Что такое фреймворк: простыми словами для начинающих

Оглавление:

1. Для чего нужны фреймворки
2. Чем фреймворк отличается от библиотеки
3. Строение фреймворка
4. Типы веб-фреймворков
5. ТОП-5 фреймворков на разных языках программирования
   • PHP
   • Python
   • JavaScript
6. Как научиться работе с фреймворками
7. Заключение

Если вы заинтересовались программированием и, в частности, веб-разработкой, понятие «фреймворк» будет встречаться наряду с «китами» HTML, CSS и JavaScript в каждом учебнике. В мире, где все постоянно усложняется, нецелесообразно писать код с нуля, поэтому принято использовать шаблоны. Фреймворк – это тот самый «каркас» (слово framework так и переводится), фундамент, на котором строится программа. Рассмотрим это понятие подробнее. 

Для чего нужны фреймворки

зачем нужны фреймворки, как они работают

Такие платформы широко применяются для автоматизации, реализации типовых проектов или проверки концепции. Перед каждым разработчиком стоит задача: создать приложение за минимально короткие сроки, но с максимальной надежностью. При написании кода «вслепую» вероятность выбора ошибочного пути сильно повышается. А если взять на вооружение уже многократно опробованный, защищенный и безопасный фреймворк, шансы на успех многократно растут.

Задачи, которые решает фреймворк:

• Ускорение разработки. Основной и самый очевидный плюс. Зачем писать код кнопки добавления товаров в корзину для каждого интернет-магазина по отдельности, если можно это сделать один раз и в дальнейшем использовать многократно. Модульная система, к тому же, снижает количество ошибок – уже проверенный и работающий код останется таковым навсегда. 
• Упрощение процесса. У фреймворков есть общие черты. Конечно, изучение одной платформы не означает, что вы будете автоматически знать все остальные, ведь у каждой есть нюансы. Но разобраться будет проще. Плюс, доработкой системы совместно занимаются программисты со всего мира, так как код в большинстве случаев открытый. Вы всегда можете попросить совета у опытных коллег и получить отклик. 
• Безопасность. Фреймворки безопаснее самописных решений, поскольку, опять же, являются продуктом «коллективного разума». Классические инструменты взлома давно учтены и не страшны вашему проекту. 

Фреймворки позволяют избавиться от «рутины» программирования и сконцентрироваться на идее, логике пользовательского интерфейса. В то же время они существенно отличаются от CMS, так как многие параметры компонентов придется дорабатывать вручную. 

Чем фреймворк отличается от библиотеки

отличия фреймворка от библиотеки

Библиотекой называют комплекс модулей, функций, компонентов и других «кусков» кода, которые можно использовать при программировании. Составляющие библиотеки независимы друг от друга, могут применять без ограничений, не задают каких-то строгих структур приложения, становятся частью вашего кода. Процесс построения на основе библиотеки можно сравнить с конструированием произвольной фигуры из различных кирпичиков Lego. Без инструкций, чистое творчество.  

Фреймворк включает в себя библиотеки, но он также задает «каркас» будущего веб-приложения. То есть, у вас в руках появляется четкая схема построения «домика из Lego». Некоторые фреймворки дают больше свободы, другие – меньше. Все зависит от языка программирования и исходных данных. 

Строение фреймворка

Каждый framework построен по классической архитектуре Model–View–Controller (сокращенно MVC). Принципы, заложенные в систему, используются повсеместно благодаря эффективности, которую они показывают. Смысл заключается в разделении структуры программы на компоненты, работающие с данными, отображающие информацию и закрепляющие логику бизнес-процессов. Рассмотрим каждый вид по отдельности:

1. Model. Такие компоненты занимаются работой с базами данных. Благодаря им происходят обмен, хранение, обновление информации в системе. Например, для таск-менеджера (приложения-планировщика) «модели» хранят списки запланированных дел, сведения о предстоящих задачах, актуальные таймеры, отвечающие за напоминания, и т. д. 
2. View. Если коротко, компоненты View гарантируют отображение страницы на экране и позволяют посетителю взаимодействовать с отдельными элементами. Они способны подстраиваться под разные браузеры, операционные системы и платформы. За графику, анимацию, различные переходы также отвечают эти блоки.  
3. Controller. Контроллеры наделяют статичные компоненты Model и View действием. Они задают принципы, по которым будут преобразовываться данные, отвечают за то, какие отображения появляются друг за другом после щелчка мышки. Цель – обработка поступающих запросов и выдача подготовленного результата. 

