آشنایی با فریم ورک های پایتون | بهترین فریمورک ها برای هر حوزه را بشناسید

فریم ورک های پایتون هر یک با کاربردها و مزیت‌های مخصوص به خود توسعه داده شده‌اند و انتخاب یک چارچوب نرم‌افزاری مشخص، به نیازمندی‌ها پروژه و ترجیحات شما بستگی دارد. پس از آشنایی با مفاهیم پایه پایتون و نصب و راه اندازی آن ، در این آموزش با انواع فریمورک های پایتون آشنا خواهید شد؛ درحقیقت، با مطالعه این مقاله متوجه می‌شوید که چرا فریمورک‌ها کاربردی هستند و بهترین آن‌ها کدامند.

زبان برنامه نویسی پایتون چیست؟

از میان انواع زبان های برنامه نویسی ، زبان پایتون (Python) به خوانایی و کاربرپسندبودن بالا شهرت پیدا کرده است. این زبان همه‌منظوره در امور مختلفی همچون توسعه وب (Web Development)، تجزیه‌وتحلیل داده‌ها (Data Analysis)، خودکارسازی (Automation) و محاسبات علمی (Scientific Computing) کاربرد دارد. پایتون زبان سطح بالا (High-Level)، مفسری (Interpreted) و قابل درک است؛ ضمن اینکه آینده شغلی زبان برنامه نویسی پایتون فرصت‌های شغلی متنوع و جذابی را شامل می‌شود. در مقاله زبان برنامه نویسی پایتون چیست به‌طور مفصل این زبان را معرفی کرده‌ایم که پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با این زبان، حتماً آن را مطالعه نمایید.

فریمورک چیست؟

در جهان برنامه‌نویسی، فریمورک (Framework) یا همان چارچوب نرم‌افزاری ، یک ساختار از قبل ایجادشده تلقی می‌شود که توسعه‌دهندگان می‌توانند از آن برای ایجاد اپلیکیشن‌ها به‌صورت کارآمدتر و سریع‌تر استفاده کنند. به‌عنوان مثال، ساختن خانه را درنظر بگیرید؛ طبیعتاً اینکه هربار از پایه و از ابتدا شروع کنید، ترجیح کسی نیست. فریمورک دقیقاً به همین دلیل در دنیای برنامه‌نویسی به کار می‌رود و با ارائه یک پایه منسجم به‌همراه اجزای ضروری، به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا تمرکز خود را برروی ویژگی‌ها و کارکردهای منحصربه‌فرد اپلیکیشن قرار دهند.

مزایای چارچوب های نرم افزاری

مزایای استفاده از فریمورک در برنامه‌نویسی عبارتند از:

• بهبود کیفیت کد و افزایش قدرت و امنیت اپلیکیشن‌ها
• صرفه‌جویی در زمان و امکان استفاده از کدهایی با قابلیت استفاده مجدد
• افزایش سرعت فرآیند توسعه اپلیکیشن
• پشتیبانی و کامیونیتی گسترده‌تر

با این مقدمات از مفهوم فریمورک ، در بخش‌های بعدی به بررسی بیشتر فریمورک های پایتون می‌پردازیم.

فریم ورک پایتون چیست؟

فریمورک های پایتون مجموعه‌ای از کدهای از قبل‌نوشته‌شده‌ای هستند که به هدف ساده‌سازی و تسریع توسعه اپلیکیشن‌های پایتون طراحی شده‌اند. این چارچوب‌ها عملکردهای رایج زیر را دارا هستند:

• امنیت: احراز هویت کاربر (User Authentication)، مجوز کاربر (User Authorization) و محافظت در برابر آسیب‌پذیری‌ها، مواردی هستند که در امنیت فریمورک‌ها لحاظ می‌شوند.
• تعامل با بانک اطلاعاتی: فریمورک‌ها، ابزارهایی برای اتصال به انواع پایگاه داده، ذخیره و بازیابی داده دارا هستند.
•  مسیریابی: این موضوع رسیدگی به درخواست‌های کاربر و هدایت آن‌ها به بخش‌های مناسب از اپلیکیشن را دربرمی‌گیرد.
• قالب‌بندی (Templating): جداسازی ساختار صفحه از محتوای آن باعث می‌شود تا صفحات وب پویا قابل ایجاد باشند.
• رسیدگی به فرم: پردازش ورودی کاربر از فرم‌ها توسط این Functionality انجام خواهد شد.

