Qu'est-ce qu'un framework en programmation et en ingénierie ?
En génie logiciel et en programmation, un framework est un ensemble de composants logiciels réutilisables qui permettent de développer de nouvelles applications plus efficacement. La réutilisation du développement et de la recherche existants est un principe essentiel dans tous les domaines de l'ingénierie. Par exemple, les ingénieurs électriciens utilisent des composants électroniques existants pour fabriquer de nouveaux appareils. Les fabricants de composants suivent des normes et des spécifications prédéterminées pour garantir l'utilisabilité des composants. De même, les frameworks logiciels contiennent des modules de code réutilisables basés sur des normes et protocoles logiciels spécifiques. Les frameworks peuvent également définir et appliquer certaines règles d'architecture logicielle ou certains processus métier, afin que de nouvelles applications puissent être développées de manière standardisée.
Quels sont les avantages de l'utilisation de frameworks logiciels ?
Les frameworks logiciels modifient la façon dont les développeurs travaillent traditionnellement lorsqu'ils créent des logiciels. Lorsque les équipes et les organisations chargées des logiciels utilisent des frameworks de programmation, elles en tirent plusieurs avantages.
Améliorer la qualité du code
Les frameworks logiciels contiennent des composants logiciels conçus selon des normes de programmation élevées. Les développeurs peuvent utiliser le framework logiciel avec la certitude que moins de bogues affecteront les codes sous-jacents. De plus, les frameworks logiciels sont structurés de manière à améliorer la lisibilité du code. Les équipes chargées des logiciels peuvent collaborer plus facilement lorsqu'elles partagent une même compréhension du flux de travail logiciel résumé par le framework.
Gagner du temps sur le développement
Les frameworks logiciels améliorent l'efficacité de la programmation et les entreprises peuvent les utiliser pour publier des applications fonctionnelles plus rapidement. Avec un bon framework logiciel, les développeurs peuvent se concentrer sur l'écriture de code de haut niveau qui gère la logique métier plutôt que sur des modules de codage de base. Par exemple, les développeurs peuvent utiliser un framework open source pour fournir un accès à la base de données et développer un logiciel de commerce électronique en plus de celui-ci.
De plus, les frameworks aident les développeurs à éviter d'écrire du code redondant et dupliqué susceptible de ralentir ou de surcharger les applications.
Meilleure sécurité logicielle
Avec une base de code élargie, il est difficile pour les développeurs de détecter les problèmes de sécurité du code et d'y répondre. En revanche, un bon framework logiciel comprend des points de contrôle de sécurité prêts à l'emploi qui permettent aux développeurs de renforcer plus facilement la sécurité du code et des données.
Révision efficace du code
Avant de publier une application, les développeurs testent le code à plusieurs étapes de développement. Chaque fonction logicielle, API, structure de données et module doit satisfaire à des exigences spécifiques de révision du code. En utilisant un framework, les équipes logicielles peuvent valider leurs applications à l'aide de scénarios de test complets et d'une couverture de code. De plus, les développeurs trouvent qu'il est plus facile de déboguer et de corriger les problèmes de code dans un framework bien structuré.
Flexibilité de développement
Les développeurs peuvent utiliser des frameworks logiciels pour être plus agiles lorsqu'ils mettent en œuvre des modifications logicielles majeures. Ils peuvent retenir le code spécifique au projet tout en échangeant différents frameworks adaptés à leurs objectifs. Cela réduit les réécritures de code que les développeurs doivent effectuer. Par exemple, vous pouvez mettre à niveau une application de reconnaissance d'image en remplaçant son framework de machine learning (ML) existant par un framework plus robuste.
Comment fonctionne un framework ?
Un framework fournit une gamme flexible de composants logiciels qui aident les développeurs à accélérer le développement de logiciels jusqu'au déploiement en production. Il comprend des ressources conçues pour un langage de programmation, telles que des API, des bibliothèques de code, des débogueurs et des compilateurs. Par exemple, Ruby on Rails est un framework d'application Web développé dans le langage Ruby.
Nous expliquons ensuite les composants courants du framework :
- Les API sont des protocoles qui permettent à différents logiciels de communiquer dans un format compréhensible pour les deux parties
- Les bibliothèques de code sont un ensemble de fonctions logicielles réutilisables que les développeurs peuvent intégrer à leurs codes
- Les compilateurs sont des outils logiciels que les développeurs utilisent pour convertir les codes sources en fichiers d'application déployables
- Les débogueurs sont des outils qui aident les programmeurs à trouver et à corriger les erreurs dans les codes
Inversion de contrôle
Les développeurs utilisent les composants d'un framework logiciel comme éléments de base pour leurs applications. Bien que le framework fournisse les ressources nécessaires pour accélérer le développement, il modifie également le flux procédural de l'application.
L'inversion de contrôle (IoC) est un principe de conception qui inverse le flux de contrôle par rapport au flux de contrôle traditionnel. Au lieu que le code de l'application contrôle le flux et fasse des appels à des bibliothèques réutilisables, l'application principale passe le contrôle au framework. Le framework fournit ensuite un support et une orientation supplémentaires au code de l'application par le biais de divers mécanismes logiciels. Il en résulte des fonctionnalités et des classes logicielles faiblement couplées, qui améliorent la maintenabilité, la flexibilité et la capacité de mise à l'échelle des logiciels.
Framework ou bibliothèque
Les frameworks et les bibliothèques sont du code réutilisable écrit par quelqu'un d'autre qui aide les développeurs à créer des applications plus efficacement. Cependant, une bibliothèque est un ensemble d'utilitaires ou de fonctions que le code de l'application appelle en cas de besoin. Les bibliothèques sont spécifiques aux tâches, telles que l'activation des implémentations de ML avec des codes déjà écrits. La bibliothèque agit comme une aide et un outil pour votre application.
