Модуларно програмирање: Што е тоа и кои се предностите на софтверските модули

од Ким Ажурирано: Јули 6, 2022

Модуларното програмирање е техника на организирање на кодот во посебни самостојни делови со јасно дефинирани интерфејси.

Тоа им овозможува на програмерите брзо да градат апликации што се сигурни и лесни за одржување. Модуларното програмирање, исто така, ја намалува целокупната сложеност на кодот, што го олеснува дебагирањето и менувањето.

Во оваа статија ќе разговараме за концептот на модуларно програмирање и за предностите на користење на софтверски модули.

Дефиниција за модуларно програмирање

Модуларното програмирање е пристап за развој на софтвер кој се фокусира на одвојување на кодот на самостојни и заменливи компоненти познати како модули или библиотеки. Секој модул содржи минимална количина на код што е потребен за да се постигне одредена задача, овозможувајќи повторна употреба на код во рамките на апликацијата, како и низ апликациите. Со разделување на задачите во лабаво поврзани модули, поединечните делови може да се развиваат независно без да влијаат на другите делови на системот. Ова го прави модуларното програмирање популарно за сложени апликации каде што промените треба да се случат брзо со текот на времето или ако е потребна соработка од повеќе програмери.

Предностите на модуларното програмирање се многубројни, што го прави атрактивен избор за многу развојни тимови. Како прво, често го прави кодот многу поедноставен за читање и одржување бидејќи сите поврзани функции се организирани заедно на едно место. Модулите, исто така, ги решаваат заедничките развојни предизвици, како што се верзии и дистрибуција, бидејќи секој модул има свој број на верзија, кој потоа може да се следи за ажурирања. Модулите се дизајнирани имајќи ја предвид флексибилноста - така што кога се прават подобрувања или се додаваат функции, треба да се смени само засегнатиот модул наместо да се препишуваат големи делови од код од нула. Конечно, користењето модули ги забрзува временските рокови на проектите бидејќи постојните решенија често може да се користат наместо создавање сè од нула.

Предности на модуларното програмирање

Модуларното програмирање е техника за развој на софтвер која вклучува одвојување на кодот во посебни и автономни модули. Модулите се составени од индивидуални, мали функции кои лесно може да се користат, повторно да се користат, изменат или исклучуваат. Придобивките или предностите на овој пристап се движат од подобрена читливост на кодот до повисоко ниво на приспособливост, тестирање и изводливост.

Со одвојување на функциите во различни модули, модуларното програмирање го поедноставува процесот на дебагирање бидејќи секоја посебна единица дејствува независно од другите. Ова им овозможува на програмерите побрзо и полесно да ги идентификуваат потенцијалните грешки бидејќи се фокусирани во една област. Модулите, исто така, поттикнуваат тимска соработка со доделување различни аспекти од проектот на различни членови; ова обезбедува ефикасен работен тек и побрза стапка на испорака.

Друга предност на модуларното програмирање лежи во неговата способност за повторна употреба; компонентите може повторно да се користат во други проекти во обид да се намали времето и напорот за кодирање за повеќе проекти кои бараат слични типови на функционалност. Ова бара помалку одржување бидејќи веќе постои веќе постоечки тестиран код што може да се користи на друго место - уредувањето на постоечки модул наместо да се пишува целосно нов од нула, често бара помал напор од страна на развивачот.

