Modulinis programavimas: kas tai yra ir kokie yra programinės įrangos modulių pranašumai

pagal kim Atnaujinta: Liepa 6, 2022

Modulinis programavimas yra kodo suskirstymo į atskiras dalis su aiškiai apibrėžtomis sąsajomis technika.

Tai leidžia kūrėjams greitai sukurti patikimas ir lengvai prižiūrimas programas. Modulinis programavimas taip pat sumažina bendrą kodo sudėtingumą, todėl jį lengviau derinti ir modifikuoti.

Šiame straipsnyje aptarsime modulinio programavimo sampratą ir programinės įrangos modulių naudojimo privalumus.

Modulinio programavimo apibrėžimas

Modulinis programavimas yra programinės įrangos kūrimo metodas, kuriame pagrindinis dėmesys skiriamas kodo atskyrimui į savarankiškus ir keičiamus komponentus, vadinamus moduliais arba bibliotekomis. Kiekviename modulyje yra minimalus kodo kiekis, reikalingas konkrečiai užduočiai atlikti, todėl kodą galima pakartotinai naudoti programoje, taip pat įvairiose programose. Padalijus užduotis į laisvai susietus modulius, atskiras dalis galima kurti savarankiškai, nepažeidžiant kitų sistemos dalių. Dėl to modulinis programavimas yra populiarus sudėtingose ​​programose, kur laikui bėgant pokyčiai turi įvykti greitai arba jei reikia kelių kūrėjų bendradarbiavimo.

Modulinio programavimo privalumai yra daug, todėl tai yra patrauklus pasirinkimas daugeliui kūrėjų komandų. Pirma, tai dažnai daro kodą daug paprasčiau skaityti ir prižiūrėti, nes visos susijusios funkcijos yra išdėstytos vienoje vietoje. Moduliai taip pat sprendžia įprastas kūrimo problemas, tokias kaip versijų kūrimas ir platinimas, nes kiekvienas modulis turi savo versijos numerį, kurį vėliau galima stebėti, ar nėra naujinimų. Moduliai sukurti atsižvelgiant į lankstumą – taigi, kai atliekami patobulinimai ar pridedamos funkcijos, reikia pakeisti tik paveiktą modulį, o ne perrašyti didelius kodo sluoksnius nuo nulio. Galiausiai modulių naudojimas pagreitina projektų terminus, nes dažnai galima naudoti esamus sprendimus, kad viskas būtų sukurta nuo nulio.

Modulinio programavimo privalumai

Modulinis programavimas yra programinės įrangos kūrimo technika, kuri apima kodo atskyrimą į atskirus ir autonominius modulius. Moduliai sudaryti iš atskirų mažų funkcijų, kurias galima lengvai naudoti, pakartotinai naudoti, modifikuoti arba išjungti. Šio metodo privalumai arba pranašumai svyruoja nuo geresnio kodo skaitomumo iki aukštesnio mastelio, testavimo ir pagrįstumo lygio.

Atskirdamas funkcijas į skirtingus modulius, modulinis programavimas supaprastina derinimo procesą, nes kiekvienas atskiras blokas veikia nepriklausomai nuo kitų. Tai leidžia kūrėjams greičiau ir lengviau nustatyti galimas klaidas, nes jos sutelkiamos į vieną sritį. Moduliai taip pat skatina komandinį bendradarbiavimą, priskirdami skirtingus projekto aspektus skirtingiems nariams; tai užtikrina efektyvią darbo eigą ir greitesnį pristatymo greitį.

Kitas modulinio programavimo pranašumas yra galimybė jį naudoti pakartotinai; komponentai gali būti vėl naudojami kituose projektuose, siekiant sumažinti kodavimo laiką ir pastangas keliems projektams, kuriems reikia panašių funkcijų. Tam reikia mažiau priežiūros, nes jau yra išbandytas kodas, kurį galima panaudoti kitur – norint redaguoti esamą modulį, o ne parašyti visiškai naują nuo nulio, kūrėjui dažnai reikia mažiau pastangų.

