Programació modular: què és i quins són els avantatges dels mòduls de programari

per Kim Actualitzat: Juliol 6, 2022

La programació modular és una tècnica per organitzar el codi en peces independents independents amb interfícies clarament definides.

Permet als desenvolupadors crear ràpidament aplicacions fiables i fàcils de mantenir. La programació modular també redueix la complexitat general del codi, facilitant la depuració i la modificació.

En aquest article, parlarem del concepte de programació modular i els avantatges d'utilitzar mòduls de programari.

Definició de Programació Modular

La programació modular és un enfocament de desenvolupament de programari que se centra en la separació del codi en components autònoms i intercanviables coneguts com a mòduls o biblioteques. Cada mòdul conté la quantitat mínima de codi necessària per dur a terme una tasca específica, permetent la reutilització del codi dins d'una aplicació, així com entre aplicacions. En dividir les tasques en mòduls poc acoblats, les parts individuals es poden desenvolupar de manera independent sense afectar altres parts del sistema. Això fa que la programació modular sigui popular per a aplicacions complexes on els canvis s'han de produir ràpidament al llarg del temps o si es necessita la col·laboració de diversos desenvolupadors.

Els avantatges de la programació modular són nombrosos, la qual cosa la converteix en una opció atractiva per a molts equips de desenvolupament. D'una banda, sovint fa que el codi sigui molt més senzill de llegir i mantenir perquè totes les funcions relacionades s'organitzen juntes en un sol lloc. Els mòduls també resolen reptes de desenvolupament comuns, com ara el control de versions i la distribució, ja que cada mòdul té el seu propi número de versió del qual es pot fer un seguiment per obtenir actualitzacions. Els mòduls estan dissenyats tenint en compte la flexibilitat, de manera que quan es fan millores o s'afegeixen funcions, només cal canviar el mòdul afectat en lloc de reescriure grans franges de codi des de zero. Finalment, l'ús de mòduls accelera els terminis dels projectes, ja que sovint es poden utilitzar les solucions existents en lloc de crear-ho tot des de zero.

Avantatges de la Programació Modular

La programació modular és una tècnica de desenvolupament de programari que consisteix a separar el codi en mòduls separats i autònoms. Els mòduls estan formats per petites funcions individuals que es poden utilitzar, reutilitzar, modificar o canviar amb facilitat. Els beneficis o avantatges d'aquest enfocament van des de la llegibilitat del codi millorada fins a un nivell més alt d'escalabilitat, provabilitat i viabilitat.

En separar les funcions en mòduls diferents, la programació modular simplifica el procés de depuració perquè cada unitat independent actua de manera independent de les altres. Això permet als desenvolupadors identificar possibles errors de manera més ràpida i senzilla, ja que es concentren en una sola àrea. Els mòduls també fomenten la col·laboració en equip assignant diferents aspectes del projecte a diferents membres; això garanteix un flux de treball eficient i un ritme de lliurament més ràpid.

Un altre avantatge de la programació modular rau en la seva capacitat de reutilització; els components es poden tornar a utilitzar en altres projectes en un esforç per reduir el temps i l'esforç de codificació per a diversos projectes que requereixen tipus de funcionalitats similars. Això requereix menys manteniment, ja que ja hi ha codi provat que es pot utilitzar en altres llocs: editar un mòdul existent en lloc d'escriure un de completament nou des de zero sovint requereix menys esforç per part del desenvolupador.

A més, amb la programació modular ve l'escalabilitat; afegir funcions noves o eliminar-ne de velles ja no requereix una reescriptura extensa: simplement editeu o substituïu el que s'hagi de solucionar dins del seu propi mòdul i, a continuació, enllaçeu-lo amb altres mòduls existents, en lloc d'invertir més temps a reescriure-ho tot de nou. A més, l'ús de mòduls afavoreix la provabilitat: els desenvolupadors poden basar-se en cada unitat de manera independent sense haver de preocupar-se de com afectarà altres parts durant les fases de prova o iteracions.
En general, els professionals que utilitzen aquest paradigma es beneficien de temps de desenvolupament més curts alhora que garanteixen programa eficiència, fiabilitat i extensibilitat mitjançant grups (mòduls) ben definits o unitats individuals que s'uneixen per crear un programa/aplicació en la seva totalitat.

