مصطلح إطار العمل أو الفريم وورك Framework يعد أحد المصطلحات الفنية والبرمجية التي تربك المبتدئين على وجه الخصوص في بداية مشوار تعلم البرمجة والتي لا يستطيع فهم دلالتها ولا إدراك مدى أهميتها بشكل جيد.
وكثيرًا ما يتساءل المبرمج المبتدئ عن معنى إطار العمل Framework وعن مزايا ومحدويات استخدام أطر العمل Frameworks في عمله البرمجي وعملية البرمجة عمومًا، وهل يتوجب عليه تعلم إطار عمل للغة برمجة محددة، أم أن تعلمه للغة البرمجة نفسها يكفيه في سوق العمل، وهل تعلم إطار العمل صعب ويستغرق وقتًا، ومالفرق بين إطار العمل والمكتبة، وغيرها من الأسئلة من هذا القبيل. فإذا كنت مهتمًا بعرفة الإجابة على كل هذه التساؤلات فتابع قراءة هذا المقال للنهاية.
ما هو إطار العمل Framework؟
إطار العمل Framework في البرمجة هو ببساطة آلية يتم من خلالها إعداد وتجهيز كافة الوظائف الضرورية والشائعة التي تستخدم بكثرة عند تطوير التطبيقات والأنظمة وإتاحتها للمبرمج ليستخدمها ويستفيد منها في عمله دون أن يحتاج لإعادة كتابة هذه الوظائف بنفسه من الصفر وبهذا نستنتج أن استخدام إطار العمل يختصر الكثير من الوقت ويجعل العمل البرمجي أكثر كفاءة.
لتفهم الأمر بصورة أفضل تخيل أنك تحتاج لكتابة سيرتك الذاتية، سيكون أمامك خياران إما أن تفتح مستندًا فارغًا وتبدأ بكتابة كل شيء وتنسيقه بنفسك من الصفر، أو تعتمد على قالب جاهز للسيرة الذاتية يكون مقسمًا ومنسقًا وكل ما عليك هو ملء البيانات الضرورية الخاصة بك فقط دون أن تشغل بالك بالكثير من التفاصيل الأخرى سيكون الخيار الثاني أفضل وأسرع بالتأكيد.
يساعدك إطار العمل في مشروعك البرمجي بطريقة مشابهة فهو يعمل كقالب أو هيكل أساسي عليك الالتزام به لإنشاء التطبيقات الخاصة بك، ويوفر لك مجموعة من الأدوات أو المكونات أو الحلول البرمجية الجاهزة لبناء تطبيقات مخصصة بطريقة آمنة وسريعة ومنظمة.
ستجد الكثير من أطر عمل لكل لغات البرمجة الشائعة مثل جافاسكريبت وبايثون و PHP وجافا، ومن أجل استخدام أي إطار منها عليك بداية تعلم كيفية تطوير المشاريع في كل إطار منها والاستفادة من التسهيلات الكثيرة التي توفرها لك هذه الأطر.
ما الفرق بين إطار العمل والمكتبة؟
كثيرًا ما يتم الخلط بين مفهوم إطار العمل Framework ومفهوم مشابه له في البرمجة وهو المكتبة Library ورغم التشابه بينهما في طريقة العمل واستخدامهما بالتبادل في بعض الأحيان، إلا أن مفهوم المكتبة أبسط وأكثر محدودية فالمكتبة تركز على توفير وظيفة محددة في حين يوفر إطار العمل مجموعة متكاملة من الميزات التي تمكنك من برمجة تطبيقات في مجال محدد.
تُعرَّف المكتبة بأنها عبارة عن مجموعة من التعليمات البرمجية المختبرة القابلة لإعادة الاستخدام والتي تنفذ وظيفة معينة وتحل مشكلة محددة، في حين ينفذ إطار العمل حزمة وظائف متكاملة أو يوفر مخططًا عامًا لبناء التطبيقات في حين لا توفر المكتبات هذه الميزة كما تحدد أطر العمل قواعد وإرشادات كتابة التعليمات البرمجية الخاصة بك وتنظم الملفات والمجلدات الخاصة بمشاريعك، ويمكن أن تتضمن مجموعة من المكتبات وتستخدمها لتنفذ مهام معينة.
على سبيل المثال من بين المكتبات الشائعة نذكر مكتبة ريآكت React وهي مكتبة برمجية مبنية بلغة جافاسكربت ومتخصصة في بناء واجهات المستخدم ومكتبة jQuery التي تختصر العديد من الأكواد والتعليمات البرمجية المكررة في جافا سكريبت لتسهيل عملية البرمجة، ومن بين أطر العمل الشائعة نذكر أنجولار Angular وفيو Vue.js وهما إطارا عمل بلغة جافا سكريبت مختصان في تصميم واجهات مواقع الويب.