Be to, su moduliniu programavimu atsiranda mastelio keitimas; naujų funkcijų pridėjimas ar senų pašalinimas nebereikalauja didelio perrašymo – tiesiog redaguokite arba pakeiskite tai, ką reikia pataisyti savo modulyje, tada vėl susiekite su kitais esamais moduliais, užuot investuodami daugiau laiko perrašydami viską iš naujo. Be to, modulių naudojimas skatina testavimą – kūrėjai gali kurti kiekvieną įrenginį atskirai, nesijaudindami, kaip tai paveiks kitas dalis bandymo etapų ar iteracijų metu.
Apskritai šią paradigmą taikantys specialistai gauna naudos iš trumpesnio kūrimo laiko, tuo pačiu užtikrinant programa efektyvumas, patikimumas ir išplečiamumas per tiksliai apibrėžtas grupes (modulius) arba atskirus vienetus, kurie kartu sukuria visą programą / taikomąją programą

Modulinio programavimo privalumai

Modulinis programavimas – tai programavimo tipas, kurio tikslas – didelės sudėtingos problemos skaidymas į mažesnius, lengviau valdomus komponentus. Tai leidžia programuotojams padalyti savo kodą į mažus, nepriklausomus modulius, kuriuos galima pakeisti, pakeisti ir pakartotinai naudoti neperrašant visos programos. Modulinis programavimas turi keletą privalumų, įskaitant geresnį mastelį ir lengvesnę priežiūrą. Panagrinėkime šiuos pranašumus toliau.

Lengvesnė priežiūra

Prižiūrėti programinę įrangą, sukurtą naudojant modulinį programavimą, yra daug lengviau, palyginti su nemodulinio kodo priežiūra. Kai kodo dalis rašoma moduliniu būdu, kiekvienas padalinys yra atsakingas už vienos konkrečios užduoties atlikimą, todėl trikčių šalinimas ir derinimas yra daug lengviau. Tai gali labai sumažinti bandomųjų atvejų, kuriuos reikia paleisti, skaičių, o tai gali padėti sutaupyti laiko ir pinigų, kai reikia taisyti ir tobulinti programinę įrangą.

Be to, naudojant modulius lengviau pakartotinai panaudoti juose sukurtas funkcijas, nes dažnai juos galima naudoti keliose programose ar scenarijuose, o ne dubliuoti kiekvieną kartą, kai jų prireikia. Tai reiškia, kad reikia atlikti mažiau kodavimo darbų, nes prireikus visas funkcijas galima nukopijuoti į kitas kodo dalis.

Modulinis programavimas taip pat puikiai tinka grupiniams kodavimo projektams, nes skirtingi nariai gali lengvai pasirinkti skirtingus modulius ir dirbti su jais atskirai, kol galiausiai juos sujungia į galutinį produktą kitas narys arba funkcija. Tai leidžia palyginti greitai sukurti sudėtingas programinės įrangos programas arba svetaines, nereikalaujant nė vieno programuotojo, turinčio enciklopedinių žinių apie kiekvieną projekte dalyvaujančio kodo aspektą.

Patobulintas skaitomumas

Įtraukus duomenis, modulinis programavimas padidina šaltinio kodo skaitomumą. Taip yra todėl, kad bet kokia nereikalinga informacija ir kodas įdedami į modulį, į kurį galima kreiptis, o ne būti įtraukiami pertekliškai. Kai kūrimo projekte intensyviai naudojami duomenys arba tam tikros kodo dalys, modulinis programavimas skatina kūrėjus suskirstyti juos į funkcijas, kad būtų lengviau suprasti ir prireikus greičiau redaguoti.

Modulinis programavimas padidina skaitomumą ir kitu būdu. Išsaugojus kodą kitaip, nurodant projekto kodų bazės skyrius galima naudoti konkretesnes etiketes ir aprašymus. Suskaidžius projektą į daugkartinio naudojimo modulius, pažymėtus aprašymu, galima greitai rasti tam tikras dalis, nereikia skaityti kelių eilučių ar ištisų abstrahuotų kodavimo instrukcijų failų. Pavyzdžiui, jei turite duomenų tvarkymo modulį, galite jį pavadinti „dataHandling“, kad žinotumėte, ką jis nurodys net prieš įvesdami jį į kodavimo darbo sritį. Toks aiškumas padeda kitiems kūrėjams greitai suprasti, kaip programa veikia skaitant ir naršant šaltinio kodą, o tai pagerina programinės įrangos naudojimą per visą jos veikimo laiką.

