فریم ورک چیست و چطور بهره‌وری را در برنامه‌نویسی بالا می‌برد؟

توسعه وب و نرم‌افزار، کارهایی دشوار با پیچیدگی فراوان هستند. بنابراین توسعه‌دهندگان همواره به دنبال راهکارهایی می‌گردند که در زمان آن‌ها صرفه‌جویی کنند و نیاز به کدنویسی تک‌تک ابعاد پروژه را از بین ببرند. فریم ورک‌ها دقیقا برای پاسخ به همین نیاز از راه رسیده‌اند و علاوه بر کاهش مدت‌زمان توسعه، بهره‌وری را در فرایندهایی مانند طراحی، ساخت و ایرادیابی اپلیکیشن‌ها بالا می‌برند. در ادامه با کوئرا بلاگ همراه باشید تا بگوییم فریم ورک چیست و چه انواع دارد و چطور زندگی را برای برنامه‌نویسان آسان‌تر می‌کند.

فریم ورک چیست ؟

فریم ورک (Framework) را می‌توان ساختار و چارچوبی توصیف کرد که نقش فونداسیون را در فرایند توسعه اپلیکیشن ایفا می‌کند. با استفاده از فریم ورک دیگر لازم نیست کدهای اپلیکیشن را کاملا از نو بنویسید و از سوی دیگر به مجموعه ابزارها و عناصری دسترسی دارید که سرعت توسعه را بالا می‌برند. بنابراین فریم ورک مثل قالبی است که می‌توانید با استفاده از آن – و حتی دستکاری آن – پیش‌نیازهای پروژه را برآورده کنید.

فریم ورک‌ها بر مبنای زبان‌های برنامه‌نویسی گوناگون ساخته می‌شوند. از جمله فریم‌ورک‌های بسیار محبوب امروزی می‌شود به موارد زیر اشاره کرد:

• Django
• Flutter
• Angular
• PyTorch
• Springboot
• React Native
• Apache Spark
• Ionic

توسعه‌دهندگان به کمک این فریم‌ورک‌ها، نرم‌افزارهایی قدرتمند با مجموعه‌ای غنی از قابلیت‌های گوناگون می‌سازند.

مزایا و اهمیت فریم ورک چیست ؟

استفاده از فریم‌ورک‌های توسعه نرم‌افزار، مزایا متعدد برای برنامه‌نویسان و تیم‌های توسعه به همراه می‌آورد. در ادامه برخی از مزیت‌های اصلی را بررسی می‌کنیم:

