ما المقصود بإطار العمل في البرمجة والهندسة؟
في هندسة البرمجيات والبرمجة، الإطار هو مجموعة من المكونات البرمجية القابلة لإعادة الاستخدام التي تزيد من كفاءة تطوير تطبيقات جديدة. إن إعادة استخدام منهجية "البحث والتطوير" الحالية لهي مبدأ أساسي في جميع المجالات الهندسية. على سبيل المثال، يستخدم مهندسو الكهرباء المكونات الإلكترونية الحالية في صنع أجهزة جديدة. يلتزم مصنعو المكونات بمعايير ومواصفات محددة مسبقًا لضمان قابلية استخدام المكوّن. وبالمثل، تتضمن الأُطُر البرمجية وحدات (حزم) كودية قابلة لإعادة الاستخدام تستند إلى معايير وبروتوكولات برمجية محددة. قد تقوم الأُطُر أيضًا بتحديد وتطبيق بعض قواعد البنية البرمجية أو عمليات أعمال، بحيث يمكن تطوير تطبيقات جديدة بطريقة قياسية موحدة.
ما فوائد استخدام أُطر العمل البرمجية؟
تغير أُطر العمل البرمجية الطريقة التقليدية التي يعمل المطورون بها عند إنشاء البرامج. عندما تستخدم فرق البرامج والمؤسسات أُطر العمل البرمجية، فإنها تستفيد بعدة طرق.
تحسين جودة التعليمات البرمجية
تحتوي أُطر العمل البرمجية على مكونات برمجية مصممة وفقًا لمعيار برمجي عالٍ. يمكن للمطورين استخدام إطار العمل البرمجي بثقة شديدة في أن عددًا أقل من الأخطاء سيؤثر في التعليمات البرمجية الأساسية. علاوةً على ذلك، يُجرى هيكلة أُطر العمل البرمجية بطرق تحسن إمكانية قراءة التعليمات البرمجية. يمكن لفرق البرامج التعاون بسهولة أكبر عندما يتشاركون فهمًا موحدًا لسير عمل البرامج الذي يلخصه إطار العمل.
تقليل وقت التطوير
تحسن أُطر العمل البرمجية كفاءة البرمجة، ويمكن للمؤسسات استخدامها لإصدار تطبيقات وظيفية بشكل أسرع. من خلال إطار برمجي جيد، يمكن للمطورين التركيز على كتابة تعليمات برمجية عالية المستوى تتعامل مع منطق الأعمال بدلاً من وحدات التعليمات البرمجية الأساسية. على سبيل المثال، يمكن للمطورين استخدام إطار عمل مفتوح المصدر لتوفير الوصول إلى قاعدة البيانات وتطوير برمجيات التجارة الإلكترونية على رأس ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، تساعد أُطر العمل المطورين على تجنب كتابة التعليمات البرمجية الزائدة والمكررة التي قد تؤدي إلى إبطاء التطبيقات أو شغلها مساحة كبيرة.
أمان أفضل للبرامج
في ظل وجود قاعدة للتعليمات البرمجية أوسع نطاقًا، أصبح من الصعب على المطورين اكتشاف المشكلات الأمنية في التعليمات البرمجية والاستجابة لها. في المقابل، يشتمل إطار العمل البرمجي الجيد على نقاط فحص الأمان جاهزة تُسهِّل على المطورين تعزيز أمان التعليمات البرمجية والبيانات.
المراجعة الفعَّالة للتعليمات البرمجية
قبل إصدار التطبيق، يختبر المطورون التعليمات البرمجية في عدة مراحل تطوير. يجب أن تجتاز كل وظيفة وواجهة برمجة تطبيقات (API) وهيكلة بيانات ووحدة في البرنامج متطلبات مراجعة التعليمات البرمجية المحددة. باستخدام إطار عمل، يمكن لفرق البرامج التحقق من صحة تطبيقاتها من خلال حالات الاختبار الشاملة وعمليات تغطية التعليمات البرمجية. بالإضافة إلى ذلك، يجد المطورون أنه من الأسهل تصحيح مشكلات التعليمات البرمجية وإصلاحها في إطار عمل جيد التنظيم.