В качестве примера рассмотрим ситуацию из жизни – процесс приготовления хлеба в домашней хлебопечке. Мука, вода, дрожжи, различные вкусовые добавки и другие ингредиенты – это Model. Они выступают в качестве «ячеек хранения». После загрузки в хлебопечку и нажатия кнопки «Пуск» вступает в работу Controller. По заданному рецепту прибор берет компоненты Model и преобразует их. Готовый хлеб – это View. То есть, результат в виде отображения.  

Типы веб-фреймворков

Как было сказано выше, web-интерфейс базируется на трех технологиях – HTML, CSS, JavaScript. Задача HTML – разметить страницу для будущего оформления, CSS – оформить ее графически, а JavaScript – задать принципы взаимодействия с пользователями. 

Проблема в том, что браузеры, призванные отображать созданный программистом код, развиваются отдельно от указанных технологий и отличаются друг от друга. Получается, разработчику нужно подстроиться под каждый браузер, чтобы сайт везде отображался так, как и задумано в проекте. Писать однотипный код с косметическими изменениями долго и накладно, поэтому и появились библиотеки. Сначала для JavaScript, потом подключились HTML и CSS.

В зависимости от того, с какой стороны работает фреймворк (у пользователя или на сервере), их делят на виды:

• Бэкенд-фреймворки. Связаны с сервером и работают на нем. Главная задача – обеспечение бесперебойной работы базы данных и сайтов с приложениями, обращающихся к информации. Функциональность у таких систем сильно ограничена, поэтому создать какой-то сложный интерфейс без дополнительных инструментов не получится. Чаще всего они применяются для проектирования базовых страниц и форм сбора, обработки данных, а также защиты от взлома. Примеры для языка PHP – Laravel и CakePHP.  
• Фронтенд-фреймворки. Отвечают за внешнее представление сайта или приложения и работают непосредственно в браузере. Такой фреймворк гарантирует, что проект правильно отобразится на любом распространенном программном обеспечении пользователя. В этой среде происходит настройка пользовательского интерфейса с графикой, анимацией, выводом информации и т. д. Примеры для языка JavaScript – Vue.js и Angular.js.
• Фуллстек-фреймворки. Универсальный вариант. Такие фреймворки способны работать как в браузере у клиента, так и непосредственно на сервере. Примеры – Meteor и Nuxt.

Сегодня существуют кроссплатформенные фреймворки, способные запускаться на разных операционных системах (Windows, macOS, Linux), а также платформах (от смартфонов до ПК). Получается, требуется написать всего один вариант кода, который везде будет отображаться одинаково правильно. Плюс очевиден: скорость разработки повышается до максимума. Но приходится приносить в жертву производительность и качество интерфейса. К тому же, новичкам такие фреймворки покажутся крайне сложными. Примеры кроссплатформенных систем – Kivy, React Native, Electron, Flutter, Xamarin.

ТОП-5 фреймворков на разных языках программирования

Ошибочно полагать, что фреймворки несут только преимущества для разработчиков. Во-первых, они содержат огромное количество функций, использовать которые в полном объемы вы скорее всего не будете. Но изучить структуру и принципы целиком придется, иначе не появится полное понимание. Во-вторых, фреймворк по определению ограничивает свободу программиста, поскольку содержит правила, от которых нельзя отклоняться. Придется их принять для ускорения и упрощения работы. Рассмотрим пятерку популярных фреймворков на языках программирования PHP, Python, JavaScript.  

