Modulaarne programmeerimine: mis see on ja millised on tarkvaramoodulite eelised

autor kim Uuendatud: Juuli 6, 2022

Modulaarne programmeerimine on koodi organiseerimise meetod eraldiseisvateks osadeks, millel on selgelt määratletud liidesed.

See võimaldab arendajatel kiiresti luua rakendusi, mis on töökindlad ja hõlpsasti hooldatavad. Modulaarne programmeerimine vähendab ka koodi üldist keerukust, muutes selle silumise ja muutmise lihtsamaks.

Selles artiklis käsitleme modulaarse programmeerimise kontseptsiooni ja tarkvaramoodulite kasutamise eeliseid.

Modulaarse programmeerimise definitsioon

Modulaarne programmeerimine on tarkvaraarenduse lähenemisviis, mis keskendub koodi eraldamisele iseseisvateks ja vahetatavateks komponentideks, mida tuntakse moodulite või teekidena. Iga moodul sisaldab konkreetse ülesande täitmiseks vajalikku minimaalset koodikogust, mis võimaldab koodi taaskasutada nii rakenduse sees kui ka rakenduste vahel. Jagades ülesanded lõdvalt seotud mooduliteks, saab üksikuid osi arendada iseseisvalt, ilma et see mõjutaks süsteemi teisi osi. See muudab modulaarse programmeerimise populaarseks keerukate rakenduste jaoks, kus muudatused peavad aja jooksul kiiresti toimuma või kui on vaja koostööd teha mitme arendajaga.

Modulaarsel programmeerimisel on palju eeliseid, mistõttu on see paljudele arendusmeeskondadele atraktiivne valik. Esiteks muudab see sageli koodi lugemise ja hooldamise palju lihtsamaks, kuna kõik seotud funktsioonid on koondatud ühte kohta. Moodulid lahendavad ka levinud arendusprobleeme, nagu versioonide loomine ja levitamine, kuna igal moodulil on oma versiooninumber, mida saab seejärel värskendusi jälgida. Moodulid on kavandatud paindlikkust silmas pidades – nii et täiustuste tegemisel või funktsioonide lisamisel tuleb muuta ainult mõjutatud moodulit, mitte kirjutada nullist ümber suuri koodikogusid. Lõpuks kiirendab moodulite kasutamine projektide ajakava, kuna olemasolevaid lahendusi saab sageli kasutada selle asemel, et luua kõike nullist.

Modulaarse programmeerimise eelised

Modulaarne programmeerimine on tarkvaraarendustehnika, mis hõlmab koodi eraldamist eraldiseisvateks ja autonoomseteks mooduliteks. Moodulid koosnevad üksikutest väikestest funktsioonidest, mida saab hõlpsasti kasutada, uuesti kasutada, muuta või välja lülitada. Selle lähenemisviisi eelised või eelised ulatuvad paremast koodi loetavusest kuni skaleeritavuse, testitavuse ja teostatavuse kõrgema tasemeni.

Jagades funktsioonid erinevateks mooduliteks, lihtsustab modulaarne programmeerimine silumisprotsessi, kuna iga eraldiseisev üksus toimib teistest sõltumatult. See võimaldab arendajatel tuvastada võimalikud vead kiiremini ja lihtsamini, kuna need on keskendunud ühele alale. Moodulid soodustavad ka meeskonna koostööd, määrates erinevatele liikmetele projekti erinevaid aspekte; see tagab tõhusa töövoo ja kiirema kohaletoimetamise.

Modulaarse programmeerimise teine ​​eelis seisneb selle taaskasutamisvõimes; komponente saab uuesti kasutada teistes projektides, et vähendada kodeerimisaega ja -koormust mitme projekti puhul, mis nõuavad sarnaseid funktsioone. See nõuab vähem hooldust, kuna on juba olemasolev testitud kood, mida saab mujal kasutada – olemasoleva mooduli redigeerimine nullist täiesti uue kirjutamise asemel nõuab sageli arendajalt vähem pingutusi.