• افزایش بهره‌وری و سرعت: فریم‌ورک‌ها کتابخانه‌های از پیش کدنویسی‌شده، قالب‌ها و ابزارهای گوناگون در اختیارتان می‌گذارند که سرعت توسعه را بالا می‌برند. از سوی دیگر نیاز به نوشتن کدها از ابتدا از بین می‌رود و برنامه‌نویسان عمدتا روی منطق و قابلیت‌های خاص اپلیکیشن متمرکز خواهند بود. در نتیجه تمام این‌ها، در وقت و پول صرفه‌جویی می‌شود.
• یکپارچگی و به‌کارگیری بهترین رویکردها: فریم‌ورک‌ها معمولا از دیزاین پترن و رویکردهای استاندارد پیروی می‌کنند و یکپارچگی را به کدها می‌آورند. فریم‌ ورک‌ها منجر به کدنویس ساختارمند می‌شوند، به وظایف رایج رسیدگی می‌کنند و معماری ماژولار را با خود به همراه می‌آورند. این یعنی مشارکت در توسعه پروژه و نگهداری آن در طولانی‌مدت آسان‌تر می‌شود.
• پشتیبانی از پروتوتایپ‌سازی بی‌وقفه: فریم ورک‌ها با ارائه اجزا از پیش آماده و قابلیت‌های گوناگون، پروتوتایپ‌سازی پرسرعت را امکان‌پذیر می‌کنند. بنابراین می‌توانید خیلی سریع پروتوتایپ بسازید، ایده‌ها را بسنجید، بازخورد بگیرید و به مراحل بعدی کار بروید. از سوی دیگر، مجموع مدت‌زمان توسعه هم کاهش می‌یابد.
• دسترسی به جوامع و اکوسیستم‌های وسیع: فریم‌ورک‌های محبوب معمولا جامعه‌ای وسیع از کاربران فعال دارند و به راحتی به اسناد، ویدیوهای آموزشی و انجمن‌های اینترنتی مرتبط دسترسی خواهید داشت.
• افزایش امنیت و اتکاپذیری: فریم ورک‌ها معمولا تدابیر امنیتی داخلی دارند و بهترین رویه‌ها برای محافظت از خود در برابر آسیب‌پذیرهای رایج را در اختیارتان می‌گذارند. ارائه به‌روزرسانی‌های مرتب به این معنی است که تمام مشکلات امنیتی بالقوه به سرعت برطرف می‌شوند.
• انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری هرچه بیشتر: بسیاری از فریم ورک‌ها برای ارائه بالاترین انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری ممکن طراحی شده‌اند. این فریم ورک‌ها قابلیت‌هایی مانند مکانیزم کش کردن (Caching) و پشتیبانی از لود بالانسینگ (Load Balancing) دارند که مدیریت ترافیک را آسان می‌کنند. فریم‌ورک‌ها ضمنا می‌توانند بسته به نیازهای هر پروژه، دستخوش تغییر شوند یا گسترش یابند.
• پیروی از استانداردهای صنعتی: با استفاده از فریم‌ورک‌های محبوب، اطمینان خواهید داشت که اپلیکیشن‌هایی همسو با استانداردهای صنعتی می‌سازید. از سوی دیگر یکپارچه‌سازی سیستم‌ها با API-ها آسان‌تر می‌شود، زیرا اکثر فریم‌ورک‌ها با تکنولوژی‌ها و پروتکل‌های گوناگون سازگاری دارند.

انواع فریم ورک چیست ؟

پیش از اینکه فرایند توسعه آغاز شود، لازم است زبان برنامه نویسی مناسب برای پروژه را انتخاب کنیم. برای مثال اگر به سراغ زبان جاوا اسکریپت برویم، باید به بررسی فریم‌های جاوا اسکریپت – مثل Angular ،Next.js و Vue.js – مشغول شویم و بهترین گزینه را انتخاب کنیم.

هر فریم ورکی مجموعه‌ای از ویژگی‌ها و توانایی‌های به‌خصوص را با خود به همراه می‌آورد. علاوه بر این، فریم‌ورک‌های گوناگون برای حوزه‌های مختلف مانند توسعه اپلیکیشن وب، توسعه اپلیکیشن موبایل و دیتا ساینس داریم. با این اوصاف ضروری است که پیش‌نیازها را به وضوح بشناسید و فریم‌ورک را مطابق با آن‌ها برگزینید.

فریم‌ورک‌های توسعه وب

توسعه وب به معنی فرایند ساخت و نگهداری انواع سایت‌ها و اپلیکیشن‌های تحت وب است. بنابراین وقتی از این عبارت استفاده می‌کنیم، هم راجع به صفحات وب ایستا (استاتیک) و پویا (داینامیک) صحبت می‌کنیم و هم وب‌اپلیکیشن‌ها. فریم‌ورک‌های این حوزه می‌توانند انواع منابع، سرویس‌ها و رابط‌های برنامه‌نویسی اپلیکیشن (API) را در اختیار توسعه‌دهندگان بگذارند. ضمنا این فریم‌ورک‌ها در دو دسته‌بندی «فرانت‌اند» و «بک‌اند» قرار می‌گیرند.

فریم‌ورک‌های فرانت‌اند

از فریم‌ورک‌های فرانت‌اند برای ساخت رابط کاربری سایت (یا به عبارت دیگر، بخشی که مقابل چشم کاربران عادی قرار می‌گیرد) استفاده می‌شود. سه فریم‌ورک اصلی در میان فریم‌ورک‌های فرانت‌اند داریم:

