Современные программисты используют фреймворки. Фреймворк – это готовый шаблон, на основе которого пишется программа. Рассмотрим более подробно, что это такое, как он устроен и какие виды фреймворков существуют.
Что такое фреймворк
Фреймворк (англ. Framework – «каркас», «структура») – это набор инструментов, компонентов и методов, которые облегчают разработку программного обеспечения. Фреймворк – это, простыми словами, готовый шаблон для написания программы. Такие шаблоны помогают программистам быстрее и эффективнее разрабатывать приложения, предоставляя готовые решения для часто используемых задач.
Работу программиста можно сравнить с творчеством. Каждый специалист пишет код по-своему, у каждого есть свои предпочтения, навыки и накопленный опыт. А чтобы все эти различия уравнять, используются фреймворки. Фреймворк предлагает готовые шаблоны, на основе которых программист может написать свой код.
Для лучшего понимания приведем пример. Допустим, человек задумал построить дом. Фреймворк – это фундамент будущего дома, его основа, которая задает конструкцию, а также набор инструментов, необходимых для строительства. Строить дом на готовом фундаменте гораздо проще, чем возводить с нуля.
Таким же образом дело обстоит и в программировании. Фреймворк описывает изначальную заготовку и свод инструкций, на основе которых программист сможет написать программный код. Готовый шаблон помогает программисту сосредоточиться на реализации конкретных задач и бизнес-логики приложения, не отвлекаясь на рутинные операции и технические детали.
Источник: ru.freepik.com
Зачем нужен фреймворк
Фреймворки используются для решения самых разных задач. С их помощью можно создавать сайты, интернет-магазины, блоги, веб-приложения. Любая CMS-система представляет собой фреймворк, который можно заполнить контентом и получить простой интернет-магазин.
Фреймворки помогают решать следующие задачи, стоящие перед программистами:
- Увеличение скорости разработки продукта. Чтобы написать программу с нуля, требуется довольно много времени. Использование готовых модулей позволяет сократить время работы и ускорить выпуск продукта.
- Снижение количества ошибок в коде. Фреймворк сильно облегчает работу как начинающим, так и опытным программистам, потому что писать код по готовым шаблонам гораздо легче, чем придумывать с нуля. Это сокращает количество ошибок. Работа фреймворков отлажена, их поддерживают и дополняют разработчики, поэтому риск ошибиться сводиться к минимуму.
- Упрощение работы. Разные фреймворки похожи друг на друга, поэтому специалист сможет без труда разобраться с любым проектом, созданным на базе фреймворка, если раньше имел дело с ним или с другим аналогичным. Как правило, фреймворк является open-source-проектом (открытым проектом), не имеющим строгих правил. Поэтому любой программист может улучшать и дополнять его по своему усмотрению.
- Обеспечение безопасности. Одно из преимуществ готовых шаблонов состоит в том, что они протестированы и защищены. В них учтены все самые распространенные виды уязвимостей. Поэтому программа, написанная с помощью фреймворка, более безопасна и ее труднее взломать.
Использование готовых модулей позволяет стандартизировать процесс разработки, сделать его более управляемым и предсказуемым. Кроме того, многие фреймворки имеют обширную документацию и сообщество разработчиков. Это помогает обучаться и решать возникающие в ходе работы проблемы.
Как работает framework
Любой сайт или приложение состоит из интерфейсной части (frontend) и серверной части (backend). Поэтому существует два основных вида фреймворков – для работы с внешней и внутренней частью программного продукта.
Фронтенд-фреймворки переназначены для разработки пользовательского интерфейса, то есть, той части приложения или сайта, которую видит пользователь. Такие шаблоны обычно написаны на JavaScript, HTML, SCC.
С их помощью можно решать такие задачи, как разработка дизайна UX/UI, SEO-оптимизация, фрагменты кода, управление взаимодействием с пользователем и т. д. К числу наиболее известных фронтенд-фреймворков можно отнести: React, Vue, Angular.
Бэкенд-фреймворки предназначены для хранения, обработки и анализа больших массивов данных из различных баз данных. Они поддерживают работоспособность сайта или приложения. Такие шаблоны решают следующие задачи: обеспечение нормального функционирования сервера или базы данных, протоколы маршрутизации, логика и архитектура приложения, параметры авторизации, обеспечение безопасности и т. д.
Бэкенд-фреймворки обычно написаны на таких языках программирования, как Python, PHP, JAVA. К числу наиболее популярных фреймворков этого типа относятся: Laravel, Django, Flask, Ruby on Rails.
Помимо фронтенд и бэкенд framework, существуют еще и кроссплатформенные. Кроссплатформенные фреймворки позволяют запускать исходный код на разных ОС (Windows, Linux, macOS) или платформах (на компьютере либо на телефоне и планшете). К таким фреймворкам можно отнести: Kivy (Python), React Native (JavaScript), Electron (JavaScript), Xamarin (C#).