Lisaks kaasneb modulaarse programmeerimisega mastaapsus; uute funktsioonide lisamine või vanade eemaldamine ei nõua enam ulatuslikku ümberkirjutamist – lihtsalt redigeerige või asendage see, mis vajab parandamist oma moodulis, seejärel ühendage see uuesti teiste olemasolevate moodulitega, selle asemel, et investeerida rohkem aega, et kõike uuesti kirjutada. Lisaks soodustab moodulite kasutamine testitavust – arendajad saavad iga üksust iseseisvalt edasi arendada, ilma et peaksid muretsema, kuidas see testimisetappide või iteratsioonide ajal teisi osi mõjutab.
Üldiselt saavad seda paradigmat kasutavad praktikud kasu lühematest arendusaegadest, tagades samas programm tõhusus, usaldusväärsus ja laiendatavus läbi täpselt määratletud rühmade (moodulite) või üksikute üksuste, mis loovad programmi/rakenduse tervikuna

Modulaarse programmeerimise eelised

Modulaarne programmeerimine on programmeerimise tüüp, mis keskendub suure ja keeruka probleemi jagamisele väiksemateks, paremini juhitavateks komponentideks. See võimaldab programmeerijatel jagada oma koodi väikesteks sõltumatuteks mooduliteks, mida saab muuta, asendada ja uuesti kasutada, ilma et peaksid kogu programmi uuesti kirjutama. Modulaarsel programmeerimisel on mitmeid eeliseid, sealhulgas parem mastaapsus ja lihtsam hooldus. Uurime neid eeliseid lähemalt.

Lihtsam hooldus

Modulaarse programmeerimise abil ehitatud tarkvara haldamine on palju lihtsam võrreldes mittemodulaarse koodi hooldamisega. Kui kooditükk on kirjutatud modulaarselt, vastutab iga üksus ühe konkreetse töö tegemise eest, muutes tõrkeotsingu ja silumise palju lihtsamaks. See võib oluliselt vähendada käivitatavate testjuhtumite arvu, mis aitab säästa aega ja raha tarkvaraparanduste ja täiustustega tegelemisel.

Lisaks muudab moodulite kasutamine lihtsamaks nende sees loodud funktsioonide taaskasutamise, kuna neid saab sageli kasutada mitmes rakenduses või stsenaariumis, selle asemel, et neid iga kord vaja dubleerida. See tähendab, et tuleb teha vähem kodeerimistööd, kuna vajaduse korral saab terveid funktsioone teistesse koodiosadesse kopeerida.

Modulaarne programmeerimine sobib väga hästi ka grupikodeerimisprojektide jaoks, kuna erinevad liikmed saavad hõlpsasti valida erinevaid mooduleid ja töötada nende kallal eraldi, enne kui teine ​​liige või funktsioon neid lõpuks lõpptooteks ühendab. See võimaldab keerulisi tarkvararakendusi või veebisaite ehitada suhteliselt kiiresti, ilma et oleks vaja ühtegi programmeerijat, kellel on entsüklopeedilised teadmised iga projektiga seotud koodiaspekti kohta.

Parem loetavus

Andmete kapseldamisega suurendab modulaarne programmeerimine lähtekoodi loetavust. Selle põhjuseks on asjaolu, et kogu mittevajalik teave ja kood paigutatakse moodulisse, millele saab viidata, selle asemel, et seda liigselt lisada. Kui andmeid või teatud koodiosi kasutatakse kogu arendusprojekti jooksul palju, julgustab modulaarne programmeerimine arendajaid neid funktsioonideks jaotama, muutes need hõlpsamini mõistetavaks ja vajaduse korral kiiremaks redigeerimiseks.