Padidintas pakartotinis naudojimas

Vienas iš pagrindinių modulinio programavimo pranašumų yra didesnis pakartotinis naudojimas. Modulinis programavimas leidžia išskirti pagrindines programos funkcijas ir naudoti jas keliose kitose programose. Tai suteikia daugiau lankstumo kuriant naujus programinės įrangos sprendimus, nes galite greitai ir ekonomiškai kurti programas.

Moduliai yra atskiri vienetai, o tai reiškia, kad bet kokie vieno modulio pakeitimai neturės įtakos kitiems moduliams, jei jie bus tinkamai suprojektuoti. Tai skatina kūrėjų bendradarbiavimą, nes skirtingos komandos gali vienu metu dirbti su skirtingais moduliais, netrukdydamos viena kitos darbui. Tai taip pat sumažina klaidų įvedimo į sistemą tikimybę, nes kūrėjai gali sutelkti dėmesį į atskirus komponentus, nesijaudindami dėl nenumatytų problemų, kurios įsiskverbia į jų kodų bazę.

Modulinio programavimo suteikiamas kodo pakartotinis naudojimas taip pat leidžia nuoseklesnius kūrimo terminus ir nuspėjamus projekto rezultatus, nes kūrėjai gali remtis jau esamomis kodų bazėmis kurdami naują programinę įrangą. Didindamos efektyvumą per daugkartinį naudojimą, kūrimo komandos gali padidinti bendrą produktyvumą ir sutaupyti vertingų valandų kitoms užduotims ar projektams.

Pagerinta kodo kokybė

Modulinis programavimas turi keletą pagrindinių privalumų, tačiau dažniausiai išsiskiria patobulinta kodo kokybė. Naudojant modulius, kodas gali būti parašytas labiau organizuotu ir struktūrizuotu būdu, todėl kodą lengviau suprasti ir skaityti. Visų pirma, derinant su tinkamu kodo komentavimu, modulinis programavimas palengvina esamų programų atnaujinimą ir derinimą, nes jos yra geriau dokumentuotos. Modulių naudojimas taip pat pašalina perteklinį kodavimą, kuris gali padėti išvengti klaidų, nes visoje programoje bus naudojama tik viena konkrečios funkcijos versija. Mažesnių funkcijų rašymas su aiškia individualia atsakomybe taip pat sumažina programoje įvedamų klaidų skaičių, kai didelės programos pertvarkomos dėl reikalavimų pasikeitimų ar testavimo metu aptiktų klaidų. Apskritai šie kodo patobulinimai leidžia užtikrinti ilgalaikę priežiūrą ir sutaupyti projektų sąnaudas, o galutiniams vartotojams – aukštesnės kokybės rezultatus.

Sumažintas sudėtingumas

Naudojant modulinį programavimą galima sumažinti programinės įrangos kūrimo sudėtingumą, suskaidžius ją į atskirus komponentus. Kiekvienas komponentas tampa programos moduliu, vaizduojančiu savarankišką instrukcijų rinkinį, kurį galima lengvai išbandyti ir įvertinti. Tai padeda kūrėjams geriau suprasti problemą ir sutelkti dėmesį į vieną komponentą vienu metu, todėl lengviau derinti ir prireikus koreguoti. Suskaidydami problemą į mažesnes dalis, kūrėjai gali dirbti greičiau ir efektyviau, o tai leidžia greičiau kurti kūrimo ciklus ir pagerinti kodo kokybę. Modulinis programavimas taip pat leidžia pakartotinai naudoti kodą, kai vienas komponentas gali būti naudojamas keliuose projektuose, sutaupant daug laiko per kūrimo ciklus. Be to, modulinis programavimas leidžia komandoms lengviau skaidyti užduotis ir efektyviau bendradarbiauti, nes kiekvienas dirba su savo „moduliais“, o ne tik vienu bendru projektu.