Покрај тоа, со модуларното програмирање доаѓа и приспособливост; додавањето нови функции или отстранувањето на старите повеќе не бара опширно препишување – едноставно уредете или заменете го она што треба да се поправи во сопствениот модул, а потоа повторно поврзете го со други постоечки модули наместо да инвестирате повеќе време за препишување сè одново. Дополнително, користењето модули ја промовира способноста за тестирање - програмерите можат да се надоврзат на секоја единица независно без да се грижат за тоа како ќе влијае на другите делови за време на фазите или повторувањата на тестирањето
Севкупно, практичарите кои ја користат оваа парадигма имаат корист од пократкото време на развој додека обезбедуваат програма ефикасност, доверливост и проширливост преку добро дефинирани купчиња (модули) или поединечни единици кои се здружуваат за да создадат програма/апликација во целост

Придобивки од модуларното програмирање

Модуларното програмирање е тип на програмирање што се фокусира на разложување на голем, комплексен проблем на помали, податливи компоненти. Тоа им овозможува на програмерите да го поделат својот код на мали, независни модули кои можат да се менуваат, заменат и повторно да се користат без да се прибегнуваат кон повторно пишување на целата програма. Постојат неколку предности на модуларното програмирање, вклучувајќи подобра приспособливост и полесно одржување. Ајде да ги истражиме овие предности понатаму.

Полесно одржување

Одржувањето на парче софтвер изграден со помош на модуларно програмирање е многу полесно во споредба со одржувањето на немодуларен код. Кога парче код е напишано на модуларен начин, секоја единица е одговорна за извршување на една специфична работа, што го олеснува решавањето на проблеми и дебагирањето. Ова може во голема мера да го намали бројот на тест случаи што треба да се извршат, што може да помогне да заштедите време и пари кога се занимавате со поправки и подобрувања на софтверот.

Дополнително на тоа, употребата на модули ја олеснува повторната употреба на функциите создадени во нив, бидејќи тие често може да се користат во повеќе апликации или сценарија наместо да треба да се дуплираат секогаш кога се потребни. Ова значи дека треба да се направи помалку работа за кодирање бидејќи цели функции може да се копираат во други делови од кодот кога е потребно.

Модуларното програмирање, исто така, многу добро се посветува на проектите за групно кодирање бидејќи различни членови можат лесно да земат различни модули и да работат на нив поединечно пред конечно да бидат комбинирани заедно во финалниот производ од друг член или функција. Ова овозможува сложените софтверски апликации или веб-локации да се градат релативно брзо без потреба од кој било програмер кој има енциклопедиско знаење за секој аспект на кодот вклучен во проектот.

Подобрена читливост

Со инкапсулирање на податоци, модуларното програмирање ја зголемува читливоста на изворниот код. Тоа е затоа што сите непотребни информации и код се ставаат во модул што може да се референцира наместо да се вклучува непотребно. Кога податоците или одредени делови од кодот се користат многу во текот на развојниот проект, модуларното програмирање ги охрабрува програмерите да ги разделат во функции што ги олеснува разбирањето и побрзо за уредување кога е потребно.

Модуларното програмирање ја зголемува читливоста и на друг начин. Различно чување на кодот може да овозможи поспецифични ознаки и описи кога се повикуваат делови од базата на кодови на проектот. Со разделување на проектот на модули за повеќекратна употреба означени со опис, може брзо да се лоцираат одредени делови без да се чита низ повеќе линии или цели датотеки со апстрахирани инструкции за кодирање. На пример, ако имате модул за ракување со податоци, можете да го наречете „DataHandling“ за да знаете на што ќе упатува дури и пред да го внесете во вашиот работен простор за кодирање. Таквата јасност им помага на другите програмери брзо да разберат како функционира програмата при читање и навигација низ изворниот код што ја подобрува употребливоста на софтверот во текот на нејзиниот животен век.

Зголемена повторна употреба

Една од примарните придобивки од модуларното програмирање е зголемената повторна употреба. Модуларното програмирање ви овозможува да ги извлечете основните функции на програмата и да ги користите во повеќе други програми. Ова обезбедува поголема флексибилност при градење нови софтверски решенија бидејќи можете да креирате програми брзо и економично.