مرونة التطوير
يمكن للمطورين استخدام أُطر العمل البرمجية للتمتع بمرونة أكبر عند تنفيذ التغييرات البرمجية الرئيسة. يمكنهم الاحتفاظ بالتعليمات البرمجية الخاصة بالمشروع في أثناء التبديل بين أُطر العمل المختلفة التي تناسب أهدافهم. وهذا يقلل من عمليات إعادة كتابة التعليمات البرمجية التي يحتاج المطورون إلى تنفيذها. على سبيل المثال، يمكنك ترقية تطبيق التعرُّف على الصور عن طريق استبدال إطار عمل تعلم الآلة (ML) الحالي بإطار عمل أكثر قوة.
كيف يعمل إطار العمل؟
يوفر إطار العمل مجموعة مرنة من المكونات البرمجية التي تساعد المطورين في تسريع مرحلة تطوير البرامج وصولاً إلى مرحلة نشر الإنتاج. وهو يتضمن موارد مصممة للغة برمجة، مثل واجهات برمجة التطبيقات (API) ومكتبات التعليمات البرمجية وأدوات تصحيح الأخطاء والمحولات البرمجية. على سبيل المثال، Ruby on Rails هو إطار عمل تطبيق ويب طُوِّر بلغة Ruby.
سنشرح مكونات إطار العمل الشائعة فيما يلي:
- واجهات برمجة التطبيقات هي بروتوكولات تسمح للبرامج المختلفة بالاتصال بتنسيق يمكن فهمه بشكل متبادل
- مكتبات التعليمات البرمجية عبارة عن مجموعة من وظائف البرامج القابلة لإعادة الاستخدام التي يمكن للمطورين توصيلها بتعليماتهم البرمجية
- المحولات البرمجية هي أدوات برمجية يستخدمها المطورون لتحويل التعليمات البرمجية المصدر إلى ملفات تطبيقات قابلة للنشر
- أدوات تصحيح الأخطاء هي أدوات تساعد المبرمجين في العثور على الأخطاء في التعليمات البرمجية وتصحيحها
عكس نمط التحكم
يستخدم المطورون أجزاء إطار العمل البرمجي ككتل إنشاء لتطبيقاتهم. بينما يوفر إطار العمل الموارد اللازمة لتسريع التطوير، فإنه يغير أيضًا التدفق الإجرائي للتطبيق.
عكس نمط التحكم (IoC) هو مبدأ تصميم يعكس تدفق التحكم مقارنةً بتدفق التحكم التقليدي. بدلاً من أن تتحكم التعليمة البرمجية للتطبيق في التدفق وإجراء الاستدعاءات إلى المكتبات القابلة لإعادة الاستخدام، ينقل التطبيق الرئيس آلية التحكم إلى إطار العمل. يوفر إطار العمل بعد ذلك دعمًا إضافيًا وتوجيهًا للتعليمة البرمجية للتطبيق من خلال آليات برمجية مختلفة. ينتج عن ذلك وظائف وفئات برمجية مقترنة اقترانًا حرًا، ما يحسن قابلية صيانة البرامج ومرونتها وقابليتها للتوسع.
إطار العمل مقابل المكتبة
كل من أُطر العمل والمكتبات عبارة عن تعليمات برمجية قابلة لإعادة الاستخدام كتبها شخص آخر يساعد المطورين في إنشاء تطبيقات بشكل أكثر كفاءة. ومع ذلك، فإن المكتبة عبارة عن مجموعة من الأدوات المساعدة أو الوظائف التي تستدعيها التعليمة البرمجية للتطبيق عند الحاجة. تُعد المكتبات خاصة بالمهام، مثل تمكين تطبيقات تعلُّم الآلة (ML) باستخدام تعليمات برمجية مكتوبة بالفعل. تعمل المكتبة كوسيلة مساعدة وأداة لتطبيقك.
