أدوات تطوير البرمجيات | الوحدة الأولى | الدرس الثالث
أدوات تطوير البرمجيات هو عنوان الدرس الثالث من الوحدة الاولى التي تحمل اسم “هندسة البرمجيات” من مقرر “هندسة البرمجيات”.
ستتعرف في هذا الموضوع على أدوات وبرامج تطوير البرمجيّات، وتمييز مُحرِّرات النصوص البرمجية، ومعرفة بيئات التطوير المُتكاملة (Integrated Development Environments – IDEs)، بالإضافة إلى تحديد الأدوات المُخصَّصة لمراحل محدَّدة من تطوير البرمجيّات، ومعرفة استخدام أدوات التطوير لتقديم حلول مختلفة.
لذا قم بقراءة أهداف التعلُّم بعناية، ثم أعد قراءتها وتأكَّد من تحصيل كافة محتوياتها بعد انتهائك من دراسة الموضوع.
أهداف التعلُّم
- معرفة أدوات وبرامج وتطوير البرمجيّات.
- تمييز مُحرِّرات النصوص البرمجية.
- معرفة بيئات التطوير المتكاملة (IDEs).
- تحديد الأدوات المُخصَّصة لمراحل محدَّدة من تطوير البرمجيّات.
- معرفة استخدام أدوات التطوير لتقديم حلول مختلفة.
هيا لنبدأ!
أدوات وبرامج تطوير البرمجيّات (Software Development and Tools Programming)
يستخدم المطورون مجموعة كبيرة من الأدوات لتطوير التطبيقات البرمجية لكل منها, مزاياها وعيوبها.
تتطلب عملية البرمجة من المطورين الكثير من الصبر والتحلي بالكثير من المرونة والابداع لتحقيق الاستفادة الكاملة من إمكانيات أدوات تطوير البرمجيات المختلفة لتطوير برمجيات عالية الجودة لعملائهم.
تستخدم أدوات وبرامج تطوير البرمجيات لمساعدة فريق تطوير البرمجيات في مهامهم المختلفة، بما فيها:
- إنشاء البرامج وتعديلها وصيانتها.
- تصحيح الأخطاء.
- تنفيذ مهام البرامج وعمليات التطوير.
وتوجد العديد من البرامج المتخصصة التي تدعم أو تقدم مهاماً محددة في مراحل دورة تطوير البرمجيات.
لمعرفة المزيد من المعلومات عن تطوير البرمجيات، قم بالاطّلاع على الرابط التالي:
مُحرِّرات النصوص البرمجية (Code Editors)
تسمح بإنشاء وتحرير العديد من ملفات لغة البرمجة المرتبطة، ويمكنها التعامل مع العديد من لغات البرمجة المختلفة مثل:
- لغة ترميز النص التشعبي (HTML).
- سي إس إس (CSS).
- جافا سكريبت (JavaScript).
- بي إتش بي (PHP).
- روبي (Ruby).
- بايثون (Python).
- سي (C).
تستخدم المسافات البادئة والألوان المختلفة لتنسيق النص البرمجي في أقسام البرنامج، مما يجعلها أكثر ملاءمة لكتابة النصوص البرمجية من محررات لنصوص العادية مثل مايكروسوفت وورد أو المفكرة.
هناك العديد من برامج تحرير النصوص البرمجية التي يمكن للمبرمج اختيارها وفقا لتفضيلاته تعد كفاءة برنامج التحرير في تنفيذ المهمات المطلوبة هي المعيار الأساسي لاختياره، من الأمثلة على هذه المحررات:
- سابليم تكست (Sublime Text).
- أتوم (Atom).
- فيجوال ستوديو كود (Visual Studio Code).
- اسبريسو (Espresso).
- بيئة تطوير متكاملة لبايثون.(Python IDLE)
- كودا 2 (Coda2).
- نوتباد ++ (Notepad++).
- فيم (Vim).
- بي بي ايدت (BBedit).
- الترا ايدت (Ultraedit).
مميزات محررات النصوص البرمجية Features of Code Editors
- التحقق من الخطأ.
- الإكمال التلقائي واقتراحات النصوص البرمجية.
