمورک: اینکه چقدر از توسعه‌دهندگان در حوزهٔ مورد نظر شما، از این فریمورک استفاده می‌کنند.
• امکانات و قابلیت‌ها: آیا امکانات و ویژگی‌هایی که این فریمورک در اختیار شما قرار می‌دهد، متناسب با هدفی که دارید هست یا نه؟
• آپدیت‌ها: وضعیت به‌روزرسانی‌های مختلف فریمورک را بررسی کنید. مطمئن شوید که فریمورک به‌روز و پویایی را انتخاب می‌کنید.
• جامعهٔ فعال: وقتی یک فریمورک محبوب و پر مخاطب باشد، جامعه (community) فعال‌تری نیز دارد. این‌گونه اطمینان بیشتری از ادامه‌دار بودن فریمورک خواهیم داشت. همچنین در یادگیری و رفع مشکلات (پشتیبانی) افراد بیشتری هم‌مسیر ما هستند.

جمع‌بندی تعریف فریمورک

چارچوب‌های برنامه‌نویسی به بخش جدایی ناپذیری از توسعه نرم‌افزار تبدیل شده‌اند. همچنین طیف وسیعی از مزایا را ارائه می‌کنند که می‌تواند کارایی و بهره‌وری توسعه‌دهندگان را افزایش دهد.

فریمورک مجموعه‌ای از کدها، کتابخانه‌ها و ابزارهای از پیش نوشته‌شده هستند که برای تسهیل ایجاد و نگهداری نرم‌افزار طراحی شده‌اند. اکثر فریمورک‌ها دارای ساختار (معماری) خاصی هستند که در صورت استفاده از آن‌ها، باید آن معماری را نیز رعایت کنیم.

خوب یا بد بودن استفاده از فریمورک برنامه‌نویسی به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی از مهم‌ترین عوامل، نیازمندی‌های پروژه است. گاهی استفاده از یک فریمورک خاص برای یک پروژه می‌تواند باعث بهبود کارایی شود اما گاهی ممکن است باعث افزایش پیچیدگی و شکست پروژه شود.

امیدوارم در این آموزش به‌خوبی با مفهوم فریمورک در برنامه نویسی آشنا شده باشید. اگر سؤالی در این‌باره دارید، بخش دیدگاه‌ها مخصوص شماست! سون لرن • آموزش...