على النقيض من ذلك، فإن إطار العمل هو مُخطط هيكلي يفرض توجيهات بتطوير التطبيقات. إنه يوفر هيكلاً يملؤه المطورون بالتفاصيل، ما يخصص جزءًا من سلوكه من خلال الالتزام ببنيته. يتعين على المطورين تشكيل تطبيقاتهم وبنيتها حول قواعد إطار العمل وهياكله. ينتقل تدفق التحكم أيضًا إلى إطار العمل، الذي قد يستدعي المكتبات داخليًا إذا لزم الأمر.
ما الأنواع الشائعة من أُطر العمل؟
يستخدم المطورون عدة أنواع من أُطر العمل لإنشاء تطبيقات مختلفة.
أطر عمل تطبيقات الويب
تتكون أطر عمل تطبيقات الويب من أدوات البرمجة ومواردها لإنشاء تطبيقات الويب والمواقع الإلكترونية وتطبيقات الصفحة الواحدة وخدمات الواجهة الخلفية ذات الصلة بها. إنها تساعد المطورين في تحقيق التكامل بين مكونات الويب ولغات البرمجة المختلفة لإنشاء تطبيقات ويب وظيفية.
هاتان فئتان فرعيتان من أطر عمل الويب التي يستخدمها المطورون.
أطر عمل الواجهة الأمامية
توفر أطر عمل الواجهة الأمامية مكونات برمجية لتصميم سلوك واجهة الويب التي يتعامل معها المستخدمون وتوصيفه. على سبيل المثال، يستخدم مطورو الويب أطر عمل JavaScript، مثل Angular وVue.js وReact، لإنشاء واجهات مستخدم باستخدام تعليمات JavaScript البرمجية.
أطر عمل الواجهة الخلفية
توفر أطر عمل الواجهة الخلفية للمطورين مكونات الواجهة الخلفيةـ مثل إمكانية الوصول إلى البيانات وخدمات الويب، لتطوير التطبيقات من جانب الخادم. يُعد كل من Ruby on Rails وDjango إطارَي عمل شائعين من أطر عمل الواجهة الخلفية في مجتمع تطوير الويب.
أطر عمل تطوير الجوّال
تقلل أطر عمل تطوير الجوّال تعقيدات إنشاء تطبيقات الجوّال الأصلية ومتعددة الأنظمة الأساسية. على عكس تطوير الويب، يتطلب إنشاء تطبيق للأجهزة الجوّالة دراسة متأنية لأنظمة تشغيل الجهاز ومواصفات مكوناته المادية.
تقلل أطر عمل تطوير الجوّال وقت التطوير من خلال توفير المكتبات والمحولات البرمجية ومكونات الجوّال اللازمة للأنظمة الأساسية المختلفة للجوال. يمكن لفرق البرامج أيضًا استخدامها لإنشاء تطبيقات متعددة الأنظمة الأساسية. على سبيل المثال، يستخدم المطورون Flutter لإنشاء تطبيقات الجوّال من قاعدة تعليمات برمجية واحدة تعمل في أنظمة Android وiOS وWindows وmacOS.
أطر عمل علم البيانات
يُعد الذكاء الاصطناعي وتعلُّم الآلة من موضوعات علم البيانات المعقدة التي تتطلب معرفة تقنية هائلة. تساعد أطر علم البيانات المطورين في إنشاء تطبيقات تعمل بنظام تعلُّم الآلة (ML) ونشرها لمعالجة البيانات على نطاق واسع. بدلاً من كتابة التعليمات البرمجية لتعلُّم الآلة المعقدة، يستخدمون مكتبات بها تعليمات برمجية مكتوبة بالفعل في تطبيقات تعلُّم الآلة الخاصة بهم. على سبيل المثال، يستخدم علماء البيانات أُطر العمل الشائعة، مثل TensorFlow وPyTorch، لتطوير أنظمة معالجة اللغة الطبيعية (NLP).
ما ميزات إطار العمل عالي الجودة؟
يمكنك الاختيار من بين العديد من أُطر العمل المتاحة لأتمتة عملية تطوير البرامج وتبسيطها بالكامل. تساعد العديد من المعايير في تحديد إطار العمل البرمجي الجيد الذي يوفر أساسًا هيكليًا متينًا للمطورين.