- وجود تعليمات برمجية قابلة لإعادة الاستخدام.
- تمييز النصوص البرمجية.
- سهولة التنقل في ملفات النصوص البرمجية والموارد.
- إمكانية إضافة المزيد من الوظائف للمحرر بإضافة الملحقات.
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “أدوات تطوير البرمجيات” من بدايته وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:
بيئات التطوير المتكاملة (Integrated Development Environment (IDE))
تتوفر بيئات التطوير المتكاملة للمبرمجين مع تطبيقاتها المدمجة، والتي تتضمن عددًا من أدوات تطوير البرمجيات مثل:
- المُفسّر: يستخدم أثناء مرحلة إنشاء البرنامج.
- المُترجم: يقوم بتجهيز البرنامج ونشره.
لا تقتصر مهمة بيئات التطوير المتكاملة الحديثة على توفير مترجم للغة البرمجة، بل تحتوي كذلك على جميع البرامج والأدوات اللازمة للمساعدة في كتابة وتنفيذ النصوص البرمجية، والأهم من ذلك تتيح هذه البيئات تشخيص الأخطاء في البرامج وتصحيحها.
من بين أهم الأدوات المدمجة في بيئات البرمجة المتكاملة ما يلي:
يجب أن تتضمن بيئات التطوير المتكاملة محررًا خاصًا لتسهيل إنشاء حركات رسومية مثل النماذج والقوائم وصناديق الحوار، وذلك لتزويد المطور بالأدوات المناسبة لإنشاء مجموعات النصوص البرمجية المتعلقة بهذه الكائنات.
أمثلة على بيئات التطوير المتكاملة Examples of IDEs
اقتصر معظم دعم بيئات التطوير المتكاملة على لغة برمجة واحدة فقط، حيث كان بناؤها في الماضي من قبل شركات البرمجيات أو المؤسسات التي تقوم بتطوير تلك اللغة.
أصبحت معظم مشاريع تطوير البرمجيات في الوقت الحالي تدمج بين تقنيات ولغات برمجة مختلفة، الأمر الذي يتطلب بيئات متكاملة يمكنها دعم مجموعة واسعة من اللغات.
على سبيل المثال، يدعم مايكروسوفت فيجوال ستوديو (Microsoft Visual Studio) العديد من اللغات منها:
- سي (C).
- سي بلس بلس .(C++)
- سي شارب (C#).
- فيجوال بيسيك دوت نت (VB.net).
- البايثون (Python).
- روبي (Ruby).
- نود جي إس (Node.js).
- جافا سكريبت (JavaScript).
- سي إس إس (CSS).
- لغة الترميز التشعبي (HTML).
وهناك بعض الأمثلة الأخرى على بيئات التطوير المتكاملة الشائعة منها:
- نت بينز (Netbeans).
- اكلبس (Eclipse).
- بيئة التطوير المتكاملة أتوم (Atom- IDEs).
- إكس كود .(Xcode)
- أندرويد ستوديو (Android Studio).
- إنتيليج إيديا .(Intellij IDEA)
- باي تشارم (PyCharm).
يستخدم إكس كود (Xcode) لتطوير برمجيات تطبيقات الهاتف المحمول للأجهزة التي تعمل بنظام 105، بينما يستخدم أندرويد ستوديو (Android Studio) لتطوير برامج الأجهزة العاملة لنظام أندرويد.
بيئات البرمجة السحابية Cloud Software Environment
- إلى جانب بيئات تطوير البرمجيات التقليدية، توجد بيئة تطوير سحابية قائمة على الويب مثل أمازون كلاود 9 (Amazon Cloud 9).
- توفر بيئات البرامج السحابية إمكانية العمل على المشروع من أي جهاز حاسب ومن أي مكان في العالم، حيث تتوفر بيانات مشروع تطوير البرمجيات سحابيًا.
- أحد العوائق الرئيسية أمام استخدام هذه البيئات هو ضرورة توفر اتصال مناسب بالإنترنت للوصول إلى البيانات وتنفيذ العمل.
لاحظ أن
يقضي المبرمجون معظم وقت البرمجة في الاختبار وتصحيح الأخطاء، لذا فإن تكامل محرر النصوص البرمجية مع المترجم والمصحح يعد أمرًا مهمًا للغاية، وهو ما تتميز به بيئة التطوير المتكاملة.
