冒号課堂§4.3：彙總範式

冒号課堂

第四課 重溫範式(3)

4.3彙總範式——一張五味俱全的大烙餅

形者神之質，神者形之用                                               ——《範缜·神滅論》

關鍵詞： 程式設計範式,設計模式,程式設計語言

摘要：   總結程式設計範式

！預覽

·        設計模式好比組合套路，能在一些特定場合下克敵制勝；程式設計範式則好比武功門派，博大精深且自成體系

·        一種程式設計範式之是以能獨樹一幟，關鍵在于它突破了原有的程式設計方式的某些限制，帶來革命性的新思維和新方法，進一步解放了程式員的勞動力

·        因其長而容己，因其短而容他，此萬物之理也

·        語言為形，範式為神。若能以神導形、以形傳神，則看似平白無趣的程式也能寫出詩畫般的意境

？提問

·        程式設計範式與設計模式有什麼差別？

·        程式設計範式的核心價值是什麼？

·        總結前面介紹的程式設計範式，它們各自有哪些代表語言？核心概念和運作機制是什麼？針對的問題和主要的目的是什麼？實作原理是什麼？常見的應用有哪些？有什麼不足之處？

：講解

稍事休整後，大家重新團結在以冒号為中心的周圍。

問号再度發問：“程式設計範式與設計模式都是一種抽象的軟體思想，都有一套具體的實作方法。單從字面上看，‘程式設計’與‘設計’、‘範式’與‘模式’的差別似乎也不太大。它們究竟有什麼不同呢？”

“這個問題有點意思。”冒号颔言，“設計模式一般針對某一特定場景的問題，而程式設計範式針對的是廣泛得多的問題領域，通常有一整套的思想和理論體系，具有全局性、系統性和滲透性，這一點在五大重要範式中顯得尤為突出。是以，程式設計範式更普适更抽象，涉及的深度和廣度也是設計模式難以比拟的。”

引号不免有些疑問：“但事件驅動式不是也能作為設計模式嗎？”

冒号解疑：“這倒并不沖突。同樣的思想用在整體系統的結構設計上，則稱為架構模式；用在局部子產品的細節實作上，則稱為設計模式[1]；用在引導程式設計實踐上，則稱為程式設計範式。”

句号的武俠瘾又犯了：“設計模式好比組合套路，能在一些特定場合下克敵制勝；程式設計範式則好比武功門派，博大精深且自成體系。”

“很形象的比喻。”冒号贊賞道，“設計模式是遵循設計原則的一些具體技巧，以保證代碼的靈活性、擴充性和可重用性為目的。它重在設計，對程式設計語言一般沒有要求[2]。程式設計範式則不同，對程式設計語言往往有專門的要求。通常所說的某某範式的語言，即指該語言對該範式在文法上有明确充分的支援，不需要借助其他的範式或工具。事實上，語言本來就是圍繞其所倡導的核心範式來設計的[3]。”

逗号詢問：“如果一種語言不支援某種範式，那麼還能用這種範式程式設計嗎？”

“語言不直接支援範式，隻是說明它不屬于該範式的語言，但還是可能求助工具來應用該範式。比如元程式設計可以借助Yacc或ANTLR來完成，AOP可以借助一些庫或架構來實作。”冒号道，“正是依靠語言和工具的支援，程式設計範式得以建立起一套獨特而完善的抽象機制和方法體系，進而為所倡導的世界觀與方法論奠定基石。”

歎号請求：“能不能幫我們理清一下思路，把學過的範式一并彙總比較？”