Modulaarne programmeerimine suurendab loetavust ka muul viisil. Koodi erinevalt salvestamine võib projekti koodibaasi jaotistele viitamisel võimaldada täpsemaid silte ja kirjeldusi. Jaotades projekti korduvkasutatavateks mooduliteks, millele on lisatud kirjeldus, saate kiiresti leida teatud jaotised, ilma et peaksite lugema läbi mitut rida või terveid abstraheeritud kodeerimisjuhiste faile. Näiteks kui teil on andmetöötluse moodul, võite anda sellele nimeks "dataHandling", et saaksite enne kodeerimise tööruumi sisestamist teada, millele see viitab. Selline selgus aitab teistel arendajatel kiiresti mõista, kuidas programm lähtekoodi lugedes ja selles navigeerimisel töötab, mis parandab tarkvara kasutatavust kogu selle eluea jooksul.

Suurenenud korduvkasutatavus

Modulaarse programmeerimise üks peamisi eeliseid on suurem korduvkasutatavus. Modulaarne programmeerimine võimaldab teil eraldada programmi põhifunktsioonid ja kasutada neid mitmes teises programmis. See pakub uute tarkvaralahenduste loomisel suuremat paindlikkust, kuna saate luua programme kiiresti ja kulutõhusalt.

Moodulid on eraldiseisvad üksused, mis tähendab, et ühe muudatused ei mõjuta teisi mooduleid, kui see on õigesti kavandatud. See soodustab arendajate koostööd, kuna erinevad meeskonnad saavad töötada erinevate moodulitega samaaegselt ilma üksteise tööd segamata. Samuti vähendab see süsteemi vigade sissetoomise tõenäosust, võimaldades arendajatel keskenduda üksikutele komponentidele, ilma et nad peaksid muretsema nende koodibaasi hiilivate soovimatute probleemide pärast.

Modulaarse programmeerimise pakutav koodi korduvkasutatavus võimaldab ka ühtsemaid arendusaegu ja prognoositavamaid projektitulemusi, kuna arendajad saavad uue tarkvara loomiseks tugineda juba olemasolevatele koodibaasidele. Suurendades tõhusust korduvkasutatavuse kaudu, saavad arendusmeeskonnad tõsta oma üldist tootlikkust ja säästa väärtuslikke tunde muude ülesannete või projektide jaoks.

Parem koodikvaliteet

Modulaarsel programmeerimisel on mitmeid olulisi eeliseid, kuid üks, mis sageli kõige enam silma paistab, on parem koodikvaliteet. Moodulite abil saab koodi kirjutada organiseeritumalt ja struktureeritumalt, muutes koodi hõlpsamini mõistetavaks ja loetavaks. Eelkõige lihtsustab modulaarne programmeerimine koos koodi korraliku kommenteerimisega olemasolevate programmide värskendamist ja silumist, kuna need on paremini dokumenteeritud. Moodulite kasutamine välistab ka üleliigse kodeerimise, mis võib aidata vältida vigu, kuna programmis kasutatakse ainult ühte konkreetset funktsiooni. Väiksemate funktsioonide kirjutamine koos selgete individuaalsete kohustustega vähendab ka programmi vigade hulka, kui suuri programme restruktureeritakse nõuete muudatuste või testimise käigus avastatud vigade tõttu. Üldiselt võimaldavad need kooditäiustused projektide jaoks pikemaajalist hooldatavust ja kulude kokkuhoidu ning lõppkasutajate jaoks kvaliteetsemaid tulemusi.

Vähendatud keerukus

Modulaarse programmeerimise kasutamine võib tarkvaraarenduse keerukust vähendada, jagades selle eraldi komponentideks. Iga komponent muutub programmis mooduliks, mis esindab iseseisvat juhiste kogumit, mida saab hõlpsasti testida ja hinnata. See aitab arendajatel probleemist paremini aru saada ja keskenduda korraga ühele komponendile, muutes silumise ja vajaduse korral kohandamise lihtsamaks. Probleemi väiksemateks tükkideks jagades saavad arendajad töötada kiiremini ja tõhusamalt, võimaldades nii kiiremaid arendustsükleid kui ka paremat koodikvaliteeti. Modulaarne programmeerimine võimaldab ka koodi taaskasutamist, kus ühte komponenti saab kasutada mitmes projektis, säästes arendustsüklite ajal märkimisväärselt aega. Lisaks muudab modulaarne programmeerimine meeskondade jaoks lihtsamaks ülesannete jaotamise ja tõhusama koostöö, kuna igaüks töötab ühe jagatud projekti asemel oma "moodulite" kallal.