По типу работы все фреймворки делятся на синхронные и асинхронные. В синхронных невозможно выполнить следующую операцию, пока не сделана предыдущая. То есть, сначала программа решает одну задачу и только после этого дает возможность ввести следующую. В асинхронных не нужно ждать, пока выполнение команды завершится, можно сразу делать следующую операцию.
Из чего состоит фреймворк
Большинство готовых шаблонов построено на модели проектирования MVC (Model-View-Controller или «модель-представление-контроллер»). Они состоят из следующих блоков:
- Модель (Model). Это место, где находятся данные сайта или приложения. Блок отвечает за доступ к информации, которая хранится в базе данных, файлах или облачном хранилище.
- Отображение (View). Этот блок определяет взаимодействие с пользователем через модель. Он используется для отображения информации и определяет, как будет выглядеть сайт или приложение, показывает, где какие кнопки находятся, куда пользователь должен вводить текст и т. д.
- Контроллер (Controller). Этот блок предназначен для того, чтобы связывать между собой два предыдущих. Его функция – обеспечить передачу информации из хранилища в отображение. Контроллер отвечает за то, как модель и отображение будут реагировать на действие пользователя. Его код и логика проверяет, как программный продукт обрабатывает запросы и выдает ли правильные результаты.
Принцип функционирования модели MVC можно рассмотреть на примере работы кофейного автомата. Допустим, вы решили купить кофе в автомате. Для этого вам необходимо задать аппарату желаемые параметры: сорт кофе, количество сахара, наличие или отсутствие молока и других добавок. Также вы должны оплатить заказ. После того, как вы выполните все эти операции, автомат приступит к работе. Когда кофе будет готов, он известит вас сообщением на экране.
Если представить этот процесс с помощью модели MVC, то он будет выглядеть так:
- Модель – продукты для приготовления кофе.
- Контроллер – кофейный автомат.
- Отображение – стакан приготовленного кофе.
Чем фреймворк отличается от библиотеки
Библиотека в программировании представляет собой набор модулей или функций, которые облегчают разработку программного продукта. Программист встраивает библиотеку в свой код, делая ее его частью. Библиотека не оказывает влияния на архитектуру и не создает ограничений. Что касается framework, то код вставляют в заранее созданную структуру сайта или приложения и он дополняет ее за счет использования готовых шаблонов.
Главное отличие между фреймворком и библиотекой заключается в инверсии управления. При использовании библиотеки программист пишет код, из которого в свою очередь вызывается код библиотеки. При использовании готового шаблона происходит все наоборот: код, который написал программист, вызывается из кода фреймворка.
По сути, весь поток управления уже находится в готовом шаблоне. Также там имеются «белые пятна», которые программист может заполнить своим кодом. В то время, как библиотека является набором функций, который можно вызывать при необходимости.
Источник: ru.freepik.com
Как выбрать фреймворк
Есть очень много разных framework, поэтому начинающему программисту нелегко разобраться в них и понять, какой лучше выбрать для работы. Выбирая шаблон, обращайте внимание на следующие критерии:
- Скорость разработки и уровень вхождения. Скорость написания программы – это один из важных параметров при выборе шаблона. Ознакомьтесь с тем, какие встроенные пакеты и готовые модули имеются в выбранном фреймворке. Преимуществом будет наличие функции AAA (авторизации и аутентификации), ORM или SQL-генераторов для работы с базами, middleware для работы с cookie, запросами и ответами.
- Масштабируемость и последующая поддержка. Готовое приложение в будущем придется масштабировать. Это связано в тем, что число пользователей будет расти, и соответственно будет расти нагрузка. Поэтому программный продукт необходимо дорабатывать и улучшать. Если архитектура и кодовая база фреймворка имеют мало связанные между собой модули, то сложностей с масштабированием не возникнет, и изменить масштаб можно будет легко и быстро.
- Производительность. Одним из важных параметров, на который нужно обратить внимание, является производительность. От уровня производительности зависит количество запросов, которые сайт или приложение смогут обрабатывать за единицу времени.
- Популярность. Лучше всего выбирать популярные фреймворки, которые чаще всего используются разработчиками. Это позволит найти больше обучающей информации и больше возможностей для решения возникающих проблем. Наиболее популярные: Angular, Next.js., Vue.js., Django, Flask, Laravel, Spring, Ruby on Rails.
Главное, что нужно знать о фреймворке
- Фреймворк – это готовый шаблон для создания сайтов, приложений и других программных продуктов. Он выступает в роли некоего каркаса, на основе которого программист пишет свой код. Фреймворк содержит набор инструментов, которые облегчают и ускоряют процесс разработки.
- Существует несколько видов фреймворков – фронтенд-фреймворки, бэкенд-фреймворки и кроссплатформенные. По принципу работы они делятся на синхронные и асинхронные.
- На сегодняшний день создано очень много фреймворков, написанных на разных языках программирования. Любой разработчик может выбрать наиболее удобный для себя инструмент.