الأدوات المتخصصة لمراحل محدَّدة من تطوير البرمجيّات (Specialized Tools for Specific Stages of Software Development)
- يتطلب إنشاء حلول برمجية احترافية العمل ضمن فريق الخبراء والاستعانة بمجموعة متنوعة من الأدوات التي لا تقتصر على دعم مرحلة البرمجة، بل تمتد إلى دعم عملية إنشاء الحلول البرمجية بكاملها.
- توجد العديد من الأدوات التي يُمكن استخدامها أثناء دورة حياة تطوير البرمجيات لمُنتج برمجي، ونظرًا لكثرتها يصعب عرض جميع هذه الأدوات، ولكن تم وصف مجموعة مختارة منها:
إنشاء نموذج أولي Prototype Creation
- عادة ما يكون النموذج الأولي من للبرنامج عبارة عن مخطط هيكلي أو صورة أو مجموعة صور تُظهر العناصر الوظيفية لتطبيق معين.
- قد يكون موقعًا على الويب يُستخدم لتخطيط التطبيقات أو وظائف موقع الويب وهيكليته.
أمثلة على الأدوات المستخدمة:
- القلم (Pencil).
- نماذج بلسمق (balsamiq mockups).
- أدوبي إكس دي (Adobe XD).
إدارة التحكم في الإصدار- البرنامج المصدري Version Control Management – Source Code
- يخضع البرنامج المصدري للعديد من التعديلات أثناء عملية تطويره، وقد يكون التراجع عن خطوات معينة ضروريًا في البرنامج أو إعادة استخدام البرنامج الذي تم تغييره أو حذفه، عند العمل ضمن فريق من المبرمجين.
- قد يحتاج اثنان أو أكثر إلى العمل على الملفات نفسها في الوقت نفسه، وإجراء تغييرات على البرنامج نفسه.
- تسمى الأداة التي يُمكن استخدامها للتحكم في هذه العملية باسم أداة إدارة التحكم في الإصدار (Version Control Management) أو أداة إدارة النصوص البرمجية (Code Management) وتتيح هذه الأداة ما يلي:
- يُمكن لأعضاء الفريق المختلفين الوصول إلى البرنامج المصدري في ذات الوقت دون التعارض بين أعضاء الفريق.
- يُمكن الاحتفاظ بالإصدارات السابقة من ملفات البرامج للرجوع إليها عند حدوث بعض المشكلات.
يستخدم التحكم في الإصدار ما يشبه المستودع (Repository).
مهمته:
- تسجيل جميع المتغيرات التي يتم إجراؤها.
- إنشاء نسخة عمل من ملفات برنامج المشروع تسمى أحيانًا نسخة التحقق (Checkout Copy) عند يُريد المُبرمج العمل على البرنامج.
تتم الموافقة على جميع التغييرات التي تم إجراؤها على البرنامج بواسطة برنامج إدارة التحكم في الإصدار عندما يتم حفظها في المستودع.
أمثلة على الأدوات المستخدمة:
- قيت (Git).
- سبفيرجن (Subversion).
- ميركوريال (Mercurial).
- أزور ديف أوبس (Azure DevOps).
- ديف ميرق .(DiffMerge)
نشر البرنامج Code Deployment
- كان نشر البرامج أمرًا يسيرًا في الماضي، حيث يتم وضع البرنامج المُترجم، أي الجاهز على قرص مدمج ليكون جاهزًا للاستخدام.
- لكن مع ظهور الإنترنت أصبح نشر التطبيقات عبر الإنترنت ضروريًا، وذلك كبرامج قابلة للتثبيت من خلال متاجر التطبيقات أو مباشرة كتطبيقات الويب.
- أدّى ذلك إلى وجود حاجة لتطوير البرامج والأدوات الخاصة بنشر التطبيقات على الويب.
أمثلة على الأدوات المستخدمة:
- تيم سيتي(Team City) .
- مدير نشر قوقل كلاود (Google Cloud Deployment Manager).
- قيت لاب (Git Lab).
