Với sự phát triển của công nghệ, việc lập trình đã trở nên đơn giản hơn rất nhiều nhờ sự xuất hiện của các công cụ và ứng dụng. Trong đó, framework là một yếu tố quan trọng giúp lập trình viên tối ưu hiệu suất trong quá trình phát triển phần mềm và xây dựng website. Vậy framework là gì? Người dùng cần hiểu rõ những thông tin nào để lập trình web bằng framework hiệu quả? Theo dõi bài viết này để cùng tìm ra câu trả lời nhé!
Framework là gì?
Hiểu một cách đơn giản, framework chính là bộ “khung sườn” được tạo nên từ các đoạn code viết sẵn. Hoặc nói theo cách khác, framework chính là tập hợp các thư viện lập trình hoặc API để hỗ trợ cho việc lập trình ứng dụng, lập trình web trở nên tối ưu, hiệu quả hơn.
Các framework thường được thiết kế, kiểm tra và tinh chỉnh lại bởi các chuyên gia phần mềm và lập trình viên có kinh nghiệm sâu rộng. Điều này giúp đảm bảo rằng các framework phần mềm không chỉ hoạt động một cách linh hoạt mà còn đạt được hiệu suất cao.
Bằng cách sử dụng framework trong lập trình, bạn có thể tập trung vào việc xây dựng các chức năng cao cấp của ứng dụng, trong khi các chức năng cấp thấp sẽ được quản lý và thực thi bởi framework.
Những đặc điểm nổi bật của framework
Khi sử dụng các framework, có một số đặc điểm nổi bật của chúng mà bạn cần lưu ý để việc lập trình ứng dụng, web được dễ dàng và nhanh chóng hơn. Cụ thể:
- Chuẩn hóa: Framework là một tập hợp các phương pháp, quy tắc, tiêu chuẩn và hướng dẫn được tổ chức một cách chuẩn hóa nhằm giải quyết từng vấn đề cụ thể. Chức năng của nó không chỉ là đồng nhất cách tiếp cận vấn đề mà còn đảm bảo tính nhất quán trong quá trình giải quyết.
- Tái sử dụng: Framework được lập kế hoạch để tạo ra khả năng tái sử dụng, đồng thời giản đơn hóa quá trình phát triển và bảo trì phần mềm thông qua một kiến trúc tổng thể và phương pháp tiếp cận đồng nhất cho các vấn đề cụ thể. Điều này hỗ trợ việc phát triển phần mềm trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn.
- Độ linh hoạt: Framework cần đáp ứng đa dạng nhu cầu của các ứng dụng và phải đảm bảo tính linh hoạt trong quá trình triển khai. Đó là lý do vì sao mà framework thường được thiết kế để đảm bảo khả năng tùy chỉnh linh hoạt và mở rộng, mục đích chính là đáp ứng một cách chính xác các yêu cầu cụ thể của ứng dụng.
- Tương thích: Framework phải tương thích với các công nghệ khác trong hệ thống phần mềm, hỗ trợ đa ngôn ngữ lập trình và có khả năng tích hợp linh hoạt với các thư viện và công nghệ khác.
- Được cập nhật thường xuyên: Các framework thường cần được cập nhật định kỳ để đáp ứng yêu cầu của người dùng và sửa lỗi bảo mật. Việc thường xuyên cập nhật sẽ đảm bảo framework luôn đáp ứng được các yêu cầu mới nhất của ngành công nghiệp phần mềm và duy trì tính an toàn, hiệu quả.
Các tính năng cốt lõi của web framework
Framework giúp nâng cao hiệu suất, mở rộng chức năng và cung cấp các thư viện sẵn có, đồng thời giảm bớt công việc phải làm lại từ đầu cho các nhà phát triển. Tất cả những điều này đều được thực hiện bởi các tính năng cốt lõi của web framework, cụ thể:
- Libraries: Thư viện là tập hợp các đoạn mã đã được xây dựng trước để thực hiện một chức năng cụ thể (một design pattern). Bạn có thể tái sử dụng chức năng này mà không cần phải viết lại mã nguồn. Hiện nay, có nhiều công cụ quản lý thư viện như NPM, Composer, giúp quản lý và tích hợp thư viện một cách hiệu quả.