• انگولار (Angular): انگولار فریم‌ورکی متن‌باز و متکی بر TypeScript است که توسط گوگل ساخته شده. قابلیت‌ها و سرویس‌های متعدد این فریم‌ورک، ساخت وب‌سایت و وب‌اپلیکیشن‌های مترقی (Progressive Web Apps | PWAs) را آسان می‌کنند. بهره‌گیری از کدهای TypeScript هم به این معناست که پاسخ‌هایی سریع‌تر به درخواست‌های کاربران ارائه می‌شود، آن هم بدون نوشتن حتی یک خط کد. شرکت‌هایی مانند گوگل، پی‌پل، نایکی و Upwork اتکا فراوان بر فریم‌ورک Angular دارند.
• VueJS: این فریم ورک فرانت‌اند، متن‌باز است و با زبان‌های HTML و CSS و جاوا اسکریپت توسعه یافته. VueJD از معماری Model-View-View-Model (یا MVVM) پشتیبانی می‌کند و به شکلی سریع و آسان قادر به یادگیری آن خواهید بود. از جمله شرکت‌های متکی بر VueJD می‌شود به Behance و TrustPilot اشاره کرد.
• بوت‌استرپ (BootStrap): بوت‌استرپ هم یک فریم‌ورک متن‌باز دیگر با اتکا بر CSS است. این فریم‌ورک سرعت و سهولت ساخت وب‌سایت را بالا می‌برد، به گستره وسیعی از نیازها پاسخ می‌دهد و مستقل از پلتفرم عمل می‌کند. این روزها تقریبا تمام سایت‌ها با تمام دیوایس‌ها (دسکتاپ، موبایل و تبلت) سازگاری دارند و این دستاورد به لطف بوت‌استرپ بوده است. شرکت‌هایی مانند Airbnb، نتفلیکس و اوبر از برجسته‌ترین مشتریان بوت‌استرپ هستند.

فریم‌ورک‌های بک‌اند

فریم‌ورک‌های توسعه بک‌اند، در سمت سرور استفاده می‌شوند و قابلیت‌های مرتبط به مدیریت درخواست‌ها، دیتابیس‌ها و ارتباطات از طریق API-ها را به همراه می‌آورند. در ادامه با سه فریم‌ورک محبوب آشنا می‌شوید.

• Ruby on Rails: فریم‌ورک Ruby On Rails فریم‌ورکی متن‌باز و متکی بر زبان روبی است که به ارائه نرم‌افزارهای امن و مقیاس‌پذیر شهرت دارد. این فریم‌ورک با معماری Model View Controller (یا MVC) ساخته شده و از یکپارچه‌سازی با کتابخانه‌های شخص ثالث پشتیبانی می‌کند. شرکت‌های Airbnb و CafePress تنها برخی از کاربران Ruby on Rails به حساب می‌آیند.
• جنگو (Django): جنگو فریم‌ورکی متکی بر پایتون و متن‌باز است که سرعت توسعه وب‌اپلیکیشن را بالا می‌برد و از انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری پروژه اطمینان حاصل می‌کند. جنگو با معماری Model Template View (یا MTV) پیاده‌سازی شده و با هر فریم‌ورک فرانت‌اندی سازگار است. شرکت‌های یوتیوب، اینستاگرام و اسپاتیفای کاربردهای فراوان برای جنگو یافته‌اند.
• اسپرینگ بوت (Spring Boot): این فریم‌ورک هم متن‌باز و متکی بر جاوا است. توسعه‌دهندگان می‌توانند با اسپرینگ بوت، اپلیکیشن‌های مستقل و آماده تولید بسازند که بسیار منعطف و مقیاس‌پذیر ظاهر می‌شوند. شرکت‌هایی مانند نتفلیکس، اوبر، لینکدین و Intuit از اسپرینگ بوت استفاده می‌کنند.

فریم‌ورک توسعه اپلیکیشن‌ موبایل

از فریم‌ورک‌های اپلیکیشن موبایل برای توسعه اپلیکیشن روی اندروید و iOS استفاده می‌شود. این برنامه‌ها می‌توانند به صورت بومی (Native)، هیبریدی و یا کراس‌پلتفرم (Cross-Platform) ساخته شوند.

