Modularno programiranje: šta je to i koje su prednosti softverskih modula

by kim Ažurirano: Juli 6, 2022

Modularno programiranje je tehnika organizovanja koda u zasebne samostalne delove sa jasno definisanim interfejsima.

Omogućava programerima da brzo naprave aplikacije koje su pouzdane i jednostavne za održavanje. Modularno programiranje također smanjuje ukupnu složenost koda, čineći ga lakšim za otklanjanje grešaka i modificiranje.

U ovom članku ćemo raspravljati o konceptu modularnog programiranja i prednostima korištenja softverskih modula.

Definicija modularnog programiranja

Modularno programiranje je pristup razvoju softvera koji se fokusira na odvajanje koda na samostalne i zamjenjive komponente poznate kao moduli ili biblioteke. Svaki modul sadrži minimalnu količinu koda koja je potrebna za postizanje određenog zadatka, omogućavajući ponovnu upotrebu koda unutar aplikacije, kao i među aplikacijama. Podelom zadataka na labavo povezane module, pojedinačni delovi se mogu razvijati nezavisno bez uticaja na druge delove sistema. Ovo čini modularno programiranje popularnim za složene aplikacije gdje se promjene moraju dogoditi brzo tokom vremena ili ako je potrebna suradnja više programera.

Prednosti modularnog programiranja su brojne, što ga čini atraktivnim izborom za mnoge razvojne timove. Kao prvo, često čini kod mnogo jednostavnijim za čitanje i održavanje jer su sve povezane funkcije organizirane zajedno na jednom mjestu. Moduli također rješavaju uobičajene razvojne izazove kao što su verzija i distribucija jer svaki modul ima svoj broj verzije koji se zatim može pratiti za ažuriranja. Moduli su dizajnirani imajući na umu fleksibilnost — tako da kada se naprave poboljšanja ili dodaju funkcije, potrebno je promijeniti samo zahvaćeni modul umjesto ponovnog pisanja velikih dijelova koda od nule. Konačno, korištenje modula ubrzava vremenske okvire projekata jer se postojeća rješenja često mogu koristiti umjesto stvaranja svega od nule.

Prednosti modularnog programiranja

Modularno programiranje je tehnika razvoja softvera koja uključuje razdvajanje koda na zasebne i autonomne module. Moduli se sastoje od pojedinačnih, malih funkcija koje se s lakoćom mogu koristiti, ponovno koristiti, modificirati ili isključiti. Prednosti ili prednosti ovog pristupa se kreću od poboljšane čitljivosti koda do višeg nivoa skalabilnosti, testiranja i izvodljivosti.

Odvajanjem funkcija u različite module, modularno programiranje pojednostavljuje proces otklanjanja grešaka jer svaka zasebna jedinica djeluje nezavisno od drugih. Ovo omogućava programerima da brže i lakše identifikuju potencijalne greške jer su fokusirani na jedno područje. Moduli takođe podstiču timsku saradnju dodeljivanjem različitih aspekata projekta različitim članovima; ovo osigurava efikasan radni tok i bržu isporuku.

Još jedna prednost modularnog programiranja leži u njegovoj mogućnosti ponovne upotrebe; komponente se mogu ponovo koristiti u drugim projektima u nastojanju da se smanje vrijeme i napor kodiranja za više projekata koji zahtijevaju slične vrste funkcionalnosti. Ovo zahtijeva manje održavanja jer već postoji postojeći testirani kod koji se može koristiti negdje drugdje – uređivanje postojećeg modula umjesto pisanja potpuno novog od nule često zahtijeva manje truda od strane programera.

Štaviše, sa modularnim programiranjem dolazi i skalabilnost; dodavanje novih funkcija ili uklanjanje starih više ne zahtijeva opsežno ponovno pisanje – jednostavno uredite ili zamijenite ono što je potrebno popraviti unutar vlastitog modula, a zatim ga ponovo povežite s drugim postojećim modulima umjesto da ulažete više vremena u prepisivanje svega iznova. Osim toga, korištenje modula promovira mogućnost testiranja – programeri mogu samostalno graditi svaku jedinicu bez brige o tome kako će to utjecati na druge dijelove tokom faza testiranja ili iteracija
Sve u svemu, praktičari koji koriste ovu paradigmu imaju koristi od kraćeg vremena razvoja uz istovremeno osiguranje program efikasnost, pouzdanost i proširivost kroz dobro definirane grupe (module) ili pojedinačne jedinice koje se spajaju kako bi stvorili program/aplikaciju u cijelosti

Prednosti modularnog programiranja

Modularno programiranje je vrsta programiranja koja se fokusira na razbijanje velikog, složenog problema na manje komponente kojima se lakše upravlja. Omogućava programerima da podijele svoj kod u male, nezavisne module koji se mogu mijenjati, zamijeniti i ponovo koristiti bez potrebe za ponovnim pisanjem cijelog programa. Postoji nekoliko prednosti modularnog programiranja, uključujući bolju skalabilnost i lakše održavanje. Istražimo dalje ove prednosti.