- API: Là phương pháp truyền đổi dữ liệu giữa các ứng dụng chính cùng với các ứng dụng khác.
- Scaffolding: Là một bộ khung quy tắc được một framework MVC sử dụng để xác định cách quy hoạch cơ sở dữ liệu có thể được truy cập.
- AJAX: Cập nhật thông tin vào cơ sở dữ liệu mà không cần tải lại trang.
- Caching: Giúp giảm số lượng yêu cầu gửi đến máy chủ, đồng thời cải thiện tốc độ tải trang.
- Security: Bảo mật và xác thực dữ liệu của người dùng.
- Compilers: Chuyển đổi mã nguồn của bạn thành ngôn ngữ máy bằng trình biên dịch.
Lợi ích khi sử dụng framework
Không khó để chúng ta nhận ra rằng, mọi trang web hiện nay đều cần có các chức năng quản lý người dùng như đăng ký, đăng nhập, kết nối cơ sở dữ liệu và tích hợp mạng xã hội. Do đó, một trong những ưu điểm lớn nhất của việc sử dụng framework là có sẵn hệ thống với các tính năng chung này. Điều này mang lại một loạt lợi ích như:
1. Đơn giản hóa công việc của lập trình viên
Với sự phát triển của các trang web và ứng dụng, yêu cầu về chức năng ngày càng gia tăng. Điều này đồng nghĩa với việc các nhà phát triển phải đối mặt với tình trạng mã nguồn ngày càng phức tạp hơn. Nhưng nhờ vào sự xuất hiện của framework, công việc của lập trình viên đã giảm bớt một cách đáng kể.
Các chức năng cơ bản như đăng ký, đăng nhập hay kết nối cơ sở dữ liệu đều là những yếu tố chung mà mọi trang web hoặc ứng dụng đều cần. Việc sử dụng các bộ khung sẵn có giúp nhà phát triển thiết lập những chức năng cơ bản này một cách nhanh chóng, giúp họ có thể tập trung vào việc viết mã cho những chức năng phức tạp hơn.
2. Tiết kiệm chi phí và thời gian phát triển sản phẩm
Đối với những chức năng cơ bản, nhà phát triển có thể trực tiếp sử dụng framework để không cần phải viết mã nguồn từ đầu. Điều này sẽ giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và công sức trong quá trình phát triển sản phẩm.
Hơn nữa, việc sử dụng một bộ khung cũng giúp chúng ta tránh được việc có các đoạn mã trùng lặp hoặc không cần thiết, từ đó làm cho quá trình kiểm thử diễn ra nhanh chóng. Việc giảm thiểu lỗi cũng giúp cho những nhà phát triển hoặc người kiểm thử không mất quá nhiều thời gian để định vị và khắc phục sự cố.
Bởi vì được kế thừa một cấu trúc đã chuẩn hóa nên việc vận hành phần mềm từ các framework này sẽ trở nên mượt mà và ổn định hơn. Nhờ đó, nhà phát triển sẽ tiết kiệm được thời gian và công sức khi thực hiện các công việc bảo trì cho phần mềm trong tương lai.
3. Gia tăng mức độ tin cậy
Vì một số framework đã trải qua quá trình kiểm thử kỹ lưỡng, nên các website / ứng dụng được phát triển bằng chúng thường mang lại độ tin cậy cao hơn. Bên cạnh đó thì trong quá trình viết mã, các nhà phát triển có thể mắc phải những lỗi bất kỳ. Nhưng nhờ vào các framework có sẵn, những sai sót này đã được giảm thiểu đáng kể. Không dừng lại ở đó, framework cũng thường được thiết kế với một số cơ chế bảo mật tiên tiến để giúp giảm thiểu rủi ro an ninh và đảm bảo tính an toàn cho ứng dụng.
