- Что такое библиотеки в программировании
- Зачем использовать библиотеки
- Типы библиотек
- Преимущества использования библиотек
- Недостатки библиотек
- Как выбрать подходящую библиотеку
Представьте, что вы разработчик компьютерной игры с 3D-графикой. Чтобы «научить» игровых персонажей реалистично двигаться, вам нужно создать анимацию. Делать эту работу с нуля долго и трудозатратно. Проще использовать готовые 3D-модели людей и животных, настроив их внешность под стилистику игры. Набор таких настраиваемых моделей называется библиотекой — library, а подход внедрения готовых компонентов в программные продукты используется не только в геймдеве, но и во многих других сферах.
Что такое библиотеки в программировании
Библиотеки — это сборники готовых функций, классов, методов и подпрограмм, которые удобно использовать для ускорения процесса разработки. Чтобы реализовать в приложении базовую функциональность, добавить универсальный блок — аутентификацию, отправку запросов на сервер или 3D-анимацию для игры — программист не пишет код с нуля, а встраивает в проект нужные модули.
Одна из главных специфик этого инструмента — предопределенная функциональность. Вы заранее знаете, какие функции и методы содержит подключаемая подпрограмма и какие задачи будете решать с ее помощью.
Например, library NumPy, или Numeric Python, содержит многомерные массивы и матричные структуры данных. Она используется в программировании математических вычислений и преобразований. Pandas для Python предоставляет структуры данных и операции для работы с временными рядами и числовыми таблицами. Он используется в аналитике и machine learning.
Другие примеры библиотек:
- Apache Commons — набор Java-утилит для различных задач, включая работу с документами, строками и коллекциями;
- Requests для Python — модуль для работы с HTTP-запросами;
- Lodash для JavaScript — набор функций для работы с массивами, объектами и строками при создании веб-приложений;
- Webix UI Library для JavaScript — виджеты и блоки для создания пользовательских интерфейсов;
- Boost C++ — набор модулей для управления файловой системой, реализации многопоточности, работы с датой и временем.
Важно отличать library от framework. Их главное различие заключается в контроле над выполнением процесса. Фреймворк задает архитектуру приложения и автоматически вызывает ваш код в заданный момент. Утилиты library вызываете вы сами, когда нужно выполнить функцию или реализовать стандартный алгоритм.
Зачем использовать библиотеки
Основные задачи инструмента — оптимизация процесса разработки и повышение качества программного продукта.
Оптимизация достигается за счет ускоренного программирования. Разработчик не думает о том, как написать процедуру или кнопку для приложения. Он в две строки подключает утилиту, которая автоматически открывает целый массив с нужными командами. Свободное время и ресурсы можно направить на реализацию бизнес-логики, улучшение производительности или расширение функциональности — словом, на решение более творческих и интеллектуальных задач.
Повышение качества выпускаемого ПО достигается за счет сокращения числа ошибок и уязвимостей. Файл library содержит работающие, отлаженные, многократно проверенные утилиты. Так как один и тот же компонент используют многие разработчики в разных приложениях и системах, все баги уже выявлены, исправлены или как минимум задокументированы. Это облегчает процесс багфиксинга, сокращает период тестирования и отладки, помогает быстрее выпустить в продакшен готовый и качественный продукт.
Какие бывают библиотеки в программировании
Библиотеки классифицируют по нескольким критериям:
- функциональности;
- способу выполнения;
- доступности;
- происхождению.
По функциональности библиотеки бывают:
- универсальными, то есть применимыми к проектам из разных областей;
- специализированными, направленными на решение задач узкой области.
Универсальные модули:
- для работы с базами данных;
- для обмена данными по сети;
- для создания интерфейсов;
- для взаимодействия с операционной системой.
Примеры модулей узкой специализации:
- для обработки звука и графики;
- для анимации;
- с алгоритмами компьютерного зрения.
По способу выполнения различают модули двух типов:
- статические;
- динамические.
Статические встраиваются в ПО и берут на себя часть функций. Динамические подключаются в процессе работы приложения в качестве исполняемых файлов.
По доступности решения библиотеки бывают:
- открытыми;
- коммерческими;
- закрытыми.
Открытые распространяются бесплатно и часто относятся к категории open source software — открытого ПО. Коммерческие доступны по платной лицензии или вообще не продаются, если они разработаны в пределах компании для решения внутренних бизнес-задач.
По происхождению библиотеки бывают:
- стандартными;
- внешними.
Стандартные компоненты встроены в поставку языка программирования. Внешние модули созданы независимыми разработчиками и не входят в состав языка.
Преимущества использования библиотек
Сторонние утилиты помогают сделать программу компактной, а исходники — более читаемыми. Один и тот же компонент можно использовать как в разных проектах, так и в частях одного большого проекта. Это помогает структурировать информацию, облегчает доработку и техподдержку проекта, не позволяет добавлять в приложение модули с одинаковой функциональностью.
Apache Commons, Pandas для Python, Webix UI Library и другие популярные инструменты имеют широкое сообщество пользователей. Это значит, что в сети собрано много примеров, документации, готовых решений и информации по внедрению и использованию модулей.
Недостатки библиотек
При использовании внешних модулей возможны проблемы совместимости версий ПО. Некоторые утилиты не работают вместе с другими наборами или несовместимы с определенной конфигурацией операционной системы, что может вызвать ошибки в работе приложения.
Еще одна проблема связана с необходимостью обновления компонентов. Если работать на устаревших версиях, могут возникнуть уязвимости и угрозы безопасности всей системы. Но при обновлении модулей также появляется риск сбоя, так как могут измениться протоколы взаимодействия или другие настройки.
Некоторые утилиты могут замедлить работу программы, особенно если они не оптимизированы или используются неэффективно. Поэтому важно тщательно выбирать подключаемые модули, изучать документацию, проверять их на соответствие требованиям проекта и следить за обновлениями.
Как выбрать подходящую библиотеку
Выбор библиотеки зависит от сферы ее применения, ожидаемой функциональности и языка программирования, на котором вы разрабатываете проект.
Также нужно учесть следующие параметры:
- простоту интеграции;
- производительность;
- гибкость;
- масштабируемость;
- частоту обновлений;
- активность поддержки;
- популярность;
- отзывы.
После выбора решения нужно установить компонент через менеджер пакетов или скачать его в интернете, например, из хранилища открытых репозиториев.
На российской платформе GitVerse удобно хранить исходники, развивать проекты и общаться с представителями IT-комьюнити. Сервис подходит для командной и индивидуальной разработки и предоставляет технологичные инструменты, например GigaCode. AI-ассистент генерирует подсказки прямо в среде программирования, а при просмотре репозиториев объясняет функциональность блоков и модулей. Посмотреть, как работает платформа, и перенести свои проекты в надежное хранилище можно после регистрации на GitVerse.