PHP

ТОП-5 фреймворков на PHP

Laravel

Лидер в рейтинге популярности, используется чаще остальных. К тому же, он отличается удобством и высоким уровнем безопасности. Laravel применяется для проектирования как простых, так и сложных сайтов, web-приложений и программ. Четко заточен под одновременную работу над кодом сразу нескольких специалистов (благодаря строгому разделению компонентов между собой).

CodeIgniter

Главный плюс CodeIgniter – простота освоения. Его часто выбирают новички в работе с фреймворками на PHP. Интерфейс интуитивно понятен, сборка работает быстро и без лишних «зависаний». Скорость кодирования повышается до максимума. Популярная сфера применения CodeIgniter – тестирование проектов на разных стадиях разработки. 

Symfony

Symfony – база, на основе которой разрабатывался Laravel, один из первых фреймворков на PHP. Призван упростить работу над крупными и сложными проектами. Наделен множеством настроек, способен интегрироваться с различными системами управления сайтом и фреймворками на JavaScript, сложен для изучения. 

Yii

Еще один фреймворк с высоким порогом входа: его освоение потребует времени. Yii отлично работает в паре с jQuery, максимально эффективен, когда дело доходит до AJAX, позволяет очень тонко настраивать пользовательские интерфейсы. Но основное отличие от конкурентов – мгновенная загрузка. Скорости, на которых работает Yii, порадуют требовательных программистов. 

CakePHP

Самый надежный и стабильный фреймворк в подборке. Сбои в работе – крайне редкое явление. Также здесь реализовано управление сеансами, что повышает производительность команды разработчиков. CakePHP поддерживает масштабируемые проекты, поэтому применяется для выпуска приложений разного уровня сложности.  

Python

ТОП-5 фреймворков на Python

Django

Об этом фреймворке вспоминают в первую очередь, если речь заходит про язык программирования Python. Он лоялен к новичкам, имеет практически эталонный пользовательский интерфейс с комментариями, формами внесения изменений, иерархией внутри команды и т. д. Django предлагает веб-сервер на период разработки приложения или сайта. 

Pyramid

Фуллстек-фреймворк, выполненный в минималистичном стиле – здесь нет ничего лишнего, но функционал при этом максимальный. Применим для создания приложений и программ из одного файла, позволяет подключать сразу несколько баз данных. Каждый участок кода многократно тестируется системой – ошибки обнаруживаются оперативно.  

Flask

В классической версии фреймворка Flask реализован только базовый функционал для создания простейших страниц – идеальное решение для первых шагов в программировании. В будущем, по мере набора опыта, платформа позволяет расширять ассортимент функций. Благодаря простоте Flask очень быстр и прост в настройке. 

Bottle

Еще один легковесный фреймворк, связанный только со стандартной библиотекой Python. Bottle подходит для простых веб-приложений. Отличается высокой производительностью, понятным интерфейсом, гибкостью настройки. Поддерживает несколько видов шаблонов, HTTP-серверов, динамические URL. 

Web2py

Фуллстек-фреймворк, работающий в облаке – устанавливать и настраивать отдельное приложение не придется. Отличается безопасностью и наличием полной обучающей документации – можно быстро найти ответы на любые вопросы. Web2py снабжен сервером, базой SQL, онлайн-интерфейсом, быстро взаимодействует со сторонними инструментами. 

JavaScript

ТОП-4 фреймворка на JavaScript

Vue

Высокопроизводительный, доступный новичкам и эффективный фреймворк. В последние годы Vue.js активно набирает популярность, его используют для известных сайтов вроде Chess.com. Система по-настоящему реактивна, масштабируема и хорошо подходит новичкам в JavaScript. Обучающие материалы в достатке.  

React

Самый популярный фреймворк на JavaScript, если судить по количеству проектов. Его развитием и лицензированием занимается Facebook, из-за чего одно время повышался уровень недовольства среди пользователей. Сейчас ситуация стабильная, и React не собирается сдавать лидирующие позиции.  