4. Tạo sự đồng nhất nhưng vẫn vô cùng linh hoạt
Việc sử dụng framework có thể đảm bảo tính đồng nhất trong quá trình xây dựng phần mềm, đồng thời giúp việc bảo trì và nâng cấp trở nên dễ dàng hơn. Mọi người cũng có khả năng tự tạo ra framework của riêng mình và chia sẻ nó dưới dạng mã nguồn mở. Nhờ vậy mà các framework sẽ liên tục được cải tiến với nhiều chức năng mới. Ngoài ra, đối với các framework phổ biến, bạn có thể dễ dàng tìm kiếm thông tin tham khảo qua tài liệu hoặc tham gia vào các cộng đồng chuyên nghiệp để nhận sự hỗ trợ. Không chỉ thế, framework còn hỗ trợ nhiều môi trường đa dạng như web, di động, desktop, hệ thống nhúng và máy chủ.
Một số hạn chế của framework
Không có bất kỳ phần mềm nào hoàn toàn hoàn hảo với tỷ lệ 100% và tất nhiên, web framework cũng không phải là trường hợp ngoại lệ. Mặc dù mang lại những lợi ích và thuận tiện trong quá trình phát triển song đồng thời, framework cũng đi kèm với những hạn chế và điểm yếu mà người sử dụng cần lưu ý.
- Học cách sử dụng framework đòi hỏi đầu tư khá nhiều thời gian và công sức.
- Khi sử dụng framework, kích thước của ứng dụng / phần mềm đôi khi có thể sẽ rất lớn. Trong nhiều trường hợp, trang web có thể sẽ sở hữu kích thước lên đến hàng trăm MB code mặc dù chưa có một nội dung nào được đăng tải.
- Việc viết mã yêu cầu lập trình viên tuân thủ các quy tắc và hướng dẫn được đặt ra bởi framework.
- Framework thường có kích thước lớn nên hầu như sẽ không phù hợp cho việc phát triển ứng dụng quá nhỏ. Chẳng hạn, nếu bạn đơn thuần chỉ muốn xây dựng một ứng dụng nhỏ để cập nhật toàn bộ các thông tin về Festival hoa Đà Lạt thì việc ứng dụng framework là điều không cần thiết.
Các loại framework phổ biến trong lập trình
Trong lĩnh vực lập trình phần mềm có rất nhiều loại framework khác nhau, mỗi loại sẽ mang đến những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt, phù hợp với mục đích cụ thể của quá trình phát triển ứng dụng. Cụ thể:
1. Front-end framework
Front-end framework được ứng dụng để tạo ra giao diện người dùng cho cả ứng dụng web và di động. Chúng bao gồm các loại:
- Angular JS: Đây là một Framework JavaScript được phát triển và hỗ trợ bởi “ông lớn” Google. AngularJS thường được các nhà phát triển sử dụng để tạo menu tự động trong trang web HTML.
- React: Cũng là một Framework JavaScript, nhưng React được phát triển bởi nền tảng Facebook. Framework này sẽ hỗ trợ các nhà phát triển có thể thay đổi mã nguồn của trang web một cách đơn giản, nhanh chóng.
- Bootstrap: Đây là một CSS Framework bao gồm có sự xuất hiện của các đoạn mã CSS, HTML và JavaScript có thể tái sử dụng.
2. Back-end framework
Backend frameworks là những công cụ và thư viện được dùng trong việc lập trình phía máy chủ (backend). Loại framework này giúp các nhà phát triển có thể đơn giản hóa quá trình xây dựng ứng dụng / trang web do được cung cấp một cấu trúc, đồng thời các tính năng cơ bản cũng đã được thiết lập sẵn. Điều này sẽ giảm thiểu tối đa công việc lặp lại và tăng tính nhất quán cho mã nguồn. Dưới đây là một số backend frameworks phổ biến:
- Django: Đây là một framework mã nguồn mở mạnh mẽ và được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Python. Có thể nói, Django đã mang đến sự hỗ trợ đáng kể trong việc thiết kế các trang web phức tạp dựa trên các cơ sở dữ liệu đã tồn tại trước đó.