Levinud modulaarse programmeerimise tehnikad

Modulaarne programmeerimine on teatud tüüpi tarkvaraarenduse metoodika, mille puhul kood segmenteeritakse eraldiseisvateks sõltumatuteks komponentideks, millest igaüks täidab oma spetsiifilist ülesannet. Selline programmeerimisvorm võimaldab lihtsamat hooldust ja paindlikkust, kuna üksikuid komponente saab teistes rakendustes uuesti kasutada. Selles jaotises käsitleme kõige levinumaid modulaarses programmeerimises kasutatavaid tehnikaid.

Objektorienteeritud programmeerimine

Objektorienteeritud programmeerimine (OOP) on kaasaegne modulaarne programmeerimine, mis kasutab objekte lähtekoodi struktureerimiseks ja pakub arendusele korduvkasutatavat lähenemist. Objektid sisaldavad funktsioone ja andmeid, mida nimetatakse atribuutideks, mis võivad programmi täitmiseks üksteisega suhelda. OOP-i peamine eelis on koodi taaskasutatavus; objektid kirjutatakse üks kord ja neid kasutatakse mitmes programmis. Levinud OOP tehnikad hõlmavad kapseldamist, pärimist ja polümorfismi.

Kapseldamine võimaldab objektidel oma andmeid turvaliselt salvestada; see piirab juurdepääsu süsteemi muudest osadest. Selle asemel, et muuta objekti muutujaid otse välise koodiga, pakub kapseldamine kontrollitud interaktsiooni kindlaksmääratud meetodite või funktsioonide kaudu. Pärimine võimaldab objektidel tuletada funktsioone põhiobjektist, nii et te ei pea sama funktsiooni ikka ja jälle kirjutama. Polümorfism pakub objektidele meetodeid, millele on juurdepääsetav sama nimega, kuid erinevad teostused olenevalt sellest, kuidas neid konkreetses programmi kontekstis kasutatakse.

Need on vaid mõned kaasaegsed tehnikad, mis on seotud objektorienteeritud programmeerimisega; Seal on rohkem teisi, nagu abstraktsioon, modulaarsus ja metaprogrammeerimine, mis muudavad selle populaarseks tarkvaradisaini järjepidevust otsivate arendajate seas.

Protseduuriline programmeerimine

Protseduuriline programmeerimine on kõige levinum modulaarse programmeerimise tüüp. See kasutab ülalt-alla korraldust, mis tähendab, et see algab probleemide laiaulatusliku ülevaatega ja seejärel jaotab need järk-järgult. Protseduurilises programmeerimises luuakse moodulid kooditükkidest, mis täidavad ülesannet või lahendavad probleemi. Üldiselt töötatakse programme välja lineaarselt, kusjuures iga protsessi käsitlemiseks kasutatakse algoritme. Moodulid saab kasutada mitu korda ja selle asemel, et sama koodi uuesti ümber kirjutada, võivad koodi erinevad osad vajadusel juba olemasoleva mooduli elemente kutsuda. See mitte ainult ei säästa arendusaega, vaid teeb arendajatele ka silumise ja hoolduse palju lihtsamaks.

Funktsionaalne programmeerimine

Funktsionaalne programmeerimine on tehnika, mis jagab programmi funktsioonideks. Funktsioonid on isoleeritud kooditükid, mis saavad sisendi, sooritavad toimingu ja tagastavad tulemuse. Nende programmide olekuid ega andmeid ei muudeta, mistõttu on neid aja jooksul lihtne testida ja hooldada. See muudab funktsionaalsete moodulite silumise lihtsamaks kui suuremate moodulite puhul, kuna koodis on vähem liikuvaid osi. Standardiseeritud programmeerimisviisiga saab kiiresti saavutada stabiilseid ja usaldusväärseid tulemusi.