Lakše održavanje

Održavanje softvera napravljenog pomoću modularnog programiranja je mnogo lakše u poređenju sa održavanjem nemodularnog koda. Kada je dio koda napisan na modularan način, svaka jedinica je odgovorna za obavljanje jednog određenog posla, što ga čini mnogo lakšim za rješavanje problema i otklanjanje grešaka. Ovo može uvelike smanjiti broj test slučajeva koje je potrebno pokrenuti, što može pomoći da se uštedi vrijeme i novac kada se radi o softverskim popravkama i poboljšanjima.

Uz to, korištenje modula olakšava ponovnu upotrebu funkcija kreiranih unutar njih, jer se često mogu koristiti u više aplikacija ili scenarija umjesto da se moraju duplirati svaki put kada su potrebne. To znači da je potrebno manje posla kodiranja jer se cijele funkcije mogu kopirati u druge dijelove koda kada je to potrebno.

Modularno programiranje se također vrlo dobro uklapa u projekte grupnog kodiranja jer različiti članovi mogu lako pokupiti različite module i raditi na njima pojedinačno prije nego što ih drugi član ili funkcija konačno kombinira u konačni proizvod. Ovo omogućava da se složene softverske aplikacije ili web stranice naprave relativno brzo bez potrebe za bilo kojim programerom koji ima enciklopedijsko znanje o svakom aspektu koda uključenog u projekat.

Poboljšana čitljivost

Inkapsuliranjem podataka, modularno programiranje povećava čitljivost izvornog koda. To je zato što se sve nepotrebne informacije i kod stavljaju u modul koji se može referencirati umjesto da se uključuje suvišno. Kada se podaci ili određeni dijelovi koda intenzivno koriste tijekom razvojnog projekta, modularno programiranje potiče programere da ih razbiju u funkcije što ih čini lakšim za razumijevanje i bržim za uređivanje kada je to potrebno.

Modularno programiranje povećava čitljivost i na drugi način. Različito pohranjivanje koda može omogućiti specifičnije oznake i opise prilikom referenciranja dijelova projektne baze koda. Rastavljanjem projekta na module za višekratnu upotrebu označene opisom, može se brzo locirati određene sekcije bez potrebe za čitanjem više redova ili cijelih fajlova apstraktnih uputa za kodiranje. Na primjer, ako imate modul za rukovanje podacima, možete ga nazvati "dataHandling" tako da znate na što će se referencirati prije nego što ga unesete u svoj radni prostor za kodiranje. Takva jasnoća pomaže drugim programerima da brzo shvate kako program funkcioniše nakon čitanja i navigacije kroz izvorni kod, što poboljšava upotrebljivost softvera tokom njegovog životnog veka.

Povećana mogućnost ponovne upotrebe

Jedna od primarnih prednosti modularnog programiranja je povećana mogućnost ponovne upotrebe. Modularno programiranje vam omogućava da izdvojite osnovne funkcije programa i koristite ih u više drugih programa. Ovo pruža veću fleksibilnost pri izgradnji novih softverskih rješenja jer možete kreirati programe brzo i isplativo.

Moduli su samostalne jedinice, što znači da bilo kakve promjene u jednom neće utjecati na druge module, sve dok je pravilno dizajniran. Ovo podstiče saradnju programera, jer različiti timovi mogu istovremeno raditi na različitim modulima bez ometanja jedni drugih u radu. Takođe smanjuje vjerovatnoću uvođenja grešaka u sistem omogućavajući programerima da se fokusiraju na pojedinačne komponente bez potrebe da brinu o neželjenim problemima koji će se uvući u njihovu bazu koda.

Ponovna upotreba koda obezbeđena modularnim programiranjem takođe omogućava konzistentnije vremenske okvire razvoja i predvidljive ishode projekta, budući da programeri mogu da crpe iz već postojećih baza koda za kreiranje novog softvera. Povećanjem efikasnosti kroz ponovnu upotrebu, razvojni timovi mogu povećati svoju ukupnu produktivnost i uštedjeti dragocjene sate za druge zadatke ili projekte.