En revanche, un framework est un plan structurel qui dicte le développement d'applications. Il fournit un squelette dans lequel les développeurs remplissent les spécifications, en personnalisant une partie de son comportement en respectant son architecture. Les développeurs doivent façonner leur application et son architecture en fonction des règles et des structures du framework. Le flux de contrôle est également transmis au framework, qui peut appeler des bibliothèques en interne si nécessaire.
Quels sont les types de frameworks les plus courants ?
Les développeurs utilisent plusieurs types de frameworks pour créer différentes applications.
Frameworks d'applications web
Les frameworks d'applications Web comprennent des outils de programmation et des ressources pour créer des applications Web, des sites Web, des applications à page unique et leurs services backend respectifs. Ils aident les développeurs à intégrer divers composants Web et langages de programmation pour créer des applications Web fonctionnelles.
Il s'agit de deux sous-catégories de frameworks Web utilisés par les développeurs.
Frameworks frontend
Les frameworks frontend fournissent des composants logiciels permettant de styliser et de caractériser le comportement d'une interface Web destinée aux utilisateurs. Par exemple, les développeurs Web utilisent des frameworks JavaScript tels que Angular, Vue.js et React pour créer des interfaces utilisateur avec du code JavaScript.
Frameworks backend
Les frameworks backend fournissent aux développeurs des composants backend, tels que l'accès aux données et les services Web, pour développer des applications côté serveur. Ruby on Rails et Django sont des frameworks backend populaires dans la communauté des développeurs Web.
Frameworks de développement mobiles
Les frameworks de développement mobiles réduisent la complexité de la création d'applications mobiles natives et multiplateformes. Contrairement au développement Web, la création d'une application pour appareils mobiles nécessite un examen attentif des systèmes d'exploitation et des spécifications matérielles de l'appareil.
Les frameworks de développement mobiles réduisent le temps de développement en fournissant les bibliothèques, les compilateurs et les composants mobiles nécessaires aux différentes plateformes mobiles. Les équipes logicielles peuvent également les utiliser pour créer des applications multiplateformes. Par exemple, les développeurs utilisent Flutter pour créer des applications mobiles à partir d'une base de code unique qui fonctionnent sous Android, iOS, Windows et macOS.
Frameworks de science des données
L'intelligence artificielle et le machine learning sont des sujets complexes de science des données qui nécessitent d'immenses connaissances techniques. Les frameworks de science des données aident les développeurs à créer et à déployer des applications basées sur le ML pour le traitement de données à grande échelle. Au lieu d'écrire des codes de machine learning complexes, ils utilisent les bibliothèques déjà écrites dans leurs applications de ML. Par exemple, les spécialistes des données utilisent des frameworks populaires tels que TensorFlow et PyTorch pour développer des systèmes de traitement du langage naturel (NLP).
Quelles sont les fonctionnalités d'un framework de haute qualité ?
Vous pouvez choisir parmi les différents frameworks disponibles pour automatiser et rationaliser l'ensemble du processus de développement logiciel. Plusieurs critères permettent de déterminer un bon framework logiciel qui fournit une base structurelle solide aux développeurs.
Cohérence
Votre framework doit démontrer un comportement cohérent et prévisible lorsque vous l'appliquez aux différents langages de programmation et fonctionnalités logicielles qu'il prend en charge. Par exemple, lorsque vous créez une application mobile avec un framework multiplateforme, vous vous attendez à ce que l'application fonctionne en conséquence sur les téléphones iOS et Android.
Qualité
Un bon framework est constamment testé pour détecter les vulnérabilités, révisé et mis à niveau pour fournir aux développeurs des bibliothèques de code, des API et des composants logiciels sécurisés. Il présente également une bonne extensibilité avec des dispositions pour les mises à niveau futures. De cette façon, les développeurs peuvent rester informés de l'évolution des logiciels sans avoir à remplacer le framework dans son intégralité.
Support
Votre framework doit contenir une documentation suffisante et des exemples décrivant clairement les implémentations du framework. Dans le cas contraire, les développeurs pourraient avoir besoin d'une formation supplémentaire à la mise en œuvre pour développer des logiciels avec le framework. Les développeurs peuvent s'impliquer dans une communauté dynamique pour discuter de leurs besoins, demander de l'aide et accéder à des ressources qui les aident à utiliser le framework de manière optimale.
Quels sont les défis liés à l'utilisation de frameworks ?
Les développeurs peuvent utiliser des frameworks logiciels pour se concentrer sur l'écriture de code spécifique à leurs projets et éviter de dépenser des ressources inutiles sur la technologie sous-jacente.
Malgré leurs avantages, l'utilisation d'un framework nécessite des considérations réfléchies dans certaines circonstances. Par exemple, si vous créez une application simple, il se peut que vous n'ayez pas besoin d'une infrastructure logicielle. Il faut du temps pour configurer un framework et apprendre à créer une application autour de celui-ci. De plus, la compilation du framework augmente considérablement l'empreinte de code d'une application simple.
L'utilisation d'un framework de programmation nécessite également une compréhension approfondie du fonctionnement de chaque composant logiciel. Même avec une documentation complète, les développeurs peuvent avoir besoin de plus de temps pour se familiariser avec le framework. Lorsque vous utilisez un framework pour créer une application, vous vous fiez également davantage aux performances et à la sécurité qu'il fournit. Si le framework contient des bogues ou des vulnérabilités latents, toutes les applications basées sur celui-ci sont affectées.
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