Модулите се самостојни единици, што значи дека секоја промена на еден нема да влијае на другите модули, се додека е правилно дизајнирана. Ова ја поттикнува соработката со програмерите, бидејќи различни тимови можат да работат на различни модули истовремено без да се мешаат меѓусебно во работата. Исто така, ја намалува веројатноста за воведување грешки во системот со тоа што им овозможува на програмерите да се фокусираат на поединечни компоненти без да треба да се грижат за ненамерни проблеми што се вовлекуваат во нивната база на кодови.

Повторната употреба на кодот обезбедена од модуларното програмирање, исто така, овозможува поконзистентни временски рамки за развој и предвидливи резултати од проектот, бидејќи програмерите можат да црпат од претходно постоечките бази на кодови за да создадат нов софтвер. Со зголемување на ефикасноста преку повторна употреба, развојните тимови можат да ја зголемат нивната севкупна продуктивност и да заштедат вредни часови за други задачи или проекти.

Подобрен квалитет на кодот

Модуларното програмирање има неколку клучни предности, но онаа што често најмногу се истакнува е подобрениот квалитет на кодот. Со користење на модули, кодот може да се напише на поорганизиран и структуриран начин, што го прави кодот полесен за разбирање и читање. Особено, кога се комбинира со правилно коментирање на кодот, модуларното програмирање го олеснува ажурирањето и отстранувањето грешки на постоечките програми бидејќи тие се подобро документирани. Употребата на модули, исто така, го елиминира излишното кодирање што може да помогне да се спречи појавата на грешки, бидејќи ќе има само една верзија на одредена функција што ќе се користи низ програмата. Пишувањето помали функции со јасни индивидуални одговорности, исто така, ја намалува количината на грешки воведени во програмата кога големите програми се реструктуираат поради промени во барањата или грешки откриени за време на тестирањето. Генерално, овие подобрувања на кодот овозможуваат долгорочна одржливост и заштеда на трошоци за проектите, како и резултати со повисок квалитет за крајните корисници.

Намалена сложеност

Користењето модуларно програмирање може да ја намали сложеноста на развојот на софтвер со тоа што ќе го раздели на посебни компоненти. Секоја компонента станува модул во програмата, што претставува самостоен сет на инструкции што може лесно да се тестираат и проценат. Ова им помага на програмерите подобро да го разберат проблемот и да се фокусираат на една компонента во исто време, што го олеснува отстранувањето грешки и прилагодувањето по потреба. Со разложување на проблемот на помали делови, програмерите можат да работат побрзо и поефикасно, овозможувајќи побрзи развојни циклуси, како и подобрен квалитет на кодот. Модуларното програмирање, исто така, овозможува повторна употреба на код, каде што една компонента може да се користи во повеќе проекти, заштедувајќи значително време за време на развојните циклуси. Дополнително, модуларното програмирање им олеснува на тимовите да ги разделат задачите и поефективно да соработуваат бидејќи секој работи на свои „модули“ наместо само еден заеднички проект.

Заеднички модуларно програмирање техники

Модуларното програмирање е тип на методологија за развој на софтвер при што кодот е сегментиран на различни, независни компоненти, од кои секоја извршува своја специфична задача. Оваа форма на програмирање овозможува полесно одржување и флексибилност, бидејќи поединечните компоненти може повторно да се користат во други апликации. Во овој дел, ќе ги разгледаме најчестите техники што се користат во модуларното програмирање.

Објектно-ориентирано програмирање

Објектно-ориентираното програмирање (OOP) е модерен тип на модуларно програмирање што користи објекти за да го структурира изворниот код и да обезбеди пристап за повеќекратно користење на развојот. Објектите содржат функции и податоци, познати како атрибути, кои можат да комуницираат едни со други за извршување на програмата. Главната предност на OOP е повторната употреба на кодот; објектите се пишуваат еднаш и се користат во повеќе програми. Вообичаените OOP техники вклучуваат инкапсулација, наследување и полиморфизам.