Įprasti modulinio programavimo metodai

Modulinis programavimas yra programinės įrangos kūrimo metodologijos tipas, kai kodas yra segmentuojamas į atskirus, nepriklausomus komponentus, kurių kiekvienas atlieka savo specifinę užduotį. Ši programavimo forma suteikia lengvesnę priežiūrą ir lankstumą, nes atskiri komponentai gali būti pakartotinai naudojami kitose programose. Šiame skyriuje apžvelgsime dažniausiai naudojamus modulinio programavimo būdus.

Objektinis programavimas

Objektinis programavimas (OOP) yra modernus modulinio programavimo tipas, kuris naudoja objektus šaltinio kodo struktūrai ir daugkartiniam kūrimo metodui. Objektuose yra funkcijų ir duomenų, vadinamų atributais, kurie gali sąveikauti vienas su kitu vykdant programą. Pagrindinis OOP privalumas yra pakartotinis kodo panaudojimas; objektai rašomi vieną kartą ir naudojami keliose programose. Įprasti OOP metodai apima inkapsuliavimą, paveldėjimą ir polimorfizmą.

Inkapsuliavimas leidžia objektams saugiai saugoti savo duomenis; tai riboja prieigą iš kitų sistemos dalių. Užuot tiesiogiai keičiant objekto kintamuosius išoriniu kodu, inkapsuliavimas užtikrina kontroliuojamą sąveiką naudojant nurodytus metodus ar funkcijas. Paveldėjimas leidžia objektams išvesti ypatybes iš pirminio objekto, todėl jums nereikės nuolat rašyti tos pačios funkcijos. Polimorfizmas suteikia objektams metodus, pasiekiamus tuo pačiu pavadinimu, bet skirtingais įgyvendinimais, atsižvelgiant į tai, kaip jie naudojami konkrečiame programos kontekste.

Tai tik keletas šiuolaikinių metodų, susijusių su objektiniu programavimu; Yra ir daugiau kitų, tokių kaip abstrakcija, moduliškumas ir metaprogramavimas, dėl kurių jis populiarus tarp kūrėjų, ieškančių programinės įrangos dizaino nuoseklumo.

Procedūrinis programavimas

Procedūrinis programavimas yra labiausiai paplitęs modulinio programavimo tipas. Ji naudoja iš viršaus į apačią vykdomą organizavimą, o tai reiškia, kad pradedama nuo plačios problemų apžvalgos, o vėliau jas palaipsniui išskaido. Procedūrinio programavimo metu moduliai kuriami iš kodo dalių, kurios atlieka užduotį arba išsprendžia problemą. Paprastai programos kuriamos linijiniu būdu, kiekvienam procesui tvarkyti naudojami algoritmai. Moduliai gali būti naudojami kelis kartus ir užuot perrašę tą patį kodą iš naujo, skirtingos kodo dalys gali prireikus iškviesti jau esamo modulio elementus. Taip ne tik sutaupoma kūrimo laiko, bet ir kūrėjams daug lengviau derinti ir prižiūrėti.

Funkcinis programavimas

Funkcinis programavimas yra technika, kuri suskaido programą į funkcijas. Funkcijos yra atskiros kodo dalys, kurios gauna įvestį, atlieka veiksmą ir grąžina rezultatą. Šiose programose nekeičiama būsena ar duomenys, todėl jas lengva išbandyti ir prižiūrėti laikui bėgant. Dėl to funkcinius modulius lengviau derinti nei didesnius modulius, nes kode yra mažiau judančių dalių. Naudojant standartizuotą programavimo būdą galima greitai pasiekti stabilių ir patikimų rezultatų.

Funkcinis programavimas taip pat skatina kūrėjus žvelgti į problemas taikant „pirmiausia abstrakcija“ metodą. Programuotojas pradeda kurdamas parametrizuotas funkcijas, kurias gali modifikuoti eidamas per savo kūrimo ciklą ir tobulindamas sprendimus. Šis metodas leidžia lengvai sukurti komponentus, kurie gali būti pakartotinai naudojami keliuose projektuose, taip pat palaiko daugybę skirtingų scenarijų, nereikia kiekvieną kartą visiškai perrašyti kodo nuo nulio.

Funkcinio programavimo naudojimo modulinės programinės įrangos projektavimui pranašumai yra tai, kad programas lengviau išbandyti suskaidant jas į mažas dalis, universalumas, nes galite derinti funkcijas įvairioms užduotims atlikti, greiti kūrimo ciklai, nes programos kodui reikia mažiau priežiūros, daugkartiniai komponentai, Jums nereikia kiekvieną kartą kurti naujų, o galiausiai padidinkite našumą, prireikus lygiagrečiuodami funkcijų operacijas keliose gijose vienu metu.

Modulinio programavimo iššūkiai

Modulinis programavimas arba programavimo užduočių suskaidymas į mažesnius modulius turi savo iššūkių. Šie iššūkiai gali apimti, bet tuo neapsiribojant, pavadinimų suteikimą, sąsajų tarp modulių kūrimą ir užtikrinimą, kad modulį būtų galima naudoti pakartotinai ir jis būtų tinkamai išbandytas. Norėdami sukurti sėkmingą programą, turite suprasti su ja susijusius sudėtingumus ir lengvai įveikti šiuos iššūkius. Aptarkime kai kuriuos dažniausiai pasitaikančius iššūkius, susijusius su moduliniu programavimu.

Debugging

Decentralizuotų modulių derinimas gali būti didžiulis iššūkis. Dėl to, kad programinė įranga yra padalinta į kelias dalis, atskirų komponentų klaidų tikrinimas, nustatymas ir taisymas gali užtrukti daug laiko. Be to, kadangi komponentai turi sąveikauti vienas su kitu, reikia giliai suprasti, kaip visos judančios dalys dera tarpusavyje.

Jei šaltinio kodas parašytas atidžiai neatsižvelgiant į jo atitikmenis, derinimas bus sunkesnis ir užims daug laiko nei naudojant tradicinius derinimo metodus. Pavyzdžiui, jei dėl modulinio programavimo atsiranda perteklinė išvestis skirtinguose moduliuose, kuriuos sunku derinti atskirai dėl priklausomybės nuo kitų komponentų, modifikacijos turi būti atliekamos skirtingose ​​programinės įrangos dalyse iš karto, kitaip jos niekada nebus visiškai išbandytos.

Kitas veiksnys, kuris apsunkina modulinio programavimo derinimo procesą, yra versijų kontrolė, nes nuolat išleidžiamos naujos versijos, kai ištaisomos klaidos ir įgyvendinami pakeitimai. Svarbu sekti, kuri kiekvieno modulio versija šiuo metu veikia, kad ją būtų galima lengvai grąžinti atgal, jei atsiranda regresijos ar kitų netikėtų šalutinių poveikių dėl klaidingo kodo. Apibendrinant, norint efektyviai derinti modulines programas, reikia skirti daug dėmesio detalėms ir nuolat stebėti kiekvieną kūrimo etapą.

Testavimas

Programinės įrangos moduliai testuojami atskirai prieš integruojant juos į pagrindinę programą. Šis metodas yra ypač naudingas, kai sistema yra labai sudėtinga, nes padeda nustatyti klaidas, kurios gali būti viename modulyje, nedarant įtakos kitų programos dalių vykdymui.

Testavimo moduliams gali prireikti tam tikro lygio žinių, o norint nustatyti galimas problemas, reikia atsižvelgti į keletą iššūkių. Be tinkamo testavimo šios neaptiktos klaidos gali sukelti atsitiktinius gedimus ir netgi sukurti sudėtingų klaidų, kurias gali būti sunku aptikti ir ištaisyti.