- جينكينز(Jenkins).
- ناشر الكود .(AWS CodeDeploy)
- أزور ديف أوبس (Azure DevOps).
معلومة
ميزة التفريعة (Branching) مفيدة جدًا في التحكم في الإصدار، فهي تعني إمكانية نسخ برنامج المشروع كمشروع موازٍ جديد يسمح بالاختبار أو بإجراء التعديلات لإنشاء اصدار مُحدّث أو جديد من التطبيق، ويُمكن لاحقًا نقل أجزاء من البرنامج الجديد إلى المشروع الأصلي لاستخدامها فيه أيضًا.
الاختبارTesting
- لا يقتصر البرنامج على تصحيح الأخطاء البرمجية في البرنامج فحسب، بل يشمل أيضًا اختبار تشغيل البرنامج وفعالية استخدامه من قِبل عدد كبير من المستخدمين، بالإضافة إلى إجراء اختبارات الأمان وغيرها من الاختبارات.
أمثلة على الأدوات المستخدمة:
- أباتشي جميتر (Apache Jmeter).
- قوست لاب (Ghostlab).
- سيلينيوم (Selenium).
- استوديو اختبار Telerik (Telerik Test Studio).
- أزور ديف أوبس (Azure DevOps).
- ايرون واساب (IronWASP).
- زِد أتاك بروكسي (Zed Attack Proxy).
- وابيتي (Wapiti).
إدارة المشروع وتتبع المشكلات Project Management, Collaboration and Issue Tracking
- يتطلب الحصول على منتج ناجح أن يبقى فريق العمل بكافة أعضائه الحاليين وكذلك المستقبلين على اطلاع على عملية التطوير بأكملها ومشاركة المعرفة، وهنا يبرز دور عملية إدارة المشروع بشكل خاص.
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “أدوات تطوير البرمجيات” بدايةً من عنوان “بيئات التطوير المتكاملة” وحتى نهاية هذا القسم، من خلال الرابط التالي:
استخدام أدوات التطوير لتقديم حلول مختلفة (Using Development Tools to Provide Different Solutions)
تعتمد فرق التطوير على الأدوات التي تم التطرق إليها سابقًا لإنتاج مجموعة واسعة من حلول تقنية المعلومات، وتستخدم العديد منها حاليًا لإنشاء تطبيقات من أنواع مختلفة مثل:
- التطبيقات العامة.
- تطبيقات الويب.
- الأنظمة المدمجة.
- تطبيقات الهواتف الذكية.
إنشاء تطبيق ويب Building a Web Application
تطبيق الويب هو برنامج تفاعلي يتم إنشاؤه باستخدام تقنيات الويب بلغة ترميز النص التشعبي (HTML) وسي إس إس (CSS) وجافا سكريبت .(JavaScript)
يتم تخزين البيانات في هذا التطبيق على خوادم قواعد البيانات.
يُستخدم هذا التطبيق لتنفيذ المهام عبر الإنترنت من طرف مُستخدمي التطبيق.
مراحل إنشاء تطبيق الويب Stages of Building a Web Application
- مرحلة تصور الأفكار
يجب تحديد الأهداف والفكرة الرئيسية للتطبيق قبل البدء بإنشاء تطبيق الويب.
- بحوث وتحليل السوق
يجب أن تتم عملية البحث وتحليل السوق لمعرفة: ما حاجة المستهلك المُستهدف إلى هذا المُنتج أو الخدمة؟، وهل هُناك مُنتج أو خدمة مماثلة متوفرة؟
- تحديد مهمات ووظائف تطبيقات الويب
يجب أن يتم تحديد الوظائف أو المهمات التي تُقدم حلولاً لمشاكل السوق المُستهدفة للتطبيق.
- النمذجة الأولية أو تجهيز المخطط
يُعنى هذا الموضوع بتصميم وإنشاء المُخططات لتطبيق الويب، وبإعداد النماذج الأولية التي تُساهم في تشكيل المُخطط التنظيمي للتطبيق وتُتيح اختبار وظائف التطبيق بطريقة تفاعلية.
- مرحلة التحقق
يتم في هذه المرحلة جمع الآراء والتعليقات حول التصميم من الأطراف ذات العلاقة ومن المستخدمين المحتملين.
- التخطيط الهيكلي وإنشاء قاعدة بيانات
يتم في هذه المرحلة تحديد البيانات التي يحتاجها المبرمجون والمستخدمون، والأدوات المستخدمة لإنشاء قاعدة البيانات المطلوبة لتطبيق الويب.
هناك العديد من أدوات تصميم قواعد البيانات التي تُستخدم لأغراض مختلفة، تُحدد طبيعة البرنامج وطريقة نشر الحل البرمجي اختيار أداة محددة.
من الأمثلة على الأدوات المستخدمة في تصميم قواعد البيانات وبنائها، ما يلي:
- إنشاء الواجهة الأمامية (جزء البرنامج لدى العميل)
الواجهة الأمامية هي العنصر المرئي لتطبيق الويب، وهي تمثل واجهة النظام التي يمثلها المستخدم ويتفاعل مع النظام من خلالها.
من الأمثلة على الأدوات المستخدمة لإنشاء واجهة مستخدم الويب، ما يلي:
- إنشاء الواجهة الخلفية (الجزء الخلفي للبرنامج لدى الخادم)
تستخدم الواجهة الخلفية لإدارة بيانات البرنامج، وتشير إلى قواعد البيانات والخوادم بالإضافة إلى جميع أجزاء النظام الأخرى غير المرئية للمستخدم داخل تطبيق الويب.
يتضمن إنشاء الواجهة الخلفية كتابة البرنامج الأساسي الذي يُوفر وظائف التطبيق، بالإضافة إلى إعداد قاعدة البيانات والشبكات والتحقق من التكامل بين الأنظمة الفرعية المختلفة، ويتم إعطاء أهمية خاصة لاعتبارات الأداء والأمان.
من الأمثلة على الأدوات المستخدمة في إنشاء الواجهة الخلفية، ما يلي:
- استضافة تطبيق الويب
يجب توفر مزود استضافة ويب لتشغيل تطبيق الويب على خادم معين، وتتوفر خدمات الاستضافة حسب الحاجة، وتتراوح بين الخدمات البسيطة غير المكلفة، وخدمات الحوسبة السحابية الكبيرة التي تسنح بالتوسع حال ازدياد عدد مستخدمي التطبيق وتزايد السعة المطلوبة للخدمات.
هيكلية التطبيقات السحابية The Cloud-Ready Application Architecture
لقد أصبح نشر وتطوير تطبيقات الويب القائمة على التخزين السحابي محبذًا كمجموعة من الخدمات السحابية، وتضمن هذه العملية إنشاء هياكل البيانات، ثم إنشاء الخدمات التي يتم دمجها لتشكيل النظام المتكامل.
يوضح المخطط التالي كيفية إنشاء تطبيق ويب عالي الأداء وقابل للتوسع باستخدام خدمات مايكروسوفت أزور (Microsoft Azure) ويعمل معظم مزودو خدمات الحوسبة السحابية بالمبدأ نفسه أيضًا.
أهم النقاط التي يجب مراعاتها عند استخدام هيكلية التطبيقات السحابية:
إنشاء تطبيق للهواتف الذكية Building an Application for Smartphones
تتشابه خطوات إنشاء تطبيق للهاتف الذكي مع تلك الخاصة بتطبيق الويب، ولكن مع بعض الاعتبارات الخاصة، حيث يتم استخدام تطبيق الهاتف المحمول على جهاز هاتف جوال ذي شاشة صغيرة.
سيستخدم التطبيق أثناء التنقل، مما يشير الأهمية الخاصة لواجهة التطبيق، حيث يجب أن يكون المستخدم قادرًا على ضبط حجم الشاشة وأن يكون الوصول إلى المعلومات المهمة واضحًا وسهلاً.
من المهم ملاحظة أن اختلاف الأجهزة يخلق الحاجة إلى إنشاء تطبيقات متجاوبة ومناسبة لكل أنواع الشاشات.
تدعم كل من المنصتين الرئيسيتين للهاتف المحمول آي أوإس (iOS) وأندرويد (Android) مجموعة من التقنيات المختلفة التي تتشابه في بعض الأوجه أيضًا.
على سبيل المثال، يوصي مطورو نظام iOS باستخدام Xcode و Swift لتطوير التطبيقات بينما يوصي مطورو نظام Android باستخدام Android Studio وJava.
تسمح كل من هذه البيئات بإنشاء تطبيق نهائي جاهز للنشر في متجر التطبيقات الخاص بتلك البيئة فقط، وتقدم بعض البيئات الأخرى إمكانية نشر التطبيق في متاجر متعددة.
يمكن تطوير تطبيق بحيث يعمل في بيئات برامج مختلفة باستخدام الأدوات التالية:
يعد اختبار تطبيقات الأجهزة المحمولة تحديًا كبيرًا، حيث يصعب على المبرمج وشركات تطوير البرمجيات توفير جميع أنواع الأجهزة المحمولة الموجودة في السوق لإجراء الاختبار عليها.
ولذلك، توجد خدمات عبر الإنترنت تقدم عمليات محاكاة لمجموعة واسعة من الأجهزة المحمولة تتيح محاكاة اختبار توافق التطبيق مع الأجهزة المختلفة.
من الأمثلة على بعض أدوات اختبار التطبيق:
- سحابة اختبار زامارين (Xamarin Test Cloud).
- بروزر ستاك (Browser stack).
- معمل اختبار فايربيس (Firebase Test Lab).
إنشاء تطبيق للأغراض العامة Building a General-Purpose Application
تُعد برامج الأغراض العامة نوع من التطبيقات التي يمكن استخدامها لأداء العديد من المهام مثل:
- البرامج المكتبية التقليدية كمعالجات النصوص.
- برامج تصميم المخططات البيانية.
- تطبيقات الأعمال الخاصة بتخطيط موارد المؤسسات.
- برامج إدارة علاقات العملاء.
على الرغم من التركيز الواسع لتقنيات تطور البرمجيات الجديدة على الويب وتطبيقات الهواتف المحمولة، إلا أن التطبيقات التقليدية للأغراض العامة لا تزال تحتفظ بأهميتها.
حيث يعتمد تطوير مثل هذه التطبيقات على مكتبات نصوص برمجية جاهزة وقابلة لإعادة الاستخدام، وبشكل خاص على مكونات واجهة المستخدم وأدوات إعداد التقارير.
إنشاء تطبيق مدمج Building an Embedded Application
النظام المدمج هو حاسب خاص بنظام تشغيل يعمل في الوقت الفعلي Real-time ولا يحتوي على واجهة مستخدم حاليًا، ويتعامل البرنامج الموجود على النظام المدمج مع المستشعرات والمشغلات وآليات تبادل البيانات اللاسلكية والسلكية.
يجب أن تكون هذه البرامج موثوقة وآمنة وسريعة.
تتطلب هذه التطبيقات أنظمة تشغيل في الوقت الفعلي مثل أر تي لينكس (RTLinux) وويندوز10 أي أو تي (Windows 10 IOT) وكيو إن إكس (QNX) وذلك بالإضافة إلى لغات برمجة محسنة لمعالجة البيانات والاتصال بالشبكة.
من الأمثلة على الأنظمة المدمجة:
- إشارات المرور.
- أجهزة إنذار الحريق.
- أنظمة الأمن المنزلية.
يمكن برمجة الأنظمة المدمجة باستخدام لغات البرمجة التالية:
- لغة التجميع (Assembly) وهي صعبة وغير مناسبة للاستخدام العملي.
- لغة سي (C) ولغة سي للأنظمة المضمنة (Embedded C) وnesC ولغة رست (Rust).
- اللغات كائنية التوجه مثل سي شارب (C#) وسي بلس بلس (C++) وجافا (Java).
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “أدوات تطوير البرمجيات” بدايةً من عنوان “استخدام أدوات التطوير لتقديم حلول مختلفة” وحتى نهاية الموضوع، من خلال الرابط التالي:
اختبر تحصيلك لمحتوى الموضوع من خلال الرابط التالي:
الواجب الإلكتروني
إلى هنا يكون قد انتهى موضوع “أدوات تطوير البرمجيات”، لا تنسوا مراجعة أهداف التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!