Beneficis de la Programació Modular

La programació modular és un tipus de programació que se centra a dividir un problema gran i complex en components més petits i més manejables. Permet als programadors dividir el seu codi en mòduls petits i independents que es poden canviar, substituir i reutilitzar sense haver de recórrer a reescriure tot el programa. La programació modular té diversos avantatges, com ara una millor escalabilitat i un manteniment més fàcil. Explorem aquests avantatges més enllà.

Manteniment més fàcil

Mantenir un programari construït amb programació modular és molt més fàcil en comparació amb mantenir codi no modular. Quan un fragment de codi s'escriu de manera modular, cada unitat és responsable de realitzar un treball específic, cosa que facilita molt la resolució de problemes i la depuració. Això pot reduir considerablement el nombre de casos de prova que s'han d'executar, la qual cosa pot ajudar a estalviar temps i diners a l'hora de fer front a correccions i millores de programari.

A més a més, l'ús de mòduls facilita la reutilització de les funcions creades dins d'ells, ja que sovint es poden utilitzar en múltiples aplicacions o escenaris en lloc de necessitar duplicar-los cada vegada que es necessiten. Això significa que cal fer menys feina de codificació, ja que les funcions senceres es poden copiar a altres peces de codi quan sigui necessari.

La programació modular també es presta molt bé per a projectes de codificació en grup, ja que diferents membres poden agafar fàcilment diferents mòduls i treballar-hi individualment abans de ser combinats finalment en el producte final per un altre membre o funció. Això permet crear aplicacions de programari complexes o llocs web amb relativa rapidesa sense la necessitat que cap programador tingui un coneixement enciclopèdic sobre tots els aspectes del codi implicats en el projecte.

Llegibilitat millorada

En encapsular dades, la programació modular augmenta la llegibilitat del codi font. Això es deu al fet que qualsevol informació i codi innecessaris es col·loca en un mòdul al qual es pot fer referència en lloc d'incloure's de manera redundant. Quan les dades o determinades peces de codi s'utilitzen molt al llarg del projecte de desenvolupament, la programació modular anima els desenvolupadors a dividir-les en funcions, fent-les més fàcils d'entendre i d'editar-les quan sigui necessari.

La programació modular també augmenta la llegibilitat d'una altra manera. Emmagatzemar el codi de manera diferent pot permetre etiquetes i descripcions més específiques quan feu referència a seccions de la base de codis del projecte. En dividir el projecte en mòduls reutilitzables etiquetats amb una descripció, es poden localitzar ràpidament determinades seccions sense necessitat de llegir diverses línies o fitxers sencers d'instruccions de codificació abstractes. Per exemple, si teniu un mòdul per a la gestió de dades, podeu anomenar-lo "dataHandling" perquè sàpigues a què farà referència abans fins i tot d'introduir-lo a l'espai de treball de codificació. Aquesta claredat ajuda a altres desenvolupadors a entendre ràpidament com funciona un programa en llegir i navegar pel codi font, cosa que millora la usabilitat del programari durant tota la seva vida útil.

Augment de la reutilització

Un dels avantatges principals de la programació modular és l'augment de la reutilització. La programació modular us permet extreure les funcions bàsiques d'un programa i utilitzar-les en diversos altres programes. Això proporciona més flexibilitat a l'hora de crear noves solucions de programari, ja que podeu crear programes de manera ràpida i rendible.

Els mòduls són unitats autònomes, és a dir, qualsevol canvi en un no afectarà els altres mòduls, sempre que s'hagi dissenyat correctament. Això fomenta la col·laboració dels desenvolupadors, ja que diferents equips poden treballar en diferents mòduls simultàniament sense interferir en el treball dels altres. També redueix la probabilitat que s'introdueixin errors al sistema, ja que permet als desenvolupadors centrar-se en components individuals sense haver de preocupar-se dels problemes no desitjats que s'introdueixen a la seva base de codi.