در حقیقت، با بهره‌مندی از ویژگی‌های توکار (Built-In Features) چارچوب‌های نرم‌افزاری، برنامه‌نویس و توسعه‌دهنده می‌تواند به سایر تسک‌های پراهمیت بپردازد. برای آشنایی بیشتر با وظایف این افراد در چرخه توسعه‌نرم افزار، پیشنهاد می‌کنیم مقاله تفاوت بین برنامه نویس ،‌ کدنویس ، توسعه دهنده و مهندس نرم افزار را مطالعه کنید.

چرا باید از چارچوب های ‌پایتون استفاده کرد؟

دلایل قانع‌کننده‌ای برای استفاده از فریم ورک های پایتون وجود دارد که در اینجا به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• افزایش سرعت توسعه: فریمورک‌ها اجزای از پیش‌ساخته و کارکردهای مختلفی را ارائه می‌دهند که به کمک آن‌ها دیگر به نوشتن کد از پایه برای وظایف رایج وجود نخواهد داشت. این امر به صرفه‌جویی قابل توجهی در زمان، به‌خصوص برای وظایف تکراری همچون احراز هویت کاربر، تعامل با پایگاه داده و مسیریابی، منجر خواهد شد.
• کیفیت کد بهبودیافته: غالباً چارچوب‌ها با کدهای تست‌شده و امن ارائه می‌شوند که این موضوع به برنامه‌های قوی‌تر و قابل اعتمادتر منجر می‌شود. این کدها از قواعد و بهترین روش‌های برنامه‌نویسی پیروی می‌کنند و تمیزی و قابل نگهداری‌ترشدن کدها را به‌همراه دارند.
•  تمرکز بر منطق برنامه: با انجام کارهای پایه‌ای، فریمورک‌ها به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهند تا بر کارکردهای اصلی و فیچرهای اپلیکیشن تمرکز کنند. این امر آن‌ها را از غرق‌شدن در جزئیات سطح پایین رها خواهد کرد.
• ساختار و قابلیت نگهداری: فریم ورک ها رویکردی ساختاریافته برای توسعه ارائه می‌دهند که به‌واسطه آن، درک کدبیس ، پیمایش و اصلاح برای ارتقاهای آتی تسهیل می‌یابد. این ویژگی جذاب از چارچوب‌ها، به‌طور ویژه برای پروژه‌های بزرگ و دارای چند توسعه‌دهنده مفید است.
• جامعه و پشتیبانی قوی: اغلب فریم ورک های محبوب ، کامیونیتی غنی و فعالی از توسعه‌دهندگان دارا هستند. به همین دلیل، مزیت‌هایی مانند دسترسی آسان‌تر به منابع آموزشی، کمک به رفع اشکال و کتابخانه‌های Readily Available برای کارکردهای اضافی در آن‌‌ها فراهم شده است.
• ویژگی‌های امنیتی: بسیاری از فریمورک‌ها اقدامات امنیتی built-in خاصی مانند احراز هویت کاربر، اعطای مجوز و محافظت در برابر آسیب‌پذیری‌های رایج را در خود جای داده‌اند. این ویژگی به محافظت از اپلیکیشن شما در برابر تهدیدات امنیتی احتمالی کمک خواهد کرد.
• نمونه‌سازی سریع: چارچوب‌هایی مانند Flask به‌دلیل سادگی و انعطاف‌پذیری مناسب، در Prototyping سریع پیشرو هستند. شما می‌توانید به‌سرعت یک نسخه اولیه از اپلیکیشن خود را برای تست و بررسی مفاهیم و جمع‌آوری بازخورد ایجاد کنید.

