ما هي Kotlin، ولماذا هي مهمة لتطوير التطبيقات الحديث؟

أصبحت Kotlin خيارًا شائعًا لتطوير Android بفضل مزاياها الكثيرة التي تجعل عملية التطوير أكثر كفاءة ومتعة. ومن المزايا الأساسية لـ Kotlin قابلية تشغيلها البيني مع Java، ما يعني أن المطورين يستطيعون استخدام مكتبات Java وأطر عملها الموجودة دون مشكلات. وهذا يجعل الانتقال من Java إلى Kotlin سلسًا، إذ تستطيع اللغتان التعايش جنبًا إلى جنب في المشروع نفسه.

وإضافة إلى ذلك، تقدم Kotlin صياغة أحدث وأكثر إيجازًا تقلل مقدار الشيفرة المتكررة التي يتعين على المطورين كتابتها. وهذا يؤدي إلى شيفرة أنظف وأكثر قابلية للصيانة، ما قد يقلل الأخطاء ويحسّن الإنتاجية. كما تساعد ميزات استنتاج الأنواع والأمان من القيم الفارغة في Kotlin على منع الأخطاء الشائعة، مثل استثناءات المؤشرات الفارغة، ما يزيد استقرار التطبيق وأمانه.

ومقارنة بلغة Java، التي تتطلب شيفرة أكثر إسهابًا لتحقيق الوظائف نفسها، تُعدّ Kotlin أكثر إيجازًا بكثير، لا سيما لأنها تدعم ميزات مثل تعبيرات lambda والدوال الامتدادية والروتينات المشتركة، التي تسهّل كتابة الشيفرة غير المتزامنة. وتتيح هذه الميزات للمطورين كتابة برمجيات أسرع استجابة وأكثر قابلية للتوسع، وهو أمر حاسم في تطوير التطبيقات الحديث.

تختلف Kotlin عن Java من حيث الصياغة بتقديمها شيفرة أحدث وأكثر إيجازًا، ما يقلل مقدار الشيفرة المتكررة التي يتعين على المطورين كتابتها. فعلى سبيل المثال، لا تتطلب Kotlin فواصل منقوطة في نهاية العبارات، وتدعم استنتاج الأنواع، ما يعني أن نوع البيانات لا يلزم تحديده صراحة دائمًا. وهذا يجعل الشيفرة أكثر قابلية للقراءة وأسهل صيانة.

وإضافة إلى ذلك، تقدم Kotlin ميزات مثل الأمان من القيم الفارغة، الذي يساعد على منع استثناءات NullPointerException، وهي خطأ شائع في Java. وتفعل Kotlin ذلك بالتمييز بين الأنواع القابلة للقيم الفارغة وغير القابلة لها، ما يُلزم المطورين بالتعامل مع احتمال القيم الفارغة صراحة. وهذا يحسّن موثوقية التطبيقات المكتوبة بلغة Kotlin ومتانتها.

ومقارنة بلغة Java، التي لها صياغة أكثر إسهابًا، صُممت Kotlin لتكون بديهية وسهلة التعلم، خاصة للمطورين الذين يعرفون Java بالفعل. كما أن Kotlin قابلة للتشغيل البيني بالكامل مع Java، ما يعني أن شيفرة Java الموجودة يمكن استخدامها في مشاريع Kotlin، ما يجعل الانتقال إلى Kotlin أكثر جاذبية لكثير من فرق التطوير.

تتضمن Kotlin مجموعة من الميزات اللغوية التي تسهّل كتابة شيفرة آمنة وموجزة للتطبيقات. وأهمها الأمان من القيم الفارغة: إذ يميز نظام الأنواع بين القيم التي يمكن أن تكون فارغة والقيم التي لا يمكن ذلك، فتُكتشف كثير من أخطاء NullPointerException المألوفة في Java وقت الترجمة. وتُنشئ أصناف البيانات تلقائيًا توابع مثل equals و hashCode و copy، وهو أمر عملي للنماذج وكائنات الحالة.

وتتيح الأصناف المختومة والواجهات المختومة، والأخيرة مستقرة منذ Kotlin 1.5، وصف مجموعة مغلقة من المتغيرات، مثل حالات التحميل والمحتوى والخطأ في شاشة ما، ويستطيع المترجم التحقق من معالجة جميع المتغيرات في تعبير when. وتقدم أصناف القيم، التي حلت في الإصدار نفسه محل الأصناف المضمّنة التجريبية، أغلفة آمنة الأنواع لأشياء مثل المعرّفات دون كائنات إضافية وقت التشغيل. وتتيح الدوال الامتدادية إضافة دوال مساعدة إلى الأصناف الموجودة.

أما البرمجة غير المتزامنة، فتُستخدم لها مكتبة kotlinx.coroutines، التي تشكّل مع الدوال المعلّقة و Flow و StateFlow و SharedFlow أساس بنية Android الحديثة إلى جانب Jetpack Compose. ولاستدعاءات الشبكة، كثيرًا ما تُدمج الروتينات المشتركة مع Retrofit، التي تدعم الدوال المعلّقة مباشرة. كما جعل الإصدار Kotlin 2.0 المترجم الجديد K2 هو الافتراضي، ما يوفر ترجمة أسرع. وتعتمد الميزات التي يستطيع المشروع استخدامها على إصدار Kotlin المحدد في إعدادات البناء الخاصة بالمشروع.