Backbone

Характерные преимущества фреймворка Backbone: многообразие бесплатных библиотек с полностью открытым кодом, автоматическое обновление кода HTML, подходит для разработки мобильных приложений и веб-сервисов, легко привязывается к бэкенду. В остальном отличий от конкурентов мало.  

Angular

Если вы хотите создавать веб-сайты и пользовательские интерфейсы любой сложности, нужно стремиться именно к Angular от Google. Функционал фреймворка огромен, он полностью безопасен, помогает выстроить безошибочный код. Но освоить столь громоздкую по сравнению с остальными систему достаточно сложно. 

Как научиться работе с фреймворками

Строение и принципы, заложенные в структуру фреймворков, примерно одинаковые для каждого языка программирования. Если изучить один, будет гораздо проще разобраться с остальными. Конечно, есть отличительные черты, усложняющие работу, а также заложенные «корпоративные» интересы (например, фреймворк Angular на JavaScript развивается под надзором Google). Популярный среди начинающих разработчиков вариант обучения: взять информационные материалы из свободного доступа и попробовать самостоятельно разработать простое приложение. Плюс в том, что платформы открытые – можно обращаться за советами и помощью к практикующим программистам на форумах. 

Другие способы получения практики:

• Прохождение онлайн-курсов. Предпочтительный вариант для веб-разработчиков, пока плохо ориентирующихся даже в основных понятиях. Преподаватели уже собрали информацию в учебные курсы и помогут изучить азы – ничего искать самому не придется. Плюс, можно начать с интересующих языков программирования, действуя постепенно, шаг за шагом. Курсы, как правило, сильно заточены на практику – уже с первых занятий стартуют попытки написания простого кода. 
• Митапы.  Так называют встречи между IT-специалистами, проходящие в неформальном режиме. Программисты, дизайнеры, копирайтеры и другие специалисты собираются и обсуждают, в каком состоянии сейчас находится веб-разработка, какие проблемы возникают, возможные пути решения. Здесь часто выступают приглашенные менторы. Новичку в области программирования стоит отслеживать ближайшие мероприятия и стараться их посещать. Просто для того, чтобы «влиться в среду» и узнать что-то новое. Зачастую на таких встречах закладывается база полезных знакомств. 
• Хакатоны. Это соревнования между веб-разработчиками в разных сферах. Обычно участникам события выдаются задания, которые необходимо решить в короткие сроки. Так моделируется атмосфера стартапа, когда приходится работать в режиме нон-стоп, сталкиваться с неожиданными препятствиями и находить нестандартные пути обхода. Новичкам полезно посмотреть, как работает система изнутри. 

Отметим, что разработать свои первые программы стоит без использования фреймворков. Применяющие их с самого начала разработчики рискуют упустить важные нюансы языка программирования. И в случае, когда фреймворк окажется бессилен, не смогут найти верное решение задачи.

Заключение

Коротко подведем итоги:

• Фреймворк – это готовый сборник библиотек и «каркас» будущего веб-приложения, позволяющий многократно использовать один и тот же код для реализации разных продуктов. У каждого языка программирования свои фреймворки, но цели у них одинаковые – ускорить и упростить разработку.
• Каждый framework построен на основе архитектуры MVC и состоит из трех компонентов: Model (Модель), View (Отображение), Controller (Контроллер). 
• Существуют 3 основных типа фреймворков: бэкэнд (работают на стороне сервера), фронтенд (работают непосредственно в браузере пользователя), фуллстэк (обеспечивают выполнение программы сразу с двух сторон). 
• Научиться вполне реально самостоятельно. Онлайн-курсы ускоряют процесс и предоставляют информацию в структурированном виде. А еще задания будут проверяться преподавателями – это оперативное исправление ошибок и недочетов. Не стоит забывать о собраниях IT-специалистов и соревнованиях.

Сфера web-разработки в целом и языки программирования в частности динамичны и постоянно развиваются. Не получится один раз изучить фреймворк и навсегда закрыть эту тему. Некоторые информационные технологии теряют актуальность несколько раз в течение года, поэтому придется постоянно «держать руку на пульсе» и следить за трендами.