ما الفرق بين إطار العمل ولغة البرمجة؟
يمكن للمطور أن يستخدم لغة البرمجة ويكتب كافة التعليمات البرمجية اللازمة لبناء التطبيقات من الصفر كما يمكنه إن شاء الاستعانة بإطار عمل Framework مخصص لتطوير برامجه وتطبيقاته.
ورغم أن استخدام إطار العمل يفيد المطورين ويسرع وتيرة عملهم، إلا أنه يحد من حريتهم في كتابة التعليمات البرمجية ويقيد إمكانيات التطوير ويمكنهم من بناء تطبيقات لأغراض محددة فقط، في حين أن استخدام لغة برمجة يمكنهم من تطوير ما يشاؤون من تطبيقات متنوعة، حتى إطار العمل نفسه تم بناؤه في النهاية بإحدى لغات البرمجة.
باختصار لغة البرمجة هي الأساس ومن خلال تعلمها يمكنك بناء ما تشاء من تطبيقات، أما إطار العمل فهو مصمم لنوع محدد من التطبيقات مثل تطبيقات الويب أو تطبيقات الجوال أو تطبيقات علم البيانات أو الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء …إلخ ويفضل أن تتعلم استخدامه بعد أن تتعلم البرمجة وتتمكن من أساسياتها.
أهمية إطار العمل في البرمجة
تبرز أهمية إطار العمل framework بشكل أساسي في كونه يتيح لك إعادة استخدام التعليمات البرمجية بدلًا من إعادة كتابتها من جديد، وفيما يلي جملة من الفوائد التي يمكن أن يوفرها استخدام إطار العمل:
- يساعد على توفير كود أكثر أمانًا لكونه يتضمن شيفرات تتحقق من المصادقات والصلاحيات وتحمي تطبيقك من الاختراق وتعالج الكثير من الثغرات الأمنية الشائعة مثل CSRF و XSS و SQL Injection.
- تركيز الجهود على كتابة التعليمات البرمجية الخاصة بالمشروع فقط بدلًا من برمجة وظائف متكررة وشائعة الاستخدام.
- توحد أنماط وقواعد كتابة التعليمات البرمجية وتوفر مخططًا عامًّا يمكن لكافة الفرق البرمجية فهمه بسهولة.
- يساعد في تطوير مشروعك وإضافة ميزات جديدة له بسهولة دون الحاجة للتعديل على الكود الأساسي لإطار العمل.
- يغني عن إعادة اختراع العجلة ويوفر لك الوقت والتكلفة اللازمين لتطوير المشاريع والتطبيقات.
- يساعد في كتابة كود نظيف وغير مكرر.
- يسهل عملية اختبار الكود وتصحيح الأخطاء البرمجية.
- يقلل بالعموم من كمية الأخطاء البرمجية لأنك ستكتب كود أقل وبالتالي ستنتج لديك أخطاء برمجية أقل.
محدوديات إطار العمل
لا شكَّ أن استخدام إطار العمل يفيدك كمطور ويساعدك على تسريع وتحسين العمل البرمجي، إلا أن الاعتماد على أطر العمل وحدها يفرض عليك بعض القيود وإليك أبرزها:
- يوفر وظائف محددة ويختص في بناء تطبيقات في مجالات معينة فقط.
- الاعتماد عليها قد يعيق المبرمج من فهم لغات البرمجة بشكل متعمق وواضح.
- بعض أطر العمل معقدة ويستغرق تعلمها وفهمها بشكل جيد وتطوير التطبيقات باستخدامها الكثير من الوقت.
- نحتاج إلى اختيار إطار العمل المناسب للتطبيق فاختيار الإطار غير الملائم قد يؤثر سلبًا على أداء تطبيقاتك وتجربة المستخدمين.
- تصدر لها تحديثات جديدة بشكل دوري، لذا سيتوجب عليك البقاء على اطلاع دائم على كل جديد ومعرفة كل الميزات الجديدة المضافة للإطار والمميزات التي تم الاستغناء عنها في كل إصدار.
- توقف تحديث إطار العمل أو تغيره ينعكس على سير عملية تطوير التطبيق المبرمج فيه وأمانه مثلما حصل مع إطار العمل AngularJS عندما قررت غوغل التوقف عن تطويره وإطلاق نسخة عنه مختلفة تمامًا.
صفات إطار العمل الجيد
تتوافر عشرات أطر العمل في المجالات البرمجية المختلفة الأمر الذي يشعرك بالحيرة في تحديد الإطار الأفضل لمشروعك ويجعلك تتساءل كيف أختار إطار العمل المناسب؟
بالعموم يتصف إطار العمل الجيد بثلاث صفات أساسية وهي:
- التوثيق الجيد
- توفير الوظائف المطلوبة لعملك
- الشهرة والدعم المجتمعي
لنوضح بمزيد من التفصيل كل صفة من هذه الصفات وأهميتها في اختيار إطار العمل الأفضل.