• فلاتر (Flutter): فلاتر فریم‌ورکی متن‌باز است که توسط گوگل ساخته شده و از زبان Dart برای توسعه اپلیکیشن‌های سازگار با اندروید، iOS، وب و دسکتاپ کمک می‌گیرد. شرکت‌هایی مثل گوگل، مایکروسافت، آمازون، ادوبی و eBay استفاده مداوم از فلاتر دارند.
• ری‌اکت نیتیو (React Native): این فریم متن‌باز و متکی بر جاوا، توسط شرکت متا (فیسبوک سابق) توسعه یافته و در توسعه اپلیکیشن‌های سازگار با iOS، اندروید، macOS، وب و ویندوز کاربرد دارد. متا، اینستاگرام، اسکایپ و تسلا از مشهورترین کاربران ری‌اکت نیتیو به حساب می‌آیند.

فریم‌ورک‌های دیتا ساینس

علم داده یا دیتا ساینس راجع به گردآوری داده از منابع گوناگون و سپس تحلیل آن‌ها به کمک الگوریتم‌ها و شروط گوناگون است. دانشمندان داده معمولا با زبان پایتون سر و کار دارند و طبیعی است که عمدتا از فریم ورک های پایتون نیز کمک می‌گیرند.

• پای‌تورچ (PyTorch): فریم ورک متن‌باز PyTorch، به صورت خاص برای علم داده و با اتکا بر پایتون و کتابخانه Torch ساخته شده است. از این فریم ورک برای ساخت مدل‌های یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی استفاده می‌کنند. البته PyTorch در حوزه‌های دیگر مانند پردازش زبان طبیعی، پردازش تصویر و بینایی کامپیوتر نیز به کار می‌آید.
• آپاچی اسپارک (Apache Spark): آپاچی اسپارک از برجسته‌ترین فریم‌ورک‌های متن‌باز علم داده است که از زبان‌های گوناگون مثل اسکالا، R، پایتون و جاوا پشتیبانی می‌کند. این فریم ورک، جریان‌های در لحظه را در یادگیری ماشین پردازش می‌کند و قادر به ارائه تحلیل پیش‌گویانه است.

فریم‌ورک‌های مدیریت محتوا

سیستم‌های مدیریت محتوا (Content Management Systems | CMS) به کاربران این امکان را می‌دهند که انواع محتوا از جمله پست‌های بلاگ، کتاب‌های الکترونیکی، برنامه‌های موبایل یا محتوا مشابه را بسازد، سازماندهی کند و تغییر دهد. علاوه بر قیمت‌گذاری، زبان فریم‌ورک و میزان سهولت در استفاده، عواملی همچون استراتژی‌های سئو و امنیت نیز در انتخاب فریم‌ورک‌های CMS تأثیرگذار هستند. از فریم‌ورک‌های محبوب CMS می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• WordPress
• Drupal
• Joomla

چالش‌های بالقوه کار با فریم ورک چیست ؟

مثل هر ابزار دیگری و علی‌رغم تمام مزایایی که به همراه می‌آورند، فریم ورک‌ها هم چالش‌ها و معایب خاص خود را دارند که در ادامه به برخی از رایج‌ترین موارد اشاره می‌کنیم.

• فریم‌ورک‌ها راهکارهایی کلی برای نیازهای گوناگون ارائه می‌کنند، اما همچنان محدودیت‌های خاص خود را دارند. در واقع با تنها یک فریم‌ورک نمی‌شود به تمام وظایف رسیدگی کرد و برخی هم اصلا برای توسعه بعضی اپلیکیشن‌ها مناسب به حساب نمی‌آیند.
• فریم‌ورک‌ها کمک چندانی به پروژه‌های کوچک نمی‌کنند، زیرا راه‌اندازی و پیاده‌سازی فریم‌ورک از نوشتن کدهای پروژه بیشتر زمان می‌برد.
• کاربران ناآشنا با کارکرد فریم‌ورک‌ها باید زمان قابل توجهی را صرف یادگیری کنند. پیش از اینکه بتوان از هر فریم ورک استفاده‌ای بهینه برد، لازم است آن را بررسی کرد و روش کار صحیح را آموخت.
• بروز هرگونه باگ یا آسیب‌پذیری امنیتی در فریم‌ورک می‌تواند روی تمام اپلیکیشن‌هایی که به کمک آن ساخته شده‌اند اثر بگذارد.