در مجموع، فریم ورک های پایتون ترکیب مناسبی از سرعت، امنیت، ساختار و پشتیبانی جامعه را ارائه می‌دهند که آن‌ها را به یک ابزار ارزشمند و کاربردی برای توسعه‌دهندگان با سطوح تجربه مختلف تبدیل می‌کند.

انواع فریمورک های پایتون

انواع فریمورک های پایتون در ادامه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

فریم ورک های توسعه وب پایتون

فریمورک های وب پایتون عبارتند از:

• جنگو (Django): یک فریم ورک فول استک (Fullstack) و سطح بالا است که برای توسعه سریع طراحی تمیز وب‌اپلیکیشن‌ها، پروژه‌ها و CMS به کار می‌رود.
• Flask: این فریم ورک مینیمال و سبک‌وزن برای ساخت وب‌اپلیکیشن‌های ساده و منعطف، مانند SPA ها، RESTful API ها و پروژه‌های کوچک‌تر مناسب است.
• Pyramid: یکی از فریمورک های پایتون که به‌عنوان یک چارچوب نرم افزاری فول‌استک سازگار و قدرتمند شناخته‌شده است. به‌دلیل امکان سفارشی‌سازی مناسب آن، برای وب اپلیکیشن‌های پیچیده و بزرگ قابل استفاده است.
• Bottle: میکروفریمورک ساده و سریعی به‌شمار می‌رود و به‌منظور ایجاد API و وب‌اپلیکیشن‌ها با کد مینیمال مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان آن را برای اموری مانند پروتوتایپینگ سریع و وب‌سرویس‌های ساده به‌کار برد.
• FastAPI: این فریمورک وب کارآمد، به‌دلیل سرعت و تمرکز آن روی توسعه API به شهرت رسیده است. در FastAPI، انواع ویژگی‌های مدرن پایتون وجود دارند و قابلیت یکپارچه‌سازی با برنامه‌نویسی ناهمگام برای رسیدگی به درخواست‌های همروند نیز فراهم شده است.

فریم ورک های پایتون برای هوش مصنوعی

کاربردی‌ترین فریمورک های پایتون برای هوش مصنوعی در ادامه لیست شده‌اند:

• تنسرفلو (Tensorflow): این کتابخانه متن‌باز (Open-Source) برای محاسبات عددی و یادگیری ماشین در مقیاس‌های گسترده به کار می‌رود. تنسرفلو در استقرار مدل‌ها، تحقیقات و یادگیری عمیق به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرد و ابزارهای متعددی برای ساخت و آموزش شبکه‌های عصبی پیچیده در آن وجود دارند.
• پایتورچ (Pytorch): یکی دیگر از کتابخانه‌های متن‌باز در یادگیری ماشین است که به‌صورت عمده در یادگیری عمیق کاربرد دارد. شما می‌توانید با کمک این فریمورک پایتون ، اموری همچون Prototyping، استقرار مدل‌ها و تحقیقات خود را به‌خوبی انجام دهید. البته Pytorch به‌سادگی استفاده و گراف محاسباتی پویا آن مشهور شده و در مقایسه با تنسرفلو، API های قابل‌درک‌تری دارا است.
• Scikit-learn: این فریمورک به شما امکانات رایگانی در زمینه تسک‌ها و الگوریتم‌های سنتی یادگیری ماشین، شامل طبقه‌بندی (Classification)، خوشه‌بندی (Clustering)، رگرسیون (Regression) و همچنین، تجزیه‌وتحلیل دیتا ارائه می‌دهد.
• Keras: هرچند Keras یک فریمورک Standalone محسوب نمی‌شود، اما یک API شبکه عصبی سطح بالا است و می‌توان آن را روی Tensorflow یا سایر فریمورک های پایتون مانند Pytorch اجرا کرد. Keras با ارائه رابط کاربرپسند، فرآیند ساخت و آموزش شبکه‌های عصبی را تسهیل می‌دهد.

