《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 可編程邏輯 > 業(yè)界動態(tài) > 面向?qū)ο缶幊虝粧仐墕幔?/span>

面向?qū)ο缶幊虝粧仐墕幔?

2020-10-14
來源:機器之心

  今天來講講面向?qū)ο缶幊?/a>中比較棘手的問題。

  20 世紀 60 年代,編程遇到了一個大問題:計算機還沒有那么強大,需要以某種方式平衡數(shù)據(jù)結構和程序之間的能力。

  這意味著,如果你有大量數(shù)據(jù),那么不將計算機推向極限就無法充分利用這些數(shù)據(jù)。另外,如果你需要做很多事情,那么你就不能使用過多的數(shù)據(jù),否則計算機將會一直運行下去。

  接下來到了 1966、1967 年,Alan Kay 從理論上證明可以使用封裝的微型計算機。這些微型計算機不共享數(shù)據(jù),而是通過消息傳遞進行通信。這樣就可以更加經(jīng)濟地使用計算資源。

  盡管這個想法很巧妙,但直到 1981 年,面向?qū)ο缶幊滩懦蔀橹髁?。在那之后,它就沒有停止過吸引新的和經(jīng)驗豐富的軟件開發(fā)者。面向?qū)ο蟮某绦騿T市場一如既往地忙碌。

  但是在最近幾年中,這種已有幾十年歷史的編程范式受到越來越多的批評。難道是在面向?qū)ο缶幊檀笮衅涞?40 年之后,技術已經(jīng)超越了這種范式?

  函數(shù)和數(shù)據(jù)耦合

  面向?qū)ο缶幊痰闹饕枷敕浅:唵危簢L試將一個功能強大的程序整體分解為功能同樣強大的多個部分。這樣就可以將一些數(shù)據(jù)和那些只在相關數(shù)據(jù)上使用的函數(shù)耦合起來。

  注意,這僅涵蓋封裝的概念。也就是說,位于對象內(nèi)部的數(shù)據(jù)和函數(shù)對于外部是不可見的。我們只能通過消息(通常通過 getter 和 setter 函數(shù))與對象的內(nèi)容進行交互。

  繼承性和多態(tài)性并沒有包含在最初的設計想法中,但是對于現(xiàn)在的面向?qū)ο缶幊潭允潜匦璧?。繼承基本上意味著開發(fā)者可以定義具有其父類所有屬性的子類。直到 1976 年,即面向?qū)ο蟮某绦蛟O計的概念問世十年之后,繼承性才被引入。

  又過了十年,多態(tài)性才進入面向?qū)ο蟮木幊?。簡單來講,這意味著某種方法或?qū)ο罂梢杂米銎渌椒ɑ驅(qū)ο蟮哪0?。從某種意義上說,多態(tài)性是繼承性的泛化,因為并不是原始方法或?qū)ο蟮乃袑傩远夹枰獋鬏數(shù)叫聦嶓w。相反,你還可以選擇重寫一些屬性。

  多態(tài)性的特殊之處在于,即使兩個實體在源代碼中互相依賴,被調(diào)用實體的工作方式也更像插件。這使得開發(fā)人員的工作變得輕松,因為他們不必擔心運行時的依賴關系。

  值得一提的是,繼承性和多態(tài)性并不是面向?qū)ο缶幊趟赜械?。真正的區(qū)別在于封裝數(shù)據(jù)及其包含的方法。在計算資源比今天稀缺得多的時代,這是一個天才的想法。

微信圖片_20201014133909.png

  面向?qū)ο缶幊讨械?5 大問題

  面向?qū)ο蟮木幊桃唤?jīng)問世,便改變了開發(fā)人員看待代碼的方式。20 世紀 80 年代以前,過程式編程非常面向機器。開發(fā)人員需要非常了解計算機的工作原理才能編寫好的代碼。

  通過封裝數(shù)據(jù)和其他方法,面向?qū)ο蟮木幊淌管浖_發(fā)更加以人為中心,符合人類的直覺。比如,方法 drive() 屬于 car 數(shù)據(jù)組,而不是 teddybear 組。之后出現(xiàn)的繼承性也很直觀。比如,現(xiàn)代汽車(Hyundai)是汽車的一個子類,并且具有相同的屬性,但 PooTheBear 不是,這樣很好理解。

  香蕉猴子叢林問題

  想象一下,你正在設置一個新程序,并且正在考慮設計一個新類。然后,你回想起為另一個項目創(chuàng)建的簡潔的小類,發(fā)現(xiàn)其對正在進行的工作很合適。

  沒問題,你可以將以前項目中的類在新項目中復用。

  這里有一個問題:這個類可能是另一個類的子類,因此你需要將它的父類也包含在內(nèi)。然后你會發(fā)現(xiàn),這個父類可能也是另一個類的子類,以此類推,最后要面對一堆代碼。

  Erlang 的創(chuàng)建者 Joe Armstrong 曾有一句名言:「面向?qū)ο笳Z言的問題在于,它們自帶其自身周圍的所有隱式環(huán)境。你想要香蕉,但是得到的卻是拿著香蕉的大猩猩和整個叢林?!?/p>

  這幾乎可以說明一切。復用類是可以的,實際上這可能是面向?qū)ο缶幊痰闹饕獌?yōu)點,但不要將其發(fā)揮到極致。有時你應該建立一個新的類,而不是添加大量依賴項。

  脆弱的基類問題

  想象一下,如果你已經(jīng)成功地將另一個項目中的類復用于新的代碼,那么如果基類發(fā)生變化會怎樣?