Poboljšan kvalitet koda

Modularno programiranje ima nekoliko ključnih prednosti, ali ona koja se često najviše ističe je poboljšani kvalitet koda. Koristeći module, kod se može napisati na organizovaniji i strukturiraniji način, čineći kod lakšim za razumijevanje i čitanje. Konkretno, kada se kombinuje sa odgovarajućim komentarisanjem koda, modularno programiranje olakšava ažuriranje i otklanjanje grešaka u postojećim programima pošto su oni bolje dokumentovani. Korištenje modula također eliminira suvišno kodiranje koje može pomoći u sprječavanju pojave grešaka jer će se u cijelom programu koristiti samo jedna verzija određene funkcije. Pisanje manjih funkcija sa jasnim individualnim odgovornostima takođe smanjuje količinu grešaka koje se unose u program kada se veliki programi restrukturiraju zbog promena u zahtevima ili grešaka otkrivenih tokom testiranja. Sve u svemu, ova poboljšanja koda omogućavaju dugoročnu održivost i uštedu troškova za projekte, kao i viši kvalitet rezultata za krajnje korisnike.

Smanjena složenost

Korištenje modularnog programiranja može smanjiti složenost razvoja softvera razbijanjem na zasebne komponente. Svaka komponenta postaje modul u programu, predstavljajući samostalni skup instrukcija koje se mogu lako testirati i evaluirati. Ovo pomaže programerima da bolje razumiju problem i fokusiraju se na jednu po jednu komponentu, što olakšava otklanjanje grešaka i prilagođavanje po potrebi. Rastavljanjem problema na manje delove, programeri su u mogućnosti da rade brže i efikasnije, omogućavajući brže razvojne cikluse kao i poboljšani kvalitet koda. Modularno programiranje takođe omogućava ponovnu upotrebu koda, gde se jedna komponenta može koristiti u više projekata, štedeći značajno vreme tokom razvojnih ciklusa. Osim toga, modularno programiranje olakšava timovima da razdvoje zadatke i efikasniju saradnju jer svi rade na svojim “modulima” umjesto samo na jednom zajedničkom projektu.

Uobičajene tehnike modularnog programiranja

Modularno programiranje je vrsta metodologije razvoja softvera u kojoj je kod segmentiran u različite, nezavisne komponente, od kojih svaka obavlja svoj specifični zadatak. Ovaj oblik programiranja omogućava lakše održavanje i fleksibilnost, jer se pojedinačne komponente mogu ponovo koristiti u drugim aplikacijama. U ovom odeljku ćemo preći na najčešće tehnike koje se koriste u modularnom programiranju.

Objektno orijentirano programiranje

Objektno orijentirano programiranje (OOP) je moderan tip modularnog programiranja koji koristi objekte za strukturiranje izvornog koda i pruža pristup razvoju koji se može ponovno koristiti. Objekti sadrže funkcije i podatke, poznate kao atributi, koji mogu komunicirati jedni s drugima radi izvršavanja programa. Glavna prednost OOP-a je mogućnost ponovne upotrebe koda; objekti se pišu jednom i koriste se u više programa. Uobičajene OOP tehnike uključuju inkapsulaciju, nasljeđivanje i polimorfizam.

Enkapsulacija omogućava objektima da bezbedno pohranjuju svoje podatke; ovo ograničava pristup drugim dijelovima sistema. Umjesto promjene varijabli objekta direktno vanjskim kodom, enkapsulacija osigurava kontroliranu interakciju putem specificiranih metoda ili funkcija. Nasljeđivanje omogućava objektima da izvode karakteristike iz nadređenog objekta tako da ne morate stalno pisati istu funkciju. Polimorfizam pruža objektima metode dostupne pod istim imenom, ali različite implementacije u zavisnosti od toga kako se koriste u specifičnim kontekstima unutar programa.

Ovo su samo neke od modernih tehnika povezanih sa objektno orijentisanim programiranjem; ima još drugih poput apstrakcije, modularnosti i metaprogramiranja koji ga čine popularnim među programerima koji traže konzistentnost u dizajnu softvera.

Proceduralno programiranje

Proceduralno programiranje je najčešći tip modularnog programiranja. Koristi organizaciju odozgo prema dolje, što znači da počinje sa širokim pregledom problema, a zatim ih postepeno rastavlja. U proceduralnom programiranju, moduli se kreiraju od dijelova koda koji ostvaruju zadatak ili rješavaju problem. Generalno, programi se razvijaju na linearan način sa algoritmima koji se koriste za rukovanje svakim procesom. Moduli se mogu koristiti više puta i umjesto da se iznova piše isti kod, različiti dijelovi koda mogu po potrebi pozivati ​​elemente već postojećeg modula. Ovo ne samo da štedi vrijeme razvoja, već i olakšava otklanjanje grešaka i održavanje programerima.

Funkcionalno programiranje

Funkcionalno programiranje je tehnika koja razlaže program u funkcije. Funkcije su izolirani dijelovi koda koji primaju ulaz, izvode radnju i vraćaju rezultat. Nema promjene stanja ili podataka unutar ovih programa, što ih čini lakim za testiranje i održavanje tokom vremena. Ovo čini funkcionalne module jednostavnijim za otklanjanje grešaka od većih modula, jer ima manje pokretnih dijelova u kodu. Standardizovanim načinom programiranja mogu se brzo postići stabilni i pouzdani rezultati.

Funkcionalno programiranje takođe ohrabruje programere da sagledaju probleme sa pristupom „prvo apstrakcija“. Programer počinje stvaranjem parametriziranih funkcija koje mogu mijenjati dok se kreću kroz svoj razvojni ciklus i usavršavaju svoja rješenja. Ovaj pristup olakšava kreiranje komponenti koje se mogu ponovo koristiti u više projekata, kao i podržava mnoge različite scenarije bez potrebe za potpuno prepisivanjem koda od nule svaki put.

Prednosti korištenja funkcionalnog programiranja za modularni dizajn softvera čine programe lakšim za testiranje raščlanjivanjem na male dijelove, svestranost jer možete kombinirati funkcije za različite zadatke, brzi razvojni ciklusi zbog manjeg održavanja potrebnog za programski kod, komponente koje se mogu ponovno koristiti tako da ne morate svaki put kreirati nove i na kraju povećati performanse paraleliziranjem funkcijskih operacija na više niti istovremeno ako je potrebno.

Izazovi modularnog programiranja

Modularno programiranje, ili razbijanje programskih zadataka na manje module, ima svoj skup izazova. Ovi izazovi mogu uključivati, ali nisu ograničeni na, konvencije imenovanja, kreiranje sučelja između modula i osiguravanje da se modul može ponovo koristiti i da je ispravno testiran. Da biste kreirali uspješan program, morate razumjeti složenost koja je uključena i s lakoćom se kretati kroz ove izazove. Hajde da razmotrimo neke od najčešćih izazova povezanih sa modularnim programiranjem.

otklanjanje grešaka

Otklanjanje grešaka u decentralizovanim modulima može biti veliki izazov. Zbog činjenice da je softver podijeljen na više dijelova, testiranje, identifikacija i ispravljanje grešaka u pojedinačnim komponentama može biti dugotrajno. Štaviše, s obzirom da komponente moraju biti u interakciji jedna s drugom, potrebno je duboko razumijevanje kako se svi pokretni dijelovi uklapaju zajedno.

Ako je izvorni kod napisan bez pažljivog razmatranja njegovih kolega, otklanjanje grešaka će biti teže i dugotrajnije od tradicionalnih tehnika otklanjanja grešaka. Na primjer, ako modularno programiranje dovodi do redundantnog izlaza u različitim modulima koje je teško zasebno otkloniti zbog oslanjanja na druge komponente, tada se modifikacije moraju izvršiti u različitim dijelovima softvera odjednom ili se nikada neće u potpunosti testirati.

Još jedan faktor koji dodaje poteškoće tokom otklanjanja grešaka modularnog programiranja je kontrola verzija jer se nove verzije stalno objavljuju kako se greške popravljaju i promjene implementiraju. Važno je pratiti koja verzija svakog modula trenutno radi tako da se može lako vratiti nazad u slučaju bilo kakvih regresija ili drugih neočekivanih nuspojava zbog grešaka koda. Ukratko, otklanjanje grešaka u modularnim programima efikasno zahteva veliku pažnju na detalje i stalno praćenje tokom svake faze razvoja.

testiranje

Softverski moduli se testiraju zasebno prije nego što se integriraju u glavnu aplikaciju. Ovaj pristup je posebno koristan kada je sistem veoma složen jer pomaže da se identifikuju sve greške koje mogu biti prisutne u jednom modulu bez uticaja na izvršavanje drugih delova programa.