Labai svarbu turėti konkrečius visų paskirstytų modulių ir visų duomenų priklausomybių tarp jų testavimo atvejus, kad kūrėjai negalėtų netyčia sulaužyti ar modifikuoti modulio ar duomenų struktūros nesuvokdami jų funkcijų ar paskirties. Taip pat svarbu, kad kūrėjai kuo greičiau nustatytų bet kokius reikalavimų pakeitimus, nes tai gali sutrumpinti derinimo laiką. Testavimas taip pat turėtų būti sutelktas į našumą, mastelį, saugumą, perkeliamumą, tinkamumą naudoti ir, jei reikia, išteklius. Kai sistema buvo sukurta efektyviai naudojant modulinį programavimą, idealiu atveju neturėtų būti netikėtų modulių priklausomybių, dėl kurių gali kilti konfliktų arba konfliktų tarp susijusių funkcijų.

Dokumentacija

Programinės įrangos moduliams reikia pridedamų dokumentų, paaiškinančių, kaip modulis veikia ir kaip jis sąveikauja su kitais sistemos komponentais. Tai gali būti gana sudėtinga ir atimti daug laiko, ypač kai jūsų kodų bazė auga. Nors automatizuoti procesai gali padėti, vis tiek mažai tikėtina, kad jie perims visas reikiamas žinias ir supras apie jūsų programinę įrangą. Todėl norint užtikrinti, kad visi komponentai tinkamai sąveikautų ir naudotojai turėtų pakankamai išsamias instrukcijas, reikalingas kvalifikuotas rankų darbas. Labai svarbu, kad jūsų dokumentai būtų nuolat atnaujinami, kad būtų išvengta klaidų, kurias sukelia neteisinga arba neišsami informacija. Be to, įtraukiant naujus kūrėjus į projektą gali prireikti daugiau pastangų, nes jie turi susipažinti su esamais moduliais, užuot sutelkę dėmesį tik į savo nedidelę užduotį.

Priklausomybės

Vienas iš pagrindinių iššūkių, susijusių su darbu su modulinio programavimo projektais, yra priklausomybės. Neretai moduliui reikia struktūrų ir metodų iš kito modulio, kad jis tinkamai veiktų. Taip pat svarbu, kad pakeitimai, atlikti kituose moduliuose, neprieštarautų esamiems moduliams arba nesulaužytų priklausomų modulių.

Dėl šios priežasties tinkamas priklausomybių nustatymas, valdymas ir organizavimas tampa labai svarbūs kuriant programinę įrangą. Tinkamas etikečių, žymų ir tinkamo dokumentacijos naudojimas gali padėti užtikrinti, kad kiekviena nauja pridėta funkcija būtų atsižvelgta į visus kitus susijusius modulius.

Projektuose, kuriuose dalyvauja keli inžinieriai, dirbantys su atskirais komponentais, kurie priklauso vienas nuo kito, svarbu, kad komanda turėtų bendrą supratimą, kad nebūtų nesusipratimų ar konfliktų sujungiant kodą. Tai ypač aktualu, kai skirtingi kūrėjai dirba atskirai su kodų bazėmis, kurios naudoja bendrai naudojamas priklausomybes arba bibliotekas, nes visi pakeitimai turi būti kruopščiai suderinti tarp kūrėjų ir išbandyti prieš įdiegiant, kad klientai nesukeltų galimų problemų.

Išvada

Apibendrinant galima pasakyti, kad modulinis programavimas yra efektyvus būdas kurti didesnius programinės įrangos projektus. Iš esmės tai yra kodo suskirstymas į skirtingus, valdomus komponentus, su kuriais galima dirbti savarankiškai ir kuriais galima pasinaudoti kuriant kitas programas. Modulinis programavimas turi daug privalumų – jis supaprastina derinimą ir priežiūrą, sumažina kūrimo laiką, paprastina pakartotinį naudojimą, skatina programuotojų bendradarbiavimą ir komandinį darbą bei leidžia naudoti kelių platformų kodavimo metodus. Kuriant kitą programinės įrangos projektą, tikrai verta apsvarstyti modulinio programavimo privalumus.

Sveiki, aš esu Kim, mama ir „stop-motion“ entuziastė, turinti žiniasklaidos kūrimo ir interneto svetainių kūrimo patirties. Turiu didžiulę aistrą piešimui ir animacijai, todėl dabar stačia galva neriu į stop-motion pasaulį. Savo tinklaraštyje dalinuosi su jumis savo patirtimi.