ویژگی‌های یک فریم ورک خوب چیست؟

این روزها فریم‌ورک‌های زیادی داریم که برخی از آن‌ها محبوب‌تر از بقیه هستند. توسعه‌دهندگان اغلب فریم‌ورک‌هایی را انتخاب می‌کنند که با آن‌ها آشنایی بیشتری دارند، حتی با اینکه گاهی فریم‌ورک مورد نظر، برای پروژه مناسب نیست. هنگام تصمیم‌گیری درمورد فریم‌ورک مناسب، ویژگی‌های زیر را در فریم‌ورک‌ها بررسی کنید:

• کارایی: فریم‌ورکی را انتخاب کنید که عملکرد مورد‌ نیاز برای پروژه مورد‌ نظرتان را فراهم کند. با توجه به اینکه هر فریم‌ورکی محدودیت‌های خاص خود را دارد، روی فریم‌ورکی که بسیار گسترده‌تر از نیاز پروژه شما باشد، سرمایه‌گذاری نکنید.
• یکپارچگی: فریم‌ورکی انتخاب کنید که به هماهنگی تیم‌های بزرگ یا تیم‌های گوناگون کمک کند.
• مستندات: فریم‌ورکی انتخاب کنید که مستندات خوبی داشته باشد و آموزش‌های عمیق برای نحوه پیاده‌سازی ارائه کند.
• جامعه‌ی فعال: قدرت فریم‌ورک‌ها به پشتیبانی جامعه کاربران آن‌ها بستگی دارد. فریم‌ورکی را انتخاب کنید که جامعه بزرگی از مخاطبان فعال داشته باشد.

چطور بهترین فریم ورک را برای پروژه خود انتخاب کنیم؟

اگر برنامه‌نویس شرکتی با ابعاد متوسط یا بزرگ باشید، به احتمال فراوان مجموعه‌ای از فریم‌ورک‌ها از پیش انتخاب و در هر پروژه پیاده‌سازی شده‌اند. مگر اینکه به دنبال کار با ابزاری جدید و متفاوت باشید، منطقی‌ترین انتخاب این خواهد بود که مرتبط‌ترین فریم‌ورک به تجارب قبلی خود را انتخاب کنید. به این ترتیب هم انتقال دانش آسان‌تر می‌شود، هم همکارانی آشنا با فریم‌ورک خواهید داشت و هم می‌توانید در طولانی‌مدت به کار با فریم‌ورک ادامه دهید.

اگر پروژه‌هایی شخصی یا کوچک دارید، برای انتخاب فریم ورک ابتدا باید چنین سوالاتی از خود بپرسید:

• بر کدام زبان‌های برنامه‌نویسی تسلط دارم؟
• پروژه به چه زبانی نوشته می‌شود؟
• قابلیت بنیادین اپلیکیشن چیست و کدام فریم‌ورک‌ها از آن‌ها پشتیبانی می‌کنند؟
• آیا نیاز به‌‌خصوص و مهمی دارید که باید برآورده شود؟ (مثلا رویکردی که در فریم‌ورک در پیش گرفته می‌شود)

بعد از یافتن پاسخ این سوالات، به دنبال فریم‌ورک‌های سازگار با پیش‌نیازها بگردید. سپس اندکی پژوهش کنید و ببینید نظر سایر برنامه‌نویسان راجع به فریم‌ورک‌های مورد نظرتان چیست. برای مثال می‌توانید برنامه‌نویسان را در پلتفرم‌هایی مانند ردیت، Hacker News، دیسکورد و اسلک بیابید و جویای نظرات‌شان شوید.

اکثر اوقات، فریم‌ورک‌ها به صورت متن‌باز طراحی می‌شوند و نگهداری از آن‌ها برعهده جامعه کاربران است. برخی فریم‌ورک‌ها از پشتیبانی و سرمایه سازمانی نیز برخوردار هستند. برای مثال شرکت Vercel به این خاطر Next.js را توسعه هرچه بیشتر می‌دهد که سرعت توسعه اپلیکیشن را بالا می‌برد و کار را برای توسعه‌دهندگانی که از سرویس هاستینگ وب این شرکت بهره می‌برند، آسان‌تر می‌کند. پشتیبانی سازمانی معمولا نشانه خوبی است و به معنی طول عمر بالا و پشتیبانی حرفه‌ای فریم ورک خواهد بود.