La reutilització del codi proporcionada per la programació modular també permet terminis de desenvolupament més coherents i resultats previsibles del projecte, ja que els desenvolupadors poden extreure de bases de codis preexistents per crear nou programari. En augmentar l'eficiència mitjançant la reutilització, els equips de desenvolupament poden augmentar la seva productivitat global i estalviar hores valuoses per a altres tasques o projectes.

Millora de la qualitat del codi

La programació modular té diversos avantatges clau, però el que sovint destaca més és la millora de la qualitat del codi. Mitjançant l'ús de mòduls, el codi es pot escriure d'una manera més organitzada i estructurada, fent que el codi sigui més fàcil d'entendre i llegir. En particular, quan es combina amb un comentari adequat del codi, la programació modular facilita l'actualització i la depuració dels programes existents, ja que estan millor documentats. L'ús de mòduls també elimina la codificació redundant que pot ajudar a evitar que es produeixin errors, ja que només hi haurà una versió d'una funció específica utilitzada al llarg del programa. Escriure funcions més petites amb responsabilitats individuals clares també redueix la quantitat d'errors introduïts en un programa quan es reestructuren programes grans a causa de canvis en els requisits o errors descoberts durant les proves. En general, aquestes millores de codi permeten un manteniment a llarg termini i un estalvi de costos per als projectes, així com resultats de major qualitat per als usuaris finals.

Complexitat reduïda

L'ús de la programació modular pot reduir la complexitat del desenvolupament de programari dividint-lo en components separats. Cada component es converteix en un mòdul del programa, que representa un conjunt autònom d'instruccions que es poden provar i avaluar fàcilment. Això ajuda els desenvolupadors a entendre millor el problema i centrar-se en un component alhora, facilitant la depuració i l'ajustament segons sigui necessari. En dividir el problema en fragments més petits, els desenvolupadors poden treballar de manera més ràpida i eficient, permetent cicles de desenvolupament més ràpids i una millor qualitat del codi. La programació modular també permet la reutilització del codi, on un únic component es pot utilitzar en diversos projectes, estalviant temps significatiu durant els cicles de desenvolupament. A més, la programació modular facilita que els equips puguin dividir les tasques i col·laborar de manera més eficaç, ja que tothom treballa en els seus propis "mòduls" en comptes d'un sol projecte compartit.

Tècniques comuns de programació modular

La programació modular és un tipus de metodologia de desenvolupament de programari en què el codi es segmenta en components diferents i independents, cadascun realitzant la seva pròpia tasca específica. Aquesta forma de programació permet un manteniment i una flexibilitat més fàcils, ja que els components individuals es poden reutilitzar en altres aplicacions. En aquesta secció, repassarem les tècniques més habituals utilitzades en la programació modular.

Programació orientada a objectes

La programació orientada a objectes (OOP) és un tipus modern de programació modular que utilitza objectes per estructurar el codi font i proporcionar un enfocament reutilitzable al desenvolupament. Els objectes contenen funcions i dades, conegudes com a atributs, que poden interactuar entre si per a l'execució del programa. El principal avantatge de la POO és la reutilització del codi; els objectes s'escriuen una vegada i s'utilitzen en diversos programes. Les tècniques de POO comunes inclouen l'encapsulació, l'herència i el polimorfisme.

L'encapsulació permet que els objectes emmagatzemin les seves pròpies dades de manera segura; això restringeix l'accés des d'altres parts del sistema. En lloc de canviar les variables d'un objecte directament per codi extern, l'encapsulació proporciona una interacció controlada mitjançant mètodes o funcions especificades. L'herència permet que els objectes derivin característiques d'un objecte pare, de manera que no haureu de seguir escrivint la mateixa funció una i altra vegada. Polymorphism proporciona als objectes mètodes accessibles amb el mateix nom però implementacions diferents depenent de com s'utilitzen en contextos específics dins del programa.

Aquestes són només algunes de les tècniques modernes associades a la programació orientada a objectes; n'hi ha més com l'abstracció, la modularitat i la metaprogramació que el fan popular entre els desenvolupadors que busquen coherència en el disseny de programari.