Moduli za testiranje mogu zahtijevati određeni nivo stručnosti i postoji nekoliko izazova koje treba razmotriti kada pokušavate identificirati potencijalne probleme. Bez pravilnog testiranja, ove neotkrivene greške mogu rezultirati slučajnim kvarovima, pa čak i stvoriti teške greške koje je teško otkriti i popraviti.

Neophodno je imati dostupne specifične testne slučajeve za sve module koji su distribuirani i za sve zavisnosti podataka između njih, tako da programeri ne bi mogli slučajno da razbiju ili modifikuju modul ili strukturu podataka bez razumevanja njihove funkcionalnosti ili svrhe. Također je važno da programeri identifikuju sve promjene u zahtjevima što je prije moguće jer to može smanjiti dužinu vremena potrebnog za otklanjanje grešaka. Testiranje bi također trebalo biti fokusirano na performanse, skalabilnost, sigurnost, prenosivost, upotrebljivost i korištenje resursa ako je potrebno. Kada je sistem efikasno razvijen sa modularnim programiranjem u idealnom slučaju, ne bi trebalo biti neočekivanih zavisnosti između modula koje bi mogle dovesti do sukoba ili sukoba između povezanih funkcija.

Dokumentacija

Softverski moduli zahtijevaju prateću dokumentaciju koja objašnjava kako modul radi i kako je u interakciji s drugim komponentama sistema. Ovo može biti prilično glomazno i ​​dugotrajno, posebno kako vaša baza kodova raste. Iako automatizirani procesi mogu pomoći, još uvijek je malo vjerovatno da će obuhvatiti svo potrebno znanje i razumijevanje vašeg softvera. Kao takav, potreban je vješt ručni rad kako bi se osigurala ispravna interakcija svih komponenti i da korisnici imaju dovoljno detaljna uputstva. Bitno je da vaša dokumentacija bude ažurirana kako biste izbjegli greške uzrokovane netačnim ili nepotpunim informacijama. Osim toga, uključivanje novih programera u projekat može zahtijevati više truda jer se moraju upoznati sa postojećim modulima umjesto da se fokusiraju samo na svoj mali zadatak.

Zavisnosti

Jedan od primarnih izazova povezanih s radom na projektima modularnog programiranja su zavisnosti. Nije neuobičajeno da modul zahtijeva strukture i metode iz drugog modula kako bi ispravno funkcionirao. Također je važno da promjene napravljene unutar drugih modula ne budu u sukobu sa postojećim modulima, niti da razbiju module zavisne.

Zbog toga, pravilna identifikacija, upravljanje i organizacija zavisnosti postaju kritični prilikom razvoja softvera. Odgovarajuća upotreba naljepnica, oznaka i odgovarajuće dokumentacije može pomoći da se osigura da se svaka nova dodana funkcija uračunava u sve ostale zavisne module.

U projektima koji uključuju više inženjera koji rade na odvojenim komponentama koje se sve oslanjaju jedna na drugu, važno je imati zajedničko razumijevanje među timom kako ne bi došlo do nesporazuma ili sukoba prilikom spajanja koda. Ovo je posebno tačno kada različiti programeri rade odvojeno na bazama koda koje koriste zajedničke zavisnosti ili biblioteke — pošto sve promene moraju biti pažljivo koordinirane između programera i testirane pre implementacije kako bi se izbegli potencijalni problemi za korisnike.

zaključak

Zaključno, modularno programiranje je efikasan način za razvoj većih softverskih projekata. To je u suštini raščlanjivanje koda na različite komponente kojima se može upravljati na kojima se može raditi nezavisno i koje se mogu iskoristiti prilikom konstruisanja drugih programa. Modularno programiranje ima mnogo prednosti — pojednostavljuje otklanjanje grešaka i održavanje, skraćuje vreme razvoja, čini ponovnu upotrebu jednostavnijom, podstiče saradnju i timski rad među koderima i omogućava upotrebu tehnika kodiranja na više platformi. Uz sve svoje prednosti, modularno programiranje je svakako vrijedno razmatranja prilikom dizajniranja vašeg sljedećeg softverskog projekta.

Zdravo, ja sam Kim, mama i zaljubljenik u stop-motion sa iskustvom u kreiranju medija i web razvoju. Imam ogromnu strast prema crtanju i animaciji, a sada zaranjam glavom u svijet stop-motiona. Sa svojim blogom, dijelim svoja saznanja sa vama.