Funktsionaalne programmeerimine julgustab ka arendajaid vaatama probleeme "kõigepealt abstraktsiooniga". Programmeerija alustab parameetritega funktsioonide loomisest, mida nad saavad arendustsüklis liikudes ja lahendusi täiustades muuta. See lähenemine teeb lihtsaks selliste komponentide loomise, mida saab mitmes projektis taaskasutada, ning toetab paljusid erinevaid stsenaariume, ilma et oleks vaja koodi iga kord täiesti nullist ümber kirjutada.

Funktsionaalse programmeerimise kasutamise eelised moodultarkvara kujundamisel on programmide testimise hõlbustamine, jagades need väikesteks tükkideks, mitmekülgne, kuna saate kombineerida funktsioone erinevate ülesannete jaoks, kiired arendustsüklid, kuna programmikoodi jaoks on vaja vähem hooldust, korduvkasutatavad komponendid te ei pea iga kord uusi looma ja lõpuks suurendate jõudlust, paralleelses vajaduse korral funktsioonitoimingud mitme lõimega samaaegselt.

Modulaarse programmeerimise väljakutsed

Modulaarsel programmeerimisel ehk programmeerimisülesannete väiksemateks mooduliteks jagamisel on omad väljakutsed. Need väljakutsed võivad hõlmata (kuid mitte ainult) nimede määramist, moodulitevaheliste liideste loomist ja mooduli korduvkasutamise ja korrektse testimise tagamist. Eduka programmi loomiseks peate mõistma kaasnevaid keerukust ja neid väljakutseid hõlpsalt läbima. Arutleme mõningate levinumate moodulprogrammeerimisega seotud väljakutsete üle.

Silumine

Detsentraliseeritud moodulite silumine võib olla suur väljakutse. Kuna tarkvara on jagatud mitmeks osaks, võib üksikute komponentide testimine, tuvastamine ja vigade parandamine olla aeganõudev. Veelgi enam, kuna komponendid peavad üksteisega suhtlema, nõuab see sügavat arusaamist sellest, kuidas kõik liikuvad osad kokku sobivad.

Kui lähtekood on kirjutatud ilma selle analooge hoolikalt kaalumata, on silumine keerulisem ja aeganõudvam kui traditsioonilised silumistehnikad. Näiteks kui modulaarne programmeerimine toob kaasa üleliigse väljundi erinevates moodulites, mida on raske eraldi siluda, kuna see sõltub teistest komponentidest, siis tuleb muudatusi teha tarkvara erinevates osades korraga, vastasel juhul ei testita neid kunagi täielikult.

Teine tegur, mis muudab modulaarse programmeerimise silumisel raskusi, on versioonikontroll, kuna vigu parandatakse ja muudatusi rakendatakse pidevalt uusi versioone. Oluline on jälgida, milline iga mooduli versioon parajasti töötab, et seda saaks hõlpsasti tagasi võtta, kui ilmnevad veast tingitud taandarengud või muud ootamatud kõrvalmõjud. Kokkuvõttes nõuab moodulprogrammide tõhus silumine suurt tähelepanu detailidele ja pidevat jälgimist igas arendusfaasis.

Testimine

Tarkvaramooduleid testitakse eraldi enne nende integreerimist põhirakendusse. See lähenemine on eriti kasulik siis, kui süsteem on väga keeruline, kuna see aitab tuvastada vigu, mis võivad esineda ühes moodulis, ilma et see mõjutaks programmi teiste osade täitmist.

Testimismoodulid võivad nõuda teatud teadmiste taset ja võimalike probleemide tuvastamisel tuleb arvestada mitmete väljakutsetega. Ilma nõuetekohase testimiseta võivad need avastamata vead põhjustada juhuslikke tõrkeid ja isegi tekitada keerulisi vigu, mida võib olla raske tuvastada ja parandada.