Programació procedimental

La programació de procediments és el tipus més comú de programació modular. Utilitza una organització de dalt a baix, és a dir, comença amb una visió àmplia dels problemes i després els desglossa gradualment. En la programació de procediments, els mòduls es creen a partir de peces de codi que compleixen una tasca o resolen un problema. En general, els programes es desenvolupen de manera lineal amb algorismes que s'utilitzen per gestionar cada procés. Els mòduls es poden utilitzar diverses vegades i en lloc d'haver de reescriure el mateix codi una altra vegada, diferents parts del codi poden fer servir elements d'un mòdul ja existent segons sigui necessari. Això no només estalvia temps de desenvolupament, sinó que també facilita molt la depuració i el manteniment per als desenvolupadors.

Programació funcional

La programació funcional és una tècnica que divideix el programa en funcions. Les funcions són fragments de codi aïllats que reben entrada, realitzen una acció i retornen un resultat. No hi ha canvis d'estats ni de dades dins d'aquests programes, cosa que fa que siguin fàcils de provar i mantenir al llarg del temps. Això fa que els mòduls funcionals siguin més senzills de depurar que els mòduls més grans, ja que hi ha menys peces mòbils al codi. Amb la forma estandarditzada de programació, es poden aconseguir resultats estables i fiables ràpidament.

La programació funcional també anima els desenvolupadors a mirar els problemes amb un enfocament "primer l'abstracció". El programador comença creant funcions parametritzades que poden modificar a mesura que avancen pel seu cicle de desenvolupament i perfeccionen les seves solucions. Aquest enfocament facilita la creació de components que es poden reutilitzar en diversos projectes, així com suportar molts escenaris diferents sense necessitat de reescriure completament el codi des de zero cada vegada.

Els avantatges d'utilitzar la programació funcional per al disseny de programari modular és que els programes siguin més fàcils de provar dividint-los en petits trossos, versàtils ja que es poden combinar funcions per a diferents tasques, cicles de desenvolupament ràpids pel menor manteniment que requereix el codi del programa, components reutilitzables de manera que no cal crear-ne de nous cada vegada i, finalment, augmentar el rendiment paral·lelitzant les operacions de funcions en diversos fils simultàniament si cal.

Reptes de la Programació Modular

La programació modular, o desglossar les tasques de programació en mòduls més petits, té el seu propi conjunt de reptes. Aquests reptes poden incloure, entre d'altres, convencions de denominació, crear interfícies entre mòduls i assegurar-se que el mòdul es pot reutilitzar i es prova correctament. Per tal de crear un programa d'èxit, heu d'entendre les complexitats implicades i navegar per aquests reptes amb facilitat. Parlem d'alguns dels reptes més comuns associats a la programació modular.

Depuració

La depuració de mòduls descentralitzats pot ser un gran repte. A causa del fet que el programari es divideix en diverses parts, provar, identificar i corregir errors en components individuals pot consumir molt de temps. A més, com que els components necessiten interactuar entre ells, requereix una comprensió profunda de com encaixen totes les parts mòbils.

Si el codi font s'escriu sense tenir en compte els seus homòlegs, la depuració serà més difícil i requereix més temps que les tècniques de depuració tradicionals. Per exemple, si la programació modular condueix a una sortida redundant en diferents mòduls que són difícils de depurar per separat a causa de la seva dependència d'altres components, s'han de fer modificacions a diferents parts del programari alhora o mai no es provaran completament.

Un altre factor que afegeix dificultat durant la depuració de la programació modular és el control de versions, ja que constantment s'alliberen noves versions a mesura que es corregeixen errors i s'implementen els canvis. És important fer un seguiment de quina versió de cada mòdul s'està executant actualment perquè es pugui revertir fàcilment en cas de qualsevol regressió o altres efectes secundaris inesperats a causa d'un codi d'error. En resum, la depuració de programes modulars de manera efectiva requereix una gran atenció als detalls i un seguiment constant al llarg de cada fase de desenvolupament.

Proves

Els mòduls de programari es proveen per separat abans d'integrar-los a l'aplicació principal. Aquest enfocament és especialment beneficiós quan el sistema és molt complex, ja que ajuda a identificar els errors que puguin estar presents en un mòdul sense afectar l'execució d'altres parts del programa.