Капсулацијата им овозможува на објектите безбедно да ги складираат сопствените податоци; ова го ограничува пристапот од други делови на системот. Наместо да се менуваат променливите на објектот директно со надворешен код, енкапсулацијата обезбедува контролирана интеракција преку одредени методи или функции. Наследувањето им овозможува на објектите да изведуваат карактеристики од родителски објект за да не морате постојано да ја пишувате истата функција одново и одново. Полиморфизмот обезбедува објекти со методи достапни со истото име, но различни имплементации во зависност од тоа како тие се користат во специфични контексти во рамките на програмата.

Ова се само некои од современите техники поврзани со објектно-ориентираното програмирање; има уште други како апстракција, модуларност и метапрограмирање кои го прават популарен меѓу програмерите кои бараат конзистентност во дизајнот на софтверот.

Процедурално програмирање

Процедуралното програмирање е најчестиот тип на модуларно програмирање. Користи организација одозгора надолу, што значи дека започнува со широк преглед на проблемите и потоа постепено ги разложува. Во процедуралното програмирање, модулите се креираат од парчиња код што исполнуваат задача или решаваат проблем. Општо земено, програмите се развиваат на линеарен начин со алгоритми кои се користат за справување со секој процес. Модулите може да се користат повеќе пати и наместо да се препишува истиот код одново, различни делови од кодот може да ги повикаат елементите на веќе постоечкиот модул по потреба. Ова не само што заштедува време за развој, туку и го олеснува отстранувањето грешки и одржувањето за програмерите.

Функционално програмирање

Функционалното програмирање е техника која ја разложува програмата на функции. Функциите се изолирани парчиња код кои примаат влез, извршуваат дејство и враќаат резултат. Нема промена на состојбите или податоците во овие програми, што ги прави лесни за тестирање и одржување со текот на времето. Ова ги прави функционалните модули поедноставни за отстранување грешки од поголемите модули, бидејќи има помалку подвижни делови во кодот. Со стандардизираниот начин на програмирање, брзо може да се постигнат стабилни и сигурни резултати.

Функционалното програмирање, исто така, ги охрабрува програмерите да гледаат на проблемите со пристапот „прво апстракција“. Програмерот започнува со создавање параметризирани функции кои може да ги менуваат додека се движат низ нивниот развојен циклус и ги усовршуваат своите решенија. Овој пристап го олеснува создавањето на компоненти кои можат повторно да се користат во повеќе проекти, како и поддршка на многу различни сценарија без потреба од целосно препишување на кодот од нула секој пат.

Предностите од користењето функционално програмирање за дизајн на модуларен софтвер се олеснување на тестирањето на програмите со нивно разложување на мали парчиња, разноврсна бидејќи можете да комбинирате функции за различни задачи, брзи развојни циклуси поради помалото одржување потребно за програмскиот код, компоненти за повеќекратна употреба. не мора да креирате нови секој пат, а на крај ги зголемувате перформансите со паралелизирање на функционалните операции на повеќе нишки истовремено доколку е потребно.

Предизвици на модуларното програмирање

Модуларното програмирање, или разложувањето на програмските задачи на помали модули, има свој сет на предизвици. Овие предизвици може да вклучуваат, но не се ограничени на, конвенции за именување, креирање интерфејси помеѓу модулите и обезбедување дека модулот може повторно да се користи и правилно да се тестира. За да создадете успешна програма, мора да ги разберете вклучените сложености и лесно да се движите низ овие предизвици. Ајде да разговараме за некои од најчестите предизвици поврзани со модуларното програмирање.

Дебагирање

Дебагирањето на децентрализираните модули може да биде огромен предизвик. Поради фактот што софтверот е поделен на повеќе делови, тестирањето, идентификувањето и поправањето на грешките во поединечни компоненти може да одземе многу време. Покрај тоа, бидејќи компонентите треба да комуницираат едни со други, потребно е длабоко разбирање за тоа како сите подвижни делови се вклопуваат заедно.

Ако изворниот код е напишан без внимателно разгледување за неговите колеги, дