مكتبات البرامج

أحد عشرة سطرًا كسرت الإنترنت

• في مارس 2016، حذف مبرمج مكتبة صغيرة اسمها left-pad من مستودع عام. كانت تتكون من أحد عشرة سطراً: كانت تضيف مسافات في بداية سلسلة نصية.
• خلال ساعات، فشلت عمليات البناء في شركات حول العالم. آلاف البرامج لم تكتب هذه الأسطر الإحدى عشرة أبداً. لقد استعارتها جميعاً، وكان الاستعارة غير مرئية حتى اللحظة التي توقفت فيها عن العمل.
• هكذا يتم إنتاج البرمجيات الحديثة. مكتبة البرامج هي هذا الاستعارة، يتم ذلك بقصد، وهذا الدرس يوضح ما تقدمه لمطور، وما تكلفته، والطريقتين اللتين يمكن ربطها بهما ببرنامج.

ما هي مكتبة البرامج

• مكتبة البرامج هي مجموعة من الروتيانات المكتوبة والمختبرة مسبقاً، والدوال الفرعية، والفئات، والوحدات، التي يمكن لبرنامج استخدامها بدلاً من كتابتها بنفسه.
• مكتبة رياضيات، مكتبة رسومات، مكتبة شبكات، مكتبة إيجاد المسارات، مكتبة ضغط: كل منها يحل مجالاً واحداً من المشكلات مرة واحدة، لكل برنامج يحتاج إليها.
• البرمجيات قيد التطوير تُبنى عادةً من مثل هذه روتينات المكتبة بالإضافة إلى الكود الخاص بالبرنامج الجديد.

الكود الجديد هو الجزء الصغير؛ الكود المستعار هو الجزء الكبير

فوائد المبرمج

• الروتيانات مكتوبة ومختبرة بالفعل، لذا يكون التطوير أسرع وأرخص.
• هي موثوقة: تُستخدم بواسطة برامج عديدة، لذا فهي خالية تقريباً من الأخطاء.
• لا يحتاج المبرمج إلى خبرة في هذا المجال (الرسوميات، التشفير، إيجاد المسارات)، ويمكنه قضاء الوقت في ميزات البرنامج الخاصة به.
• البرنامج أسهل في الصيانة، لأن الكود المشترك موجود في مكان واحد، ويمكن لفريق العمل بالتوازي، حيث يستخدم كل عضو نفس الروتيانات.

العيوب

• قد لا تتناسب الروتين مع الحاجة الدقيقة، ولا يمكن للمطور تغييره، لذا يجب عليه العمل ضمن حدود قيوده.
• يعتمد البرنامج على المكتبة: أي خلل، أو تحديث مفقود، أو سحب لمكتبة، كما في left-pad، يصبح مشكلة للبرنامج.
• قد تقيد رخصة المكتبة كيفية بيع البرنامج أو مشاركته، وقد تؤدي الروتيونات غير المستخدمة إلى زيادة حجم البرنامج.

مثال محلول: روبوت المطعم

المكتبات الساكنة

• يتم نسخ المكتبة الساكنة إلى ملف تنفيذي عند تجميع البرنامج وربطه.
• يصبح البرنامج بعد ذلك مستقلاً: لا يحتاج إلى ملفات أخرى للعمل.
• التكلفة: يحمل كل برنامج نسخته الخاصة، فتكون الملفات التنفيذية أكبر، وأي تحديث للمكتبة يتطلب إعادة بناء جميع البرامج التي تستخدمها.

المكتبات الديناميكية وملفات DLL

• المكتبة الديناميكية، وهي مكتبة ارتباط ديناميكية (DLL) على نظام ويندوز أو ملف .so على لينكس، تظل ملفًا منفصلًا وتُحمّل في الذاكرة فقط عندما يستدعيها برنامج ما، في وقت التشغيل.
• تكون الملفات التنفيذية أصغر؛ عدة برامج تعملية تشارك نسخة واحدة في الذاكرة؛ ويمكن تحديث ملف DLL مرة واحدة (إصلاح خلل أو دعم جهاز جديد) دون إعادة تجميع البرامج التي تستخدمه.
• يُستخدم الذاكرة فقط طالما تُحتاج المكتبة. التكلفة: لن يعمل البرنامج إذا كان ملف DLL مفقودًا أو بنسخة خاطئة.

نُسخ وقت التجميع، أو تُحمّل وتُشارك وقت التشغيل

مثال محلول: فوائد ملفات DLL

اختيار بين الساكنة والديناميكية

• يجب أن يعمل البرنامج على جهاز لا يمكن تثبيت شيء آخر عليه، أو جهاز مدمج، أو ملف واحد تم تحميله: ساكنة، لأن الملف التنفيذي ذاتي الاستقلالية.
• العديد من البرامج على نظام واحد تشارك نفس الروتيونات، أو تتغير الروتيونات بشكل متكرر: ديناميكية، لأن نسخة مشتركة واحدة أصغر ويتم تحديثها مرة واحدة للجميع.
• البرهنة بالت权衡: ذاتي الاستقلالية لكنه كبير ومُعاد بناؤه للإصلاح، أو صغير ومشترك لكنه يعتمد على وجود الملف.

علامات ضائعة

لقد فهمت الأمر