تُعدّ Kotlin Multiplatform تقنية تتيح تطوير تطبيقات لنظامي iOS و Android معًا بمشاركة قاعدة شيفرة مشتركة. ويقلل هذا النهج وقت التطوير وتكاليفه، إذ يستطيع المطورون كتابة منطق العمل والمكونات المشتركة الأخرى مرة واحدة وإعادة استخدامها عبر المنصات. أما الميزات الخاصة بكل منصة، مثل واجهات المستخدم، فيظل بإمكان المطورين كتابة شيفرة خاصة بالمنصة تتكامل مع قاعدة الشيفرة المشتركة.

وتحقق Kotlin Multiplatform ذلك بترجمة الشيفرة المشتركة إلى الصيغة التي تستخدمها كل منصة: الشيفرة البايتية لآلة JVM في Android، والملفات الثنائية الأصلية، المكشوفة كإطار عمل، في iOS. فيمكن على سبيل المثال كتابة منطق العمل والاتصال بالشبكة ومعالجة البيانات بلغة Kotlin ثم استخدامها على المنصتين، مع معالجة الأجزاء الخاصة بكل منصة عبر آلية expect/actual. وهذا يتيح للمطورين التركيز على إنشاء تجربة مستخدم متسقة مع الاستفادة في الوقت نفسه من الميزات الفريدة لكل منصة.

ومقارنة بتقنيات أخرى متعددة المنصات، مثل React Native و Flutter، تقدم Kotlin Multiplatform درجة عالية من المرونة، إذ لا تُلزم المطورين باستخدام إطار عمل معين لواجهة المستخدم؛ فيمكن أن تكون الواجهة أصلية أو مشتركة باستخدام Compose Multiplatform. وهذا يتيح إدخال Kotlin Multiplatform في المشاريع الموجودة تدريجيًا دون إعادة كتابة التطبيق بأكمله، ما يجعلها خيارًا جذابًا لكثير من فرق التطوير الراغبة في تحسين عملية التطوير دون المساس بالأداء أو تجربة المستخدم.

يتطلب تحسين أداء شيفرة Kotlin فهم ميزات اللغة والمنصات الأساسية التي تعمل عليها معًا. فقد صُممت Kotlin لتكون فعالة، لكن عدة ممارسات فضلى قد تساعد على تعظيم الأداء. ومن الطرق الفعالة استخدام الدوال المضمّنة للدوال عالية الرتبة، ما يتجنب إنشاء كائنات لمعاملات lambda بإدراج جسم الدالة في موضع الاستدعاء أثناء الترجمة.

وإضافة إلى ذلك، قد يحسّن استخدام عدم القابلية للتغيير في شيفرة Kotlin الأداء بتقليل الحاجة إلى المزامنة في البيئات متعددة الخيوط. إذ يمكن مشاركة الكائنات غير القابلة للتغيير بحرية بين الخيوط دون خطر مشكلات اتساق البيانات، ما يجعلها مثالية للبرمجة المتزامنة. وقد يؤدي ذلك أيضًا إلى أخطاء أقل وتطبيق أكثر استقرارًا.

ومقارنة باللغات التي تتطلب إدارة يدوية للذاكرة، تستفيد Kotlin من جامع البيانات المهملة في آلة JVM أو، على Android، في بيئة تشغيل Android (ART)، ما يقلل أنواعًا معينة من أخطاء الذاكرة، وإن ظلت التسربات عبر المراجع المتبقية ممكنة. ومع ذلك، من المهم الانتباه إلى الكائنات غير الضرورية وتجنب إنشائها في الحلقات الضيقة أو الدوال المستدعاة بكثرة، إذ قد يضع ذلك حملًا غير ضروري على جامع البيانات المهملة. وباتباع أفضل الممارسات هذه، يستطيع المطورون مساعدة تطبيقات Kotlin لديهم على العمل بكفاءة وموثوقية.

تُعدّ الروتينات المشتركة في Kotlin ميزة قوية تستطيع تحسين العمليات غير المتزامنة في التطبيق بتبسيط التعامل مع مهام الخلفية وتقليل تعقيد الشيفرة. إذ تتيح الروتينات المشتركة كتابة شيفرة غير متزامنة تبدو متسلسلة، ما يجعلها أسهل قراءة وصيانة. وعندما يُعلَّق روتين مشترك، فإنه لا يحجز خيطًا، ما يجعله أخف بكثير من الخيوط التقليدية.

وإضافة إلى ذلك، يمكن دمج الروتينات المشتركة بسهولة مع المكتبات وواجهات API الموجودة، ما يتيح إجراء استدعاءات الشبكة وعمليات قواعد البيانات والمهام الأخرى كثيفة الإدخال والإخراج دون حجز الخيط الرئيسي. وهذا يُبقي واجهة المستخدم سريعة الاستجابة، حتى عند تنفيذ عمليات معقدة في الخلفية. وبفضل التزامن المنظم، يمكن إدارة دورة حياة المهام غير المتزامنة بسهولة، على سبيل المثال باستخدام viewModelScope، ما يقلل خطر تسربات الذاكرة والسلوك غير المتوقع.

ومقارنة بالطرق التقليدية مثل دوال الاستدعاء الراجع والقيم المستقبلية، التي قد تؤدي إلى شيفرة معقدة يصعب صيانتها، تقدم الروتينات المشتركة في Kotlin حلًا أكثر أناقة وكفاءة. فهي خفيفة، بحيث يمكن تشغيل عدد كبير منها، غالبًا مئات الآلاف، في الوقت نفسه باستهلاك متواضع للموارد، ما يجعلها مثالية لتطوير التطبيقات الحديث، حيث يُعدّ الأداء وتجربة المستخدم أمرين بالغي الأهمية.