不一會兒，衆人面前呈現出一張表格，地毯似的覆寫了整個投影屏（如表4-1所示）——

表4-1

程式設計範式	核心概念	關鍵突破	主要目的
代表語言	運作機制	實作原理	常見應用
指令式/過程式 （Imperative/Procedural）	指令/過程 （Command /Procedure）	突破單一主程式和非結構化程式的限制	模拟機器思維，實作自頂向下的子產品設計
Fortran/Pascal/C	指令執行	引入邏輯控制和子程式	互動式、事件驅動型系統；數值計算等
函數式/應用式 (Functional/Applicative）	函數 （Function）	突破機器思維的限制	模拟數學思維，簡化代碼，減少副作用
Scheme/Haskell	表達式計算	引入高階函數，将函數作為資料處理	微積分計算；數學邏輯；博弈等
邏輯式 （Logic）	斷言 （Predicate）	突破邏輯與控制粘合的限制	專注邏輯分析，減少控制代碼
Prolog/Mercury	邏輯推理	利用推理引擎在已知的事實和規則的基礎上進行邏輯推斷	機器證明；專家系統；自然語言處理；語義網（semantic web）；決策分析；業務規則管理等
對象式 （Object-Oriented）	對象 （Object）	突破資料與代碼分離的限制	迎合人類認知模式，提高軟體的易用性、重用性和可維護性
Smalltalk/Java	對象間資訊交換	引入封裝、繼承和多态機制	大型複雜互動式系統等
并發式/并行式 （Concurrent/Parallel）	程序/線程 （Process/Thread）	突破串行的限制	充分利用資源、提高運作效率、提高軟體的響應能力、保證公平競争
Erlang/Oz	程序/線程間通訊與同步	引入并行的線程子產品以及子產品間的通訊與同步機制	圖形使用者界面；I/O處理；多任務系統如作業系統、網絡伺服器等；實時系統；嵌入式系統；計算密集型系統如科學計算、人工智能等
泛型式 （Generic）	算法 （Algorithm）	突破靜态類型語言的限制	提高算法的普适性
Ada/Eiffel/C++	算法執行個體化 （多發生于編譯期）	利用模闆推遲類型指定	普适性算法如排序、搜尋等；集合類容器等
元程式設計 （Metaprogramming）	元程式 （Metaprogram）	突破語言的正常文法限制	減少手工編碼，提升語言級别
Lisp/Ruby/JavaScript	動态生成代碼或自動修改執行指令	利用代碼生成或語言内建的反射（reflection）、動态等機制，将程式語言作為資料來處理	自動代碼生成；定義結構化配置檔案；IDE；編譯器；解釋器；人工智能；模型驅動架構（MDA）；領域特定語言（DSL）等
切面式 （Aspect-Oriented）	切面 （Aspect）	突破橫切關注點無法子產品化的限制	實作橫切關注點分離
AspectJ/AspectC++	在接入點處執行建議	通過編織（weaving）将附加行為嵌入主體程式	日志輸出；代碼跟蹤；性能監控；異常處理；安全檢查；事務管理等
事件驅動 （Event-Driven）	事件 （Event）	突破順序、同步的流程限制	調用者與被調用者在代碼和時間上雙重解耦
C#/VB.NET	監聽器收到事件通知後做出響應	引入控制反轉和異步機制	圖形使用者界面；網絡應用；伺服器；作業系統；IoC架構；異步輸入；DOM等

歎号怔了怔，好似被一張巨大的烙餅給噎住了。

冒号并不急于講解，欲以靜制動。

果然，逗号沉不住氣了，問道：“在第一欄的程式設計範式及其代表語言中，為什麼并發式的代表語言沒有Java和C#，隻有Erlang和Oz？”

“Java和C#雖然在文法和核心庫中為并發程式設計提供了不少支援，但真正将并發範式融入基本設計理念的語言還得數Erlang、Oz這些較為冷門的語言。”冒号解釋，“類似地，比起Java、JavaScript等語言來，C#和VB.NET在語言設計上對事件驅動式程式設計給予了更多的關注[4]，因而更具代表性。”

問号發現：“第三欄‘關鍵突破’的提法很特别啊。”

冒号輕捶桌面以示強調：“一種程式設計範式之是以能獨樹一幟，關鍵在于它突破了原有的程式設計方式的某些限制，帶來革命性的新思維和新方法，進一步解放了程式員的勞動力。這便是範式的核心價值所在。”