التوثيق الجيد
اختر إطار عمل موثقًا بشكل جيدًا كي تتمكن من العودة إليه عندما تحتاج لمعرفة المزيد من المعلومات حول استخدام ميزة معينة أو حل مشكلة تواجهك في استخدامه، فالتوثيق الجيد يوفر عليك الكثير من الوقت والجهد.
توفير الوظائف المطلوبة لعملك
ضع في اعتبارك أن لكل إطار عمل حدود معينة لذا من الضروري أن تبحث بشكل جيد في ميزات الإطار الذي تريد اعتماده وتتأكد من أنه يلبي متطلبات مشروعك ويحقق لك كافة الوظائف والميزات التي تحتاج لتحقيقها بالشكل الأنسب، وبنفس الوقت لا تختر إطار عمل شديد التعقيد أو مكتظًا بالميزات التي قد لا تحتاجها على الإطلاق!
الشهرة والدعم المجتمعي
لاشك أن شهرة إطار العمل ووجود مجتمع داعم له يدل على قوته والطلب الكبير عليه في سوق العمل، لذا احرص على استخدام إطار عمل معروف وله قاعدة مستخدمين نشطة ويفضل بعض المبرمجين الاعتماد على أطر عمل حرة ومفتوحة المصدر وغير مقيدة أو مدعومة من شركات معينة لتخوفهم من انعكاس أي طارئ يحصل لها أو تغير في سياستها على إطار العمل.
ولذلك السبب ترى البعض يميل إلى استخدام إطار العمل Vue.js الذي انبثق من أروقة المجتمع الحر بدلًا من إطار العمل Angular الذي ولد بين أروقة شركة غوغل مثلًا، ولكن هنالك طرف مقابل يشير إلى تنظيم وقوة وسرعة تطوير أطر العمل التي تقف خلفهم الشركات نظرًا لدعمهم السخي طويل الآجل عادةً خصوصًا إن وقفت شركات تقنية كبيرة خلفهم والحديث يطول في هذه النقطة وهي خارج موضوع المقال فقط أحببت الإشارة إليها نظرًا لأهميتها في أي نقاش يدور حول المفاضلة بينها.
أنواع أطر العمل frameworks في البرمجة
هناك عدة أنواع من أطر العمل حيث يختص كل إطار بمجال استخدام معين، وفيما بعض أهم أنواع أطر العمل حسب التطبيقات أو الوظائف التي يؤديها:
1. أطر عمل تطوير الويب Web development frameworks
تستخدم هذه الأطر في تطوير تطبيقات الويب ومن أشهرها إطار عمل أنجولار Angular وفيو جي إس Vue.js وهي أطر عمل جافا سكريبت شائعة تستخدم لتطوير الواجهات الأمامية للويب، وإطاري عمل إكسبرس Express و NestJS وهي أطر عمل Node.js لتطوير الواجهات الخلفية للويب، وإطاري عمل جانغو Django وفلاسك Flask وهي أطر عمل مفتوحة المصدر مكتوب بلغة بايثون مخصصة لتطوير الواجهات الخلفية للويب، وإطار عمل Ruby on Rails الذي يوفر لك كل ما تحتاجه لإنشاء تطبيق ويب بسهولة وسرعة وأمان وإطار عمل لارافيل Laravel المبني بالاعتماد على لغة PHP.
2. أطر عمل تطوير الجوال Mobile development frameworks
من أشهرها في تطوير تطبيقات الجوال نذكر إطار عمل React Native مفتوح المصدر مكتوب بلغة جافا سكريبت طورته فيسبوك لتطوير تطبيقات جوال متوافقة مع كافة الأنظمة الأساسية، وإطار أيونيك Ionic الذي يستخدم تقنيات الويب HTML و CSS وجافا سكريبت من أجل تطوير تطبيقات الجوال وهو يتكامل مع أطر تطوير الواجهات الأمامية مثل Angular و Vue، وإطار عمل فلاتر Flutter وهو إطار عمل مفتوح المصدر للغة دارت Dart من جوجل لتطوير تطبيقات الجوال وهو يدعم أنظمة iOS و Android ويحتوي على عناصر واجهة مستخدم قابلة للتخصيص بالكامل، وإطار عمل أباتشي كوردوفا Apache Cordova الذي يمكنك من تطوير تطبيقات هجينة للهاتف الجوال.