  這可能會破壞你整個新項目的代碼,即使你可能什么也沒做。一旦有人更改了基類中的一個細節(jié),而這一點又對你的項目至關重要,那么這種影響將是非常大并且突然的。

  使用繼承的次數(shù)越多,潛在的維護工作就越多。因此,即使在短期內(nèi)復用代碼非常有效,但從長遠來看,它可能讓你付出一定的代價。

  菱形繼承問題

  利用繼承可以將一類中的屬性傳遞給其他類。但是,如果你想混合兩個不同類的屬性怎么辦?

  沒錯,這無法完成,至少常規(guī)的方法都不行。以 Copier 類為例(在此引用以下鏈接文章中的例子:https://medium.com/@cscalfani/goodbye-object-oriented-programming-a59cda4c0e53),Copier 將掃描文件的內(nèi)容并將其打印在白紙上。那么它應該是 Scanner 還是 Printer 的子類?

  這個問題根本沒有完美的答案。即使這個問題不會破壞你的代碼,但它經(jīng)常出現(xiàn),會讓人很沮喪。

  層級問題

  在菱形繼承問題中,Copier 是哪個類的子類是問題的關鍵所在。但或許有個投機取巧的方案:假設 Copier 是父類,Scanner 和 Printer 是僅繼承屬性子集的子類,那么問題就解決了。

  但如果你的 Copier 是黑白的,而 Printer 也能夠處理彩色,那怎么辦?從這個意義上說,Printer 不是 Copier 的一種泛化嗎?如果 Printer 連接了 WiFi,而 Copier 沒有呢?

  類上堆積的屬性越多,建立適當?shù)膶哟谓Y構就越困難。在你所處理的屬性集群中,Copier 共享了 Printer 的一些屬性,但不是全部屬性,反之亦然。在大型復雜項目中,層次結構的問題會導致很大的混亂。

  引用問題

  你可能會想到進行沒有層次結構的面向?qū)ο缶幊?。我們可以使用屬性集群,并根?jù)需要繼承、擴展或重寫屬性。也許這有點混亂,但這將是對當前問題的準確表示。

  這里只存在一個問題:封裝的全部目的是使數(shù)據(jù)片段彼此之間保持安全,從而使計算效率更高,但沒有嚴格的層次結構,這是行不通的。

  假設一個對象 A 通過與另一個對象 B 交互來覆蓋層次結構,會發(fā)生什么情況?其他關系的情況并不重要,但當 B 不是 A 的直接父類時,A 必須包含 B 的全部私有引用,否則,它們將無法交互。

  但是,如果 A 包含 B 的子類也具有的信息,那么就可以在多個位置修改該信息。因此,有關 B 的信息已經(jīng)不再安全,并且封裝已經(jīng)被破壞。

  盡管許多面向?qū)ο蟮某绦騿T都使用這種架構來構建程序,但這并不是面向?qū)ο缶幊蹋皇且粓F糟。

  單一范式存在的風險

  以上 5 個問題的共同點是它們都存在不合適的繼承。由于繼承沒有包含在面向?qū)ο缶幊痰脑夹问街?,所以這些問題可能不能稱為面向?qū)ο蟊旧淼膯栴}。

  但是也并不是只有面向?qū)ο缶幊虝豢浯?。在純粹的函?shù)式編程中,處理用戶的輸入或在屏幕上輸出消息極其困難。對此,面向?qū)ο蠡蛎嫦蜻^程編程會好很多。

  但仍然有一些開發(fā)人員試圖將這些東西用純函數(shù)的方式實現(xiàn),并且編寫幾十行沒人能看懂的代碼。而使用另一種范式就能夠輕松地將代碼簡化為幾行可讀的代碼。

  毫無疑問,函數(shù)式編程正在得到更多關注,而面向?qū)ο缶幊探鼛啄暝獾揭恍┰嵅?。了解新的編程范式并在適當?shù)臅r候使用它們是很有意義的。無論哪種編程范式,都不需要只遵循一種,在適當?shù)臅r候使用不同的編程范式才能更好地解決問題。

微信圖片_20201014133919.png

  面向?qū)ο缶幊陶娴囊蝗〈藛幔?/strong>

  面對越來越多的問題,函數(shù)式編程可能是更有效的一種選擇。數(shù)據(jù)分析、機器學習、并行編程,這些領域你投入的越多,你就會越喜歡函數(shù)式編程。

  但是目前面向?qū)ο箝_發(fā)的程序員的崗位需求量依然比函數(shù)式編程開發(fā)程序員多得多。但是這也并不意味著你不能成為后者,函數(shù)式編程開發(fā)的程序員目前仍然比較稀缺。

  最有可能的情況是,面向?qū)ο蟮木幊虒^續(xù)存在十年左右。當然,選擇相對前衛(wèi)的方式是好的,但這并不意味著你應該放棄面向?qū)ο缶幊?。所以在接下來的幾年中,不要完全放棄它,但至少確保它不是你唯一掌握的程序設計方式。

  

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權者。如涉及作品內(nèi)容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。