浅谈编程范式

| 前言

相信绝大部分开发人员、DBA都听过范式这个词,在MySQL中有第一范式、第二范式、第三范式、BCNF范式等,在开发中也有相应的范式,专业词汇叫编程范式(ProgrammingParadigm)。由于笔者能力、精力都有限,本篇主要通过针对同一业务场景,基于编程范式的概念,核心原理以及用例实现来对比不同范式及其实现业务功能的差异。

范式分类

如图1所示,范式可以简单分为三类:

图1: 范式的简单分类

 

范式和语言的关系

图2: 范式和语言的关系

 

与成百种编程语言相比,编程范式要少得多,如图2所示,共有27种范式。多数范式之间仅相差一个或几个概念,比如图中的函数编程范式,在加入了状态(state)之后就变成了面向对象编程范式。

 

| 编程范式

图3: 华山派剑气之争

过程式编程的核心在于模块化,在实现过程中使用了状态,依赖了外部变量,导致很容易影响附近的代码,可读性较少,后期的维护成本也较高。

函数式编程的核心在于“避免副作用”,不改变也不依赖当前函数外的数据。结合不可变数据、函数是第一等公民等特性,使函数带有自描述性,可读性较高。

面向对象编程的核心在于抽象,提供清晰的对象边界。结合封装、集成、多态特性,降低了代码的耦合度,提升了系统的可维护性。

不同的范式的出现,目的就是为了应对不同的场景,但最终的目标都是提高生产力。就如华山派的剑宗、气宗之别,剑宗认为“剑为主,气为辅”,而气宗则反之。每个范式都会有自己的”心法”,但最终殊途同归,达到至高境界后则是剑气双修。

 

| 小结

阅读完之前内容后,相信各位读者对编程范式有了初步的理解,那么接下来就和笔者一起来实现业务的真实需求。

 

| 需求

  •  1.解析并收集shannon, fio 两种 flash卡的温度、寿命等信息。
  •  2.对实现代码进行单元测试

在用过程式实现之前,笔者先给大家介绍下什么叫过程式编程。

 

| 过程式编程(Procedural)

过程式编程和面向对象编程的区别并不在于是否使用函数或者类,也就是说用到类或对象的可能是过程式编程,只用函数而没有类的也可能是面向对象编程。那么他们的区别又在哪儿呢?

面向过程其实是最为实际的一种思考方式,可以说面向过程是一种基础的方法,它考虑的是实际地实现。一般的面向过程是从上往下步步求精,所以面向过程最重要的是模块化的思想方法。当程序规模不是很大时,面向过程的方法还会体现出一种优势。因为程序的流程很清楚,按着模块与函数的方法可以很好的组织。

关键部分实现代码

代码问题

  • 1.逻辑冗长,局部修改必须阅读整段代码
  • 2.对外部变量有依赖
  • 3.内部存在共享变量
  • 4.函数内部存在临时变量

测试代码

过程式的测试代码效果远不如函数式有效,过程式的实现逻辑过于冗长,导致测试效果并不够好。

 

| 函数式编程(Functional)

当谈论函数式编程,会提到非常多的“函数式”特性。提到不可变数据,第一类对象以及尾调用优化,这些是帮助函数式编程的语言特征。提到mapping(映射),reducing(归纳),piplining(管道),recursing(递归),currying(科里化),以及高阶函数的使用,这些是用来写函数式代码的编程技术。提到并行,惰性计算以及确定性,这些是有利于函数式编程的属性。

最主要的原则是避免副作用,它不会依赖也不会改变当前函数以外的数据。

声明式的函数,让开发者只需要表达 “想要做什么”,而不需要表达 “怎么去做”,这样就极大地简化了开发者的工作。至于具体 “怎么去做”,让专门的任务协调框架去实现,这个框架可以灵活地分配工作给不同的核、不同的计算机,而开发者不必关心框架背后发生了什么。

关键部分实现代码

 

以上代码带有自描述性,通过函数名就可知在做什么,这也是函数式的一个特性: 代码是在描述要干什么,而不是怎么干。

测试代码

 

| 面向对象编程(Object-Oriented)

并不是使用类才是面向对象编程。如果你专注于状态改变和密封抽象,你就是在用面向对象编程。类只是帮助简化面向对象编程的工具,并不是面向对象编程的要求或指示器。封装是一个过程,它分隔构成抽象的结构和行为的元素。封装的作用是分离抽象的概念接口及其实现。类只是帮助简化面向对象编程的工具,并不是面向对象编程的要求或指示器。

随着系统越来越复杂,系统就会变得越来越容易崩溃,分而治之,解决复杂性的技巧。面对对象思想的产生是为了让你能更方便的理解代码。有了那些封装,多态,继承,能让你专注于部分功能,而不需要了解全局。

关键部分实现代码

 

| 编程范式带来的好处

范式就像武功心法,可以更快的练成绝世神功,但还是离不开基础功。代码也一样,通过遵循相关范式和良好的设计后,会带来可读性、扩展性和可维护性更好的代码,进而提升软件的质量。

 

| 总结

命令式编程、面向对象编程、函数式编程,虽然受人追捧的时间点各不相同,但是本质上并没有优劣之分。 面向对象和函数式、过程式编程也不是完成独立和有严格的界限,在抽象出各个独立的对象后,每个对象的具体行为实现还是有函数式和过程式完成。

现代的程序员应该很少有门派之见了,应该集百家之所长,学习其它范式(语言)的优秀设计理念,集成到自己的代码(产品、语言)中,提升工作效率。

 

| 致谢

  • 简述编程范式:https://ginqi7.github.io/posts/brief-description-of-programming-paradigm.html
  • 编程范型:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BC%96%E7%A8%8B%E8%8C%83%E5%9E%8B
  • 学习编程之概述—从编程范式开始:http://dataunion.org/23223.html
  • 面向对象编程 VS 函数式编程:http://blog.swanspace.org/oo_vs_fp/

 

| 作者简介

黄剑冬·沃趣科技高级开发工程师

人生苦短,我用Python。Python开发爱好者,毕业后一直从事Python相关开发工作,对Python生态有一定理解。主要负责QData相关产品的研发工作。

 

from:https://blog.csdn.net/woqutechteam/article/details/88101001