- Rails: Rails là một framework được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Ruby và được coi là một full-stack framework. Nó bao gồm cả kết nối cơ sở dữ liệu, web server và nhiều tính năng khác.
3. Full-stack framework
Full-stack framework có vai trò cung cấp các công cụ cho việc phát triển cả phần front-end lẫn back-end của một ứng dụng web. Chúng gồm có các loại framework khác như:
- MEAN Stack: Mean Stack là sự hợp nhất của ExpressJS, MongoDB, AngularJS và NodeJS. Sự kết hợp này đã tạo ra một môi trường phát triển mạnh mẽ và dễ dàng hơn cho việc xây dựng ứng dụng web.
- MERN Stack: Mern stack là một bộ công nghệ mã nguồn mở hoàn chỉnh liên quan đến JavaScript. Framework này bao gồm ExpressJS, MongoDB, React/React Native, NodeJS,... và thường được sử dụng để xây dựng ứng dụng React Universal App.
- Laravel: Laravel là một PHP framework có mã nguồn mở và miễn phí, chúng được thiết kế để hỗ trợ quá trình phát triển phần mềm và ứng dụng theo mô hình kiến trúc MVC.
4. Mobile fevelopment framework
Mobile fevelopment framework là loại framework chuyên cung cấp các công cụ để phát triển ứng dụng di động trên đa nền tảng. Nổi bật cần phải kể đến các loại sau:
- Flutter: Framework này được phát triển bởi Google để hỗ trợ xây dựng ứng dụng đa nền tảng cho hệ điều hành Android và iOS. Framework có nhiệm vụ chính là tạo ra các ứng dụng gốc (native app) dành cho hệ điều hành của Google.
- React Native: Đây là một framework hỗ trợ cho việc phát triển ứng dụng đa nền tảng của công ty Facebook (Meta). Bộ khung này sẽ được xây dựng bằng hai ngôn ngữ lập trình là JavaScript và ReactJS.
5. Testing framework
Testing framework là một bộ nguyên tắc hoặc các hướng dẫn mà chúng ta cần phải tuân theo để đảm bảo việc kiểm thử phần mềm mang lại các kết quả tốt theo yêu cầu. Trong đó cần phải kể đến hai loại sau:
- Cypress: Cypress là một công cụ kiểm thử độc lập hoạt động dựa trên JavaScript, chủ yếu tập trung vào việc kiểm thử giao diện người dùng và end-to-end.
- Selenium: Selenium là một framework kiểm thử tự động open source nên hoàn toàn miễn phí, chúng được sử dụng để đánh giá và kiểm thử các ứng dụng web trên nhiều trình duyệt cùng các nền tảng khác nhau.
6. Machine learning framework
Machine learning framework vốn được biết đến là một nền tảng phần mềm chuyên cung cấp các thư viện, công cụ cùng với tài nguyên để phát triển và triển khai các mô hình học máy. Các thành phần chính của chúng bao gồm:
- PyTorch: Đây là một framework machine learning được phát triển bởi Facebook và rất được ưa chuộng trong cộng đồng nghiên cứu. PyTorch có thiết kế mô-đun hơn so với TensorFlow và mang lại khả năng tùy chỉnh,mở rộng framework một cách dễ dàng cho người dùng.
- Scikit-learn: Scikit-learn là một trong số các loại framework machine learning dành riêng cho Python. Nó cung cấp một bộ công cụ toàn diện để hỗ trợ các tác vụ machine learning phổ biến như hồi quy, phân loại và xử lý cụm dữ liệu. Về cơ bản, Scikit-learn được thiết kế để người dùng dễ sử dụng khi có tài liệu hướng dẫn chi tiết.
- Caffe: Đây là một framework machine learning sở hữu khả năng xử lý hình ảnh và video. Chúng thường được ứng dụng trong các lĩnh vực như phân đoạn hình ảnh, nhận dạng hình ảnh và phát hiện đối tượng.