Els mòduls de prova poden requerir un cert nivell d'experiència i hi ha diversos reptes a tenir en compte a l'hora d'intentar identificar problemes potencials. Sense les proves adequades, aquests errors no detectats poden provocar mal funcionament accidental i fins i tot crear errors difícils que poden ser difícils de detectar i solucionar.

És essencial tenir disponibles casos de prova específics per a tots els mòduls que s'han distribuït i per a totes les dependències de dades entre ells, de manera que no sigui possible que els desenvolupadors trenquin o modifiquin accidentalment un mòdul o una estructura de dades sense comprendre la seva funcionalitat o propòsit. També és important que els desenvolupadors identifiquin qualsevol canvi en els requisits el més aviat possible, ja que això pot reduir el temps necessari per a la depuració. Les proves també s'han de centrar en el rendiment, escalabilitat, seguretat, portabilitat, usabilitat i recursos disponibles si cal. Quan un sistema s'ha desenvolupat de manera eficient amb programació modular, l'ideal és que no hi hagi dependències inesperades entre mòduls que puguin provocar conflictes o conflictes entre funcions relacionades.

documentació

Els mòduls de programari requereixen documentació adjunta per explicar com funciona el mòdul i com interactua amb altres components del sistema. Això pot ser bastant feixuc i consumir molt de temps, sobretot a mesura que la vostra base de codi creix. Tot i que els processos automatitzats poden ajudar, encara és poc probable que captin tot el coneixement i la comprensió necessaris del vostre programari. Per tant, cal un treball manual especialitzat per garantir que tots els components interactuen correctament i que els usuaris tinguin instruccions prou detallades. És essencial que la vostra documentació es mantingui actualitzada per tal d'evitar errors causats per informació incorrecta o incompleta. A més, incorporar nous desenvolupadors a un projecte pot requerir més esforç perquè s'han de familiaritzar amb els mòduls existents en lloc de centrar-se només en la seva petita tasca.

Dependències

Un dels principals reptes associats a treballar en projectes de programació modular són les dependències. No és estrany que un mòdul requereixi les estructures i mètodes d'un altre mòdul per funcionar correctament. També és important que els canvis fets dins d'altres mòduls no entrin en conflicte amb els mòduls existents, ni trenquin mòduls dependents.

Per això, la identificació, gestió i organització correctes de les dependències esdevenen fonamentals a l'hora de desenvolupar programari. L'ús adequat d'etiquetes, etiquetes i documentació adequada pot ajudar a assegurar-se que cada característica nova afegida es té en compte dins de tots els altres mòduls dependents.

En els projectes que involucren diversos enginyers que treballen en components separats que depenen els uns dels altres, és important tenir una entesa compartida entre l'equip perquè no hi hagi malentesos ni conflictes en combinar el codi. Això és especialment cert quan diferents desenvolupadors treballen per separat en bases de codi que utilitzen dependències o biblioteques compartides, ja que tots els canvis s'han de coordinar acuradament entre els desenvolupadors i provar-los abans del desplegament per evitar possibles problemes d'interrupció per als clients.

Conclusió

En conclusió, la programació modular és una manera eficaç de desenvolupar projectes de programari més grans. Es tracta bàsicament d'un desglossament del codi en components diferents i manejables que es poden treballar de manera independent i aprofitar-los quan es construeixen altres programes. La programació modular té molts avantatges: simplifica la depuració i el manteniment, redueix el temps de desenvolupament, facilita la reutilització, fomenta la col·laboració i el treball en equip entre els programadors i permet l'ús de tècniques de codificació multiplataforma. Amb tots els seus avantatges, val la pena tenir en compte la programació modular a l'hora de dissenyar el vostre proper projecte de programari.

Hola, sóc la Kim, una mare i una entusiasta del stop-motion amb formació en creació de mitjans i desenvolupament web. Tinc una gran passió pel dibuix i l'animació, i ara estic submergint-me de cap en el món del stop-motion. Amb el meu bloc, comparteixo els meus aprenentatges amb vosaltres.