در صورتی که علاقه‌مند به شروع کار با هوش مصنوعی در پایتون هستید، مقاله پایتون و هوش مصنوعی: آشنایی با یادگیری ماشین و شبکه های عصبی می‌تواند برای شما مفید باشد. علاوه‌بر این، اگر می‌خواهید شناخت شما از هوش مصنوعی و ابزارهای جذاب آن عمیق‌تر شود، می‌توانید مقاله جامع هوش مصنوعی را نیز مطالعه کنید.

فریم ورک های پایتون برای هک

می‌توان فریمورک های پایتون را برای هک اخلاقی (Ethical Hacking) و تست نفوذ (Peneration Testing) استفاده کرد. تعدادی از این چارچوب‌های نرم‌افزاری عبارتند از:

• Scapy: این کتابخانه قدرتمند به شما اجازه می‌دهد بسته‌های شبکه را ایجاد، ارسال، Sniff و تجزیه‌وتحلیل کنید و از این ابزار برای وظایفی مانند شناسایی شبکه (Network Reconnaissance)، اسکن آسیب‌پذیری و آزمایش کنترل‌های امنیتی شبکه بهره‌مند شوید.
• Requests: این کتابخانه، ارسال درخواست‌های HTTP و رسیدگی به پاسخ‌ها را ساده‌سازی می‌کند و به‌طور گسترده، برای تعامل با وب‌اپلیکیشن‌ها در طول تست نفوذ، مانند تست فرم‌های ورود یا API ها، استفاده می‌شود.
• Paramiko: با استفاده از پروتکل Secure Shell، ابزارهایی برای ارتباط امن با سرورهای از راه دور ارائه می‌دهد. این کتابخانه به هکرهای اخلاقی اجازه می‌دهد تا در طول تست نفوذ، به‌طور امن به سیستم‌های هدف متصل شوند، دستورات را اجرا کرده و فایل‌ها را منتقل کنند.
• BeautifulSoup: این کتابخانه، ابزاری مناسب برای تجزیه‌وتحلیل داده‌های HTML و XML است و به منظور تجزیه‌وتحلیل ساختار Web Application ها و شناسایی آسیب‌پذیری‌های بالقوه در طول تست نفوذ آن‌ها، ارزشمند خواهد بود.
• Cryptography: به‌واسطه الگوریتم‌ها و ابزارهای رمزنگاری مختلف آن، اموری مانند رمزگذاری، رمزگشایی، هش کردن (Hashing) و امضای دیجیتال میسر می‌شود. هکرهای اخلاقی می‌توانند از این کتابخانه برای تجزیه‌وتحلیل پروتکل‌های رمزنگاری، آزمایش نقاط ضعف یا رمزگشایی داده‌های رمزنگاری‌شده در طول تست نفوذ استفاده کنند.
• Nmap: یک اسکنر شبکه محبوب و python-nmap است که رابطی برای تعامل ارائه می‌دهد. این کتابخانه به هکرهای اخلاقی اجازه می‌دهد تا کشف شبکه را خودکارسازی کنند، هاست‌ها و سرویس‌ها را شناسایی کرده و به‌دنبال آسیب‌پذیری در شبکه‌های هدف بگردند.
• Faker: فیکر امکان تولید داده‌های جعلی مانند نام، آدرس، ایمیل و شماره تلفن را دارد. این ابزار برای ایجاد داده‌های تست واقعی در فعالیت‌های مربوط به تست نفوذ، مانند پرکردن فرم‌ها یا تست مکانیزم‌های احراز هویت مفید است.
• Twisted: این موتور شبکه ناهمگام (Asynchronous Networking Engine)، امکان ساخت اپلیکیشن‌های شبکه پیچیده را فراهم می‌کند. اگرچه Twisted اصولاً برای تست نفوذ مستقیم استفاده نمی‌شود، اما می‌توان از آن برای توسعه ابزارهای سفارشی یا خودکارسازی وظایف مربوط به ارتباطات شبکه استفاده کرد.