7. Game development framework
Game development framework là một công cụ tự xây dựng để đơn giản hóa quá trình xây dựng và phát triển game bằng cách cung cấp các đối tượng cơ bản như nút bấm, tải sprite, và vẽ hiệu ứng. Khác với các engine game, game framework thường không có xu hướng tập trung vào một thể loại game cụ thể. Một số loại game development framework phổ biến hiện nay gồm có:
- Unity: Unity là một framework phát triển game đa nền tảng và cho phép nhà phát triển tạo trò chơi trên các hệ điều hành khác nhau, bao gồm PC, Mac, iOS, Android, Linux, WebGL và các hệ máy chơi game. Với cộng đồng lớn và nhiều tài nguyên hỗ trợ, Unity là một công cụ phổ biến trong lĩnh vực phát triển game.
- Unreal Engine: Unreal Engine là một framework phát triển game đa nền tảng, được ứng dụng để tạo ra một số trò chơi điện tử nổi tiếng nhất trong ngành công nghiệp như Fortnite, Gears of War và Batman: Arkham Knight. Với đồ họa xuất sắc và các tính năng vật lý tiên tiến, Unreal Engine là một framework nổi tiếng khi được ứng dụng nhiều hiện nay.
- Godot Engine: Godot Engine là một framework phát triển game hoàn toàn miễn phí và có mã nguồn mở. Nó được đánh giá cao khi sở hữu một cộng đồng lớn và nhiều tài nguyên hỗ trợ.
Sự khác biệt giữa framework và library
Cả framework và thư viện đều là bộ mã nguồn do lập trình viên viết và được ứng dụng để giải quyết các vấn đề phát sinh khi phát triển phần mềm. Hiện nay, nhiều developers thường có xu hướng sử dụng cả hai khái niệm này để thay thế cho nhau. Tuy nhiên, trên thực tế thì chúng có những điểm khác biệt được chúng tôi so sánh trong bảng dưới đây:
| Tiêu chí | Framework | Library |
|---|---|---|
| Định nghĩa | Framework là đoạn mã có vai trò thể hiện cấu trúc của một dự án. | Library là một bộ sưu tập các chức năng có thể tái sử dụng, giúp phần mềm máy tính thực hiện các nhiệm vụ cụ thể mà không cần viết lại mã nguồn. |
| Quyền kiểm soát | Framework sẽ là công cụ nắm quyền kiểm soát khi nó định rõ các điểm mà bạn cần thêm mã nguồn vào. | Bạn chính là người giữ quyền kiểm soát và có thể chọn sử dụng thư viện ở đâu, khi nào. |
| Tính năng | Framework cung cấp tiêu chuẩn cho quá trình phát triển và triển khai ứng dụng. | Quan trọng trong quá trình liên kết (binding) và ràng buộc chương trình (program linking) |
| Tính linh hoạt | Framework thiết lập tiêu chuẩn và kiến trúc bắt buộc cho quá trình phát triển. | Library mang đến sự linh hoạt hơn với nhiều quyền kiểm soát cho người sử dụng. |
| Ví dụ | Vue JS, Angular JS là JavaScript framework. | Jquery, React.js là JavaScript library. |
Như vậy, những thông tin vừa rồi chính là tổng hợp kiến thức về framework là gì mà Phương Nam Vina muốn chia sẻ đến bạn. Không khó để nhận ra rằng, sử dụng framework sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người dùng từ việc làm gia tăng hiệu suất, giảm thời gian và chi phí phát triển, cũng như cải thiện tính bảo mật hay tương thích giữa các ứng dụng. Với sự tiến bộ không ngừng nghỉ của công nghệ thì trong tương lai, các framework sẽ tiếp tục được cải tiến để hỗ trợ cho các lập trình viên ngày càng tối ưu công việc của mình.
Tham khảo thêm:
Platform là gì? Top 10 loại hình platform phổ biến nhất