الاتساق
يجب أن يُظهر إطار العمل سلوكًا متسقًا وقابلاً للتنبؤ به عند تطبيقه على مختلف لغات البرمجة والوظائف البرمجية التي يدعمها. على سبيل المثال، عندما تنشئ تطبيقًا للجوّال بإطار عمل متعدد الأنظمة الأساسية، فإنك تتوقع أن يعمل التطبيق وفقًا لذلك على الهواتف التي تعمل بنظامَي التشغيل iOS وAndroid.
الجودة
يُختبر إطار العمل الجيد باستمرار بحثًا عن الثغرات الأمنية ويُراجع ويُجرى ترقيته لتزويد المطورين بمكتبات التعليمات البرمجية الآمنة وواجهات برمجة التطبيقات (API) والمكونات البرمجية. ويتمتع أيضًا بقابلية جيدة للتوسع مع توفير الترقيات له في المستقبل. بهذه الطريقة، يمكن للمطورين البقاء على اطلاع دائم بتغييرات البرامج الآخذة في التطور بدون استبدال إطار العمل بأكمله.
الدعم
يجب أن يكون لدى إطار العمل وثائق ونماذج كافية توضح تطبيقاته بوضوح. بخلاف ذلك، قد يحتاج المطورون إلى تدريب إضافي على تلك التطبيقات لتطوير البرامج باستخدام إطار العمل. يمكن للمطورين المشاركة مع مجتمع نشط لمناقشة الاحتياجات وطلب الدعم والوصول إلى الموارد التي تساعدهم في استخدام إطار العمل على النحو الأمثل.
ما تحديات استخدام أُطر العمل؟
يمكن للمطورين استخدام أطر عمل برمجية للتركيز على كتابة التعليمات البرمجية لمشروعاتهم وتجنب إنفاق الموارد غير الضرورية على التكنولوجيا الأساسية.
وعلى الرغم من مزايا أُطر العمل، فإن استخدامها يتطلب اعتبارات مدروسة في ظروف معينة. على سبيل المثال، إذا كنت تنشئ تطبيقًا بسيطًا، فقد لا تحتاج إلى إطار عمل برمجي. يستغرق إنشاء إطار عمل وتعلم طريقة إنشاء تطبيق على أساسه وقتًا. وعلاوةً على ذلك، يزيد وضع إطار عمل بصمة التعليمات البرمجية للتطبيق البسيط بشكل كبير.
يتطلب استخدام إطار عمل البرمجة فهمًا شاملاً لكيفية عمل كل مكون من المكونات البرمجية أيضًا. حتى مع الوثائق الشاملة، قد يحتاج المطورون إلى مزيد من الوقت للتعرُّف على إطار العمل. عندما تستخدم إطار عمل لإنشاء تطبيق، فإنك تعتمد بشكل أكبر على الأداء والأمان اللذين يوفرهما أيضًا. إذا كان إطار العمل ينطوي على أخطاء أو ثغرات كامنة، فستتأثر جميع التطبيقات المستندة إليه.
كيف يمكن لخدمات AWS دعم متطلبات إطار العمل لديك؟
توفر Amazon Web Services (AWS) العديد من أُطر العمل القوية لدعم احتياجات التحوّّل الرقمي الخاصة بك.
سواء كنت تريد وضع إستراتيجية لاعتماد السحابة أو تحجيم تطبيقات الويب الحديثة، يمكنك توفير التكاليف والوقت والموارد باستخدام أُطر العمل القائمة على AWS الموضحة فيما يلي:
- إطار عمل تبني سحابة AWS (AWS CAF) يسرّع جاهزية السحابة لديك باستخدام أفضل الممارسات في مختلف إمكانيات الأعمال
- مجموعة تطوير سحابة AWS (AWS CDK) هي إطار عمل يمكن للمطورين استخدامه في نشر موارد السحابة بلغات البرمجة المفضلة لديهم
- عند استخدام TensorFlow على AWS، يمكن للمهندسين المتخصصين في تعلّم الآلة تدريب نماذج التعليم العميق ونشرها سريعًا في السحابة
بادر باستخدام أُطر العمل على AWS من خلال إنشاء حساب اليوم.