On oluline, et kõigi levitatud moodulite ja kõigi nendevaheliste andmesõltuvuste jaoks oleksid saadaval konkreetsed testjuhtumid, et arendajatel ei oleks võimalik moodulit või andmestruktuuri kogemata rikkuda või muuta, ilma selle funktsionaalsust või eesmärki mõistmata. Samuti on oluline, et arendajad tuvastaksid nõuete muudatused võimalikult kiiresti, kuna see võib lühendada silumiseks kuluvat aega. Testimine peaks keskenduma ka jõudlusele, skaleeritavusele, turvalisusele, teisaldatavusele, kasutatavusele ja vajadusel ressurssidele. Kui süsteem on modulaarse programmeerimisega tõhusalt välja töötatud, ei tohiks ideaaljuhul olla moodulite vahel ootamatuid sõltuvusi, mis võivad põhjustada konflikte või konflikte seotud funktsioonide vahel.

dokumentatsioon

Tarkvaramoodulid nõuavad kaasasolevat dokumentatsiooni, et selgitada, kuidas moodul töötab ja kuidas see suhtleb süsteemi teiste komponentidega. See võib olla üsna tülikas ja aeganõudev, eriti kui teie koodibaas kasvab. Kuigi automatiseeritud protsessid võivad aidata, ei suuda need siiski koguda kõiki vajalikke teadmisi ja arusaamist teie tarkvarast. Seetõttu on kõigi komponentide korrektne koostoimimine ja kasutajatele piisavalt üksikasjalikud juhised vajalik kvalifitseeritud käsitsitöö. Ebaõigest või mittetäielikust teabest põhjustatud vigade vältimiseks on oluline, et teie dokumentatsioon oleks ajakohane. Lisaks võib uute arendajate projekti kaasamine nõuda rohkem jõupingutusi, kuna nad peavad tutvuma olemasolevate moodulitega, selle asemel et keskenduda ainult oma väikesele ülesandele.

Sõltuvad

Üks peamisi väljakutseid, mis on seotud moodulprogrammeerimisprojektide kallal töötamisega, on sõltuvused. Pole harvad juhud, kui moodul nõuab õigeks toimimiseks teise mooduli struktuure ja meetodeid. Samuti on oluline, et teistes moodulites tehtud muudatused ei oleks vastuolus olemasolevate moodulitega ega katkestaks sõltuvaid mooduleid.

Seetõttu muutub tarkvara arendamisel kriitiliseks sõltuvuste õige tuvastamine, haldamine ja organiseerimine. Siltide, siltide ja nõuetekohase dokumentatsiooni nõuetekohane kasutamine aitab tagada, et iga uue lisatud funktsiooniga arvestatakse kõigis teistes sõltuvates moodulites.

Projektides, mis hõlmavad mitut inseneri, kes töötavad eraldi komponentide kallal, mis kõik sõltuvad üksteisest, on oluline, et meeskonnal oleks ühine arusaam, et koodide ühendamisel ei tekiks arusaamatusi ega konflikte. See kehtib eriti siis, kui erinevad arendajad töötavad eraldi koodibaasidel, mis kasutavad jagatud sõltuvusi või teeke – kuna kõik muudatused peavad olema arendajate vahel hoolikalt kooskõlastatud ja enne juurutamist testitud, et vältida klientide võimalikke katkestusi.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et modulaarne programmeerimine on tõhus viis suuremate tarkvaraprojektide arendamiseks. See on sisuliselt koodi jaotus erinevateks hallatavateks komponentideks, millega saab iseseisvalt töötada ja mida saab kasutada teiste programmide koostamisel. Modulaarsel programmeerimisel on palju eeliseid – see lihtsustab silumist ja hooldust, vähendab arendusaega, muudab taaskasutamise lihtsamaks, soodustab kodeerijate vahelist koostööd ja meeskonnatööd ning võimaldab kasutada platvormidevahelisi kodeerimistehnikaid. Koos kõigi oma eelistega tasub moodulprogrammeerimist järgmise tarkvaraprojekti kavandamisel kindlasti kaaluda.

Tere, mina olen Kim, ema ja stop-motioni entusiast, kellel on meedialoome ja veebiarenduse taust. Mul on tohutu kirg joonistamise ja animatsiooni vastu ning nüüd sukeldun pea ees stop-motion maailma. Oma blogiga jagan teiega oma õpitut.