• بیشتر بخوانید: بهترین کانال یوتیوب آموزش برنامه نویسی

جمع‌بندی و سوالات متداول پیرامون اینکه فریم ورک چیست

فریم‌ورک‌ها ابزارهایی ضروری در فرایند توسعه نرم‌افزار هستند که راهکارهای گوناگون را برای حل مشکلات رایج، پیاده‌سازی بهترین رویکردهای برنامه‌نویسی و بهره‌گیری از آخرین تکنولوژی‌ها ارائه می‌کنند. این پلتفرم‌ها شامل کتابخانه‌ها، API-ها و عناصر مشابه هستند که برنامه‌نویسی را سریع‌تر و کارآمدتر می‌کنند و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند روی عناصر منحصربه‌فرد پروژه متمرکز باشند. به علاوه، استفاده از فریم‌ورک مناسب می‌تواند سرعت فرایند توسعه را بالا ببرد، بازاریابی را بهبود دهد و به پیشبرد استراتژی رشد شما کمک کند.

تفاوت زبان برنامه‌نویسی و فریم ورک چیست؟

کم پیش نمی‌آید که تصوراتی اشتباه راجع به چیستی و کارکرد فریم ورک‌های برنامه‌نویسی شکل بگیرد. به‌عنوان مثال، از آنجا که فریم‌ورک‌ها و زبان‌های برنامه‌نویسی، هر دو در توسعه‌ی نرم‌افزار کاربرد دارند، با یکدیگر اشتباه گرفته می‌شوند. فریم‌ورک‌ها پلتفرم‌هایی هستند که به شما در توسعه‌ی نرم‌افزار کمک می‌کنند، درحالی که زبان‌های برنامه‌نویسی، پایه و اساس فریم‌ورک‌ها و دستورالعمل‌ها هستند و به آن‌ها می‌گوید چه کاری انجام دهند.

همه نرم‌افزارها با زبان‌های برنامه‌نویسی توسعه یافته‌اند، اما همه نرم‌افزارها لزوما از یک یا چند فریم ورک کمک نگرفته‌اند. یکی دیگر از تفاوت‌های مهم زبان برنامه‌نویسی و فریم‌ورک، هدف آن‌ها است. زبان برنامه‌نویسی می‌تواند در حوزه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد، در صورتی که فریم‌ورک معمولا فقط برای یک هدف ساخته شده است، مثلا ساخت وب‌اپلیکیشن، توسعه اپلیکیشن‌ موبایل یا علم داده.

تفاوت کتابخانه و فریم ورک چیست؟

گاهی اوقات اصطلاحات «فریم‌ورک» (Framework) و «کتابخانه» (Library) به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. اما «کتابخانه» تنها یکی از ابزارهای موجود در «فریم‌ورک» است. فریم‌ورک ابزارهای مختلفی از جمله کتابخانه‌ها را برای کمک به ساخت برنامه‌ها در اختیار شما قرار می‌دهد. کتابخانه هم مجموعه‌ای از اجزای سطح پایین است که می‌توان آن‌ها را برای یک نتیجه‌ی خاص فراخوانی کرد.

هنگام استفاده از کتابخانه، برنامه‌نویس مستقیماً کدها را از کتابخانه فراخوانی می‌کند. در حالی که فریم‌ورک‌ها خودشان می‌توانند دسترسی به کتابخانه‌ها را فراهم و کدها را فراخوانی کنند. این مفهومی است که به‌عنوان وارونگی کنترل (Inversion of Control) شناخته می‌شود و به کاهش باگ‌ها، تسهیل ایرادیابی، کاهش استفاده از سرور و ارائه تجربه‌‌ای پویاتر از برنامه‌نویسی کمک می‌کند.

بنابراین اگرچه گاهی واژه‌های کتابخانه و فریم‌ورک به اشتباه به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما کار با یک فریم‌ورک نه‌تنها زحمت کمتری دارد، بلکه خطر بروز مشکل را نیز کاهش می‌دهد.

منبع: AWS و Contentful و GeeksforGeeks