3. أطر عمل علم البيانات Data science frameworks
تعرف هذه الأطر كذلك بأطر التعلم الآلي Machine Learning Frameworks وهي تساعد علماء البيانات على إنشاء نماذج تعلم آلي وتصميمها بشكل أسرع وأسهل واستخراج المعلومات المفيدة من مجموعات البيانات بالاستفادة من تقنيات البرمجة والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي. وهناك العديد من أطر عمل علم البيانات ومن ضمنها scikit-Learn و XGBoost و TensorFlow و PyTorch.
4. أطر إدارة المحتوى Content management frameworks
تعرف أيضًا باسم نظم إدارة المحتوى Content Management Systems أو اختصارًا CMS هي برمجيات توفر مكونات قابلة لإعادة الاستخدام لإنشاء وإدارة محتوى الويب وعرضه ضمن مدونات أو مواقع إلكترونية أو تطبيقات جوال وهي توفر ميزات أخرى مثل سهولة الاستخدام وتحسين محركات البحث والأمان.
ومن أشهر هذه النظم نذكر نظام ووردبريس WordPress الشهير المستخدم في إنشاء ما يقارب من نصف المواقع الإلكتروني ودروبال Drupal الذي يعد نظام مثالي لتطوير المواقع التي تحتوي على الكثير من المحتوى وهو يتطلب معرفة تقنية أكثر من بقية نظم إدارة المحتوى.
5. أطر عمل أتمتة الاختبار Test Automation frameworks
يستخدم مطورو البرمجيات أطر عمل الأتمتة من أجل إنشاء حالات اختبار التطبيقات والتأكد من سير عملها بكفاءة وتوفر لهم أدوات وتوصيات للتحقق من جودة البرمجيات واتباع معايير الترميز المناسبة.
من أشهر أطر الاختبار نذكر سيلينيوم Selenium وهو إطار مفتوح المصدر لأتمتة اختبار تطبيقات الويب، وCypress المبني بجافا سكريبت والمخصص لاختبار الواجهة الأمامية لتطبيقات الويب، و Playwright للاختبار الشامل لتطبيقات الويب.
هل يمكن البدء باستخدام إطار العمل دون تعلم لغة البرمجة؟
لاشك أن إطار العمل يوفر لك كمطور أداة قيمة لتطوير البرامج التطبيقات المختلفة، لكن السؤال الذي يطرح نفسه هل يغني تعلم أطر العمل واستخدامها في بناء التطبيقات العملية عن تعلم لغات البرمجة وفهمها بشكل متعمق؟
في الواقع حتى لو لم تكن ترغب في تطوير التطبيقات بإحدى لغات البرمجة وتميل للاستفادة من ميزات أحد أطر العمل فلا غنى لك عن تعلم لغة البرمجة وفهم أساسياتها إلى جانب إطار العمل فكلما فهمت لغة البرمجة بشكل أفضل سيسهل عليك فهم أطر العمل.
كما أن تعلّم البرمجة يوسع أفق عملك ويمكنك من بناء العديد من التطبيقات في مختلف المجالات، أما إطار العمل فهو مصمم كما ذكرنا سابقًا لغرض واحد فقط وبالتالي سيقيدك بنوع محدد من التطبيقات.
ويمكن باختصار أن نلخص الإجابة على هذا السؤال بجملة واحدة: يمكنك استخدام أطر العمل، لكن قبل ذلك تعلم أساسيات لغة البرمجة واتقنها ثم استفد من ميزات إطار العمل الخاص بتلك اللغة كما يحلو لك.
الخلاصة
تعرفنا اليوم على مفهوم إطار العمل Framework ودوره المهم في توفير الوظائف القياسية وتحديد الخطوط العريضة التي تنظم المشاريع البرمجية وتوفر وقت وجهد المطورين والمبرمجين، واكشتفنا أهم الفروقات بين أطر العمل وبين أدوات تطوير البرامج الأخرى مثل المكتبات ولغات البرمجة، وتعلمنا طريقة اختيار أفضل إطار عمل يناسب متطلباتنا وعددنا أهم صفات إطار العمل الجيد، وأخيرًا استعرضنا قائمة بأهم أطر العمل المستخدمة في مجالات مختلفة كتطبيقات الويب وتطبيقات الجوال وغيرها من المجالات.
هل تستخدم في عملك أحد أطر العمل التي وردت في سياق المقال أو أطر عمل أخرى؟ ما هو هذا الإطار وفي أي مجال تستخدمه؟ هل هناك أي مشاكل تواجهها في التعامل مع هذا الإطار أم أنك راضٍ عن أدائه. شاركنا تجربتك في التعليقات أسفل المقال.
أفضل التعليقات
انضم إلى النقاش
يمكنك أن تنشر الآن وتسجل لاحقًا. إذا كان لديك حساب، فسجل الدخول الآن لتنشر باسم حسابك.