“你看你所有代码都是把字段取出来计算,然后,再塞回去。各种不同层面的业务计算混在一起,将来有一点调整,所有代码都得跟着变。”
在实际的开发过程中,有不少人都这么写代码的。Java写的代码应该有Java的风格,而这种却处处体现着C风格。
1 编程范式(Programming paradigm)
程序的编写模式。使用什么编程范式,通常意味着主要使用的代码结构。设计角度,编程范式决定你在设计时,可使用的元素有哪些。主流的编程范式:
1.1 结构化编程(structured programming)
通过一些结构化的控制结构进行程序的构建。最熟悉控制结构是if/else这样的选择结构和do/while这样的循环结构。
结构化编程是最早普及的编程范式,现在最典型的结构化编程语言是C语言。C语言控制结构的影响极其深远,成为了很多程序设计语言的基础。
1.2 面向对象编程(object-oriented programming)
最主流编程范式,核心概念是对象。写出的程序本质就是一堆对象之间的交互。给我们提供了一种管理程序复杂性的方式,最重要的就是多态(polymorphism)。
1.3 函数式编程(functional programming)
近些年重新崛起的编程范式。核心概念是函数。它的函数来自于数学里面的函数,所以,和我们常规理解的函数有个极大不同:不变性。即一个符号一旦创建就不再改变。
函数式编程的代表性语言LISP,还没哪门函数式编程语言能够完全独霸一方。
编程范式不仅仅是提供了一个个的概念,更重要的是,它对程序员的能力施加了约束:
- 结构化编程,限制使用goto语句,它是对程序控制权的直接转移施加了约束
- 面向对象编程,限制使用函数指针,它是对程序控制权的间接转移施加了约束
- 函数式编程,限制使用赋值语句,它是对程序中的赋值施加了约束。
与其说这些编程范式是告诉你如何编写程序,倒不如说它们告诉你不要怎样做。
2 多范式编程
编程范式与具体语言的关系不大,就好比你的思考与用什么语言表达是无关的。但实际每种语言都有自己的主流编程范式。 如C语言主要是结构化编程,而 Java主要是面向对象编程。但丝毫不妨碍程序员们在学习多种编程范式之后,打破“次元壁”,将不同编程范式中的优秀元素吸纳进来。这里的重点是“优秀”,而非“所有”。
比如在Linux设计中,有个虚拟文件系统(Virtual File System,简称 VFS)的概念,你可以把它理解成一个文件系统的接口。在所有的接口中,其中最主要的是file_operations,它就对应着我们熟悉的各种文件操作。
下面是这个结构的定义,这个结构很长,我从中截取了一些我们最熟悉的操作:
代码语言:javascript复制struct file_operations {
loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
int (*open) (struct inode *, struct file *);
int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
int (*release) (struct inode *, struct file *);
...
}
如果你要开发一个自己的文件系统,只需要把支持的接口对应着实现一遍,也就是给这个结构体的字段赋值。
换个角度看,这个结构体主要的字段都是函数指针,文件系统展现的行为与这些函数的赋值息息相关。只要给这个结构体的字段赋值成不同参数,也就是把不同的函数关联上,这个文件系统就有了不同的行为。 熟悉面向对象编程,这不就是多态?
C是一门典型的结构化编程语言,而VFS的设计展现出来的却是面向对象编程的特点,编程范式的“次元壁”在这里被打破。
类似的设计还有很多,比如,Java里有一个著名的基础库,Google出的Guava。它里面就提供了函数式编程的基础设施。在Java 8之前,Java在语法上并不支持函数式编程,但这并不妨碍我们通过类模拟函数。 C 有一个functor概念,也就是函数对象,通过重载 () 这个运算符,让对象模拟函数的行为。
无论是在以结构化编程为主的语言中引入面向对象编程,还是在面向对象为主的语言中引入函数式编程,在一个程序中应用多种编程范式已经成为趋势。
越来越多的程序设计语言开始将不同编程范式的内容融合起来。Java从Java 8开始引入了Lambda语法,写出函数式编程代码。
多范式编程会越来越多,是因为关注点是做出好的设计,写出易维护代码,所以,我们会尝试着把不同编程风格中优秀的元素放在一起。比如,我们采用面向对象来组织程序,而在每个类具体的接口设计上,采用函数式编程的风格,在具体的实现中使用结构化编程提供的控制结构。
开头之所以批评,关键点就是没有把各种编程范式中优秀的元素放到一起。Java是提供对面向对象的支持,面向对象的强项在于程序的组织,它归功的设计元素应该是对象,程序应该是靠对象的组合来完成,而把它写成平铺直叙的结构化代码,这不值得鼓励。
学习不同的编程范式,将不同编程范式中的优秀元素应用在我们日常的软件设计之中,已经由原来的可选项变成了现在的必选项。否则,你即便拥有强大的现代化武器,也只能用作古代的冷兵器。
3 总结
编程范式指的是程序的编写模式。编程范式对程序员的能力施加了约束,理解编程范式的一个关键点在于,哪些事情不要做。
编程范式与具体语言的关系不大,但很多语言都有着自己主流的编程范式。但现在的一个趋势是,打破编程范式的“次元壁”,把不同编程范式中优秀的元素放在一起。
可以通过设计,模拟出其他编程范式中的元素 程序设计语言的发展趋势也是要融合不同编程范式中优秀的元素 学习不同的编程范式,已经成为每个程序员的必修课。
学习不同的编程范式,将其中优秀的元素运用在日常工作中。