نکته مهم: به یاد داشته باشید که این کتابخانه‌ها ابزارهای قدرتمندی هستند و فقط باید برای فعالیت‌های مربوط به تست نفوذ مجاز و با دارا بودن مجوز مناسب استفاده شوند. درک تبعات قانونی و اخلاقی استفاده از این فریم ورک های پایتون حائز اهمیت است.

فریم ورک های پایتون برای اندروید

هرچند زبان برنامه نویسی جاوا در درجه اول انتخاب مناسب‌تری برای توسعه اندروید محسوب می‌شود، اما پایتون دارای چارچوب‌هایی برای آن است. برخی از محبوب‌ترین فریم ورک های پایتون برای اندروید عبارتند از:

• Kivy: این فریم ورک برای ساخت برنامه‌های موبایل چندسکویی (Cross-Platform) با رابط کاربری گرافیکی (GUI) استفاده می‌شود. در Kivy، از زبان kv برای طراحی رابط کاربری و از OpenGL برای رندرینگ استفاده می‌شود.
• Beeware: این چارچوب برای ایجاد برنامه‌های اندروید ساده و سبک به کار می‌رود. Beeware از زبان Python به هدف نوشتن رابط کاربری و منطق برنامه بهره می‌برد.
• Chaquopy: این فریم ورک به شما امکان تعیبه کردن کدهای پایتون در برنامه‌های اندروید را می‌دهد. Chaquopy برای توسعه افزونه‌ها و توابع سفارشی برای اپ‌های اندروید مفید است.
• DroidScript: با استفاده از DroidScript می‌توان برنامه‌های اندروید را ازطریق زبان JavaScript و HTML5 ایجاد کرد. DroidScript برای توسعه اپلیکیشن‌های ساده و سریع ایده‌آل است.

بهترین فریم ورک های پایتون 

پاسخ به این سؤال که بهترین فریمورک های پایتون کدام موارد هستند، مستقیماً به ترجیحات و نیازمندی‌های دقیق پروژه شما وابسته است. با این وجود، برخی از بهترین گزینه‌های پیش رو را به شما معرفی می‌کنیم تا روند تصمیم‌گیری کمی برایتان ساده‌‌سازی شود. برای انتخاب بهترین فریمورک های پایتون ، موارد زیر را در نظر داشته باشید.

• پیچیدگی پروژه: برای وب‌اپلیکیشن‌های پیچیده‌تر، جنگو می‌تواند یکی از انتخاب‌های مناسب در توسعه وب باشد. اگر نیاز به کنترل بیشتری روی پروژه دارید و مقیاس پروژه شما در ابعاد گسترده نیست، Flask گزینه معقول‌تر محسوب می‌‌شود.
• تجربه توسعه‌دهنده: در شرایطی که تیم فنی شما با ساختار و اصول کار با جنگو آشنا باشد، ممکن است انتخاب آن برای وب اپلیکیشن از نظر زمانی مناسب‌تر از Flask باشد.
• نیازمندی‌های پروژه: به این موضوع توجه کنید که پروژه شما دقیقاً به چه مواردی نیاز دارد؟ به‌عنوان مثال، آیا پروژه شما یادگیری عمیق را شامل می‌شود؟ در چنین شرایطی، تنسرفلو یا پایتورچ برایتان کاربردی خواهند بود. 

درنهایت، به این نکته توجه کنید که معیارهای مختلفی برای تعیین بهترین فریمورک های پایتون وجود دارند و نمی‌توان یک پاسخ یکتا و قابل‌تعمیم به تمامی شرایط برای این پرسش در نظر گرفت.

کلام آخر: بررسی انواع فریمورک های پایتون

در این مطلب به معرفی انواع فریمورک های پایتون پرداختیم و مزیت استفاده از آن‌ها را تشریح کردیم. استفاده از چارچوب‌ها مزیت‌هایی مانند افزایش کارایی، توسعه استانداردسازی شده، کاهش خطا، بهبود امنیت و تسریع فرآیند پروتوتایپینگ را به‌دنبال دارد و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد که زمان و انرژی خود را روی توسعه فیچرهای جذاب برای اپلیکیشن اختصاص دهند.