引号如獲至寶：“這張表格濃縮了範式的精華，既是對此前知識的總結，也是對今後程式設計的指導，實在太有用了！”

句号顯得更為冷靜：“有其長必有其短。我們了解了每種範式的長處，是不是還應該了解它們各自的短處？”

冒号開始對各個範式逐一數落：“過程式程式設計的資料與代碼脫節，不友善維護；函數式和邏輯式的開發效率一般比過程式高，但運作效率和語言表現力則有所不如；對象式程式設計用于數學計算、符号處理等對象特征淡薄的領域，在心理上缺乏認知基礎，在運作效率上不如純過程式，在開發效率上不如函數式；并發式程式設計增加了代碼的複雜度，加重了程式員的負擔；泛型式程式設計影響了代碼的可讀性，過度使用子產品還可能造成代碼膨脹（code bloat）[5]；元程式設計過于強大，運用不當會超出程式員的控制，宜謹慎使用；切面式程式設計減少了程式的可預測性和可控性，同時給代碼的跟蹤調試帶來一定困難，還可能造成性能上的損失；事件驅動式程式設計雖然也能用于同步的流程應用，但畢竟機制更複雜，沒有普通的流程式程式設計那麼自然易懂。”

歎号看上去有點洩氣：“您可真夠絕的，先把這些程式設計範式一個個捧到天上，又幾杆子它們一個個打下雲端。”

“因其長而容己，因其短而容他，此萬物之理也。”冒号忽然惜言如金，一番之乎者也地予以回應。

句号借用了一句俗話：“不怕有缺點，就怕沒特點。”

冒号本欲多言，卻恐衆人食多傷胃，遂作結案陳詞：“盡管隻是管中窺豹，相信大家多少見識了程式設計範式的魅力之處。它們各擅勝場，有風格之别而無高下之分。作文繪畫講究形神兼備，程式設計也不例外。語言為形，範式為神。若能以神導形、以形傳神，則看似平白無趣的程式也能寫出詩畫般的意境。”

一席話說得衆人皆覺雖不能至，然心向往之。

，插語 

[1] 是以設計模式有時被稱為微架構（microarchitecture）模式。

[2] 設計模式的應用範圍主要集中于靜态的OOP語言，但也不排斥動态的或非OOP的語言。

[3] 當然随着語言的演進，也可能支援新的範式。比如，C++、Java和C#一開始都不支援泛型程式設計，C#對函數範式的支援也是逐漸加大的。

[4] C#和VB.NET專門為事件驅動式設計了event、delegate等關鍵字以及一些配套的便利機制。

[5] 這裡的代碼不是指程式員寫的源代碼，而是指編譯器生成的代碼。

。總結

·        相比設計模式，程式設計範式針對的問題領域更廣泛，提出的思想和方法更普适、更抽象、更系統。此外，設計模式重在設計，對語言和工具的要求不高，而程式設計範式需要建立一套抽象機制和方法體系，離不開語言或工具的支援。

·        程式設計範式的核心價值在于：突破原有的程式設計方式的某些限制，帶來新思維和新方法，進而進一步解放程式員的勞動力。

·        正文中程式設計範式的彙總表格既是對此前知識的總結，也是對今後程式設計的指導。

·        既要了解程式設計範式的長處，也要了解它們的短處。

·        程式設計範式為神，程式設計語言為形，應以神導形、以形傳神。

“”參考

[1] Elena Bolshakova．PROGRAMMING PARADIGMS IN COMPUTER SCIENCE EDUCATION．International Journal "Information Theories & Applications"，2005，Vol.12：285-290

[2] Amnon H. Eden，Rick Kazman．Architecture, design, implementation．Proceedings of the 25th International Conference on Software engineering ，2003：149–159

轉載于:https://www.cnblogs.com/xyz98/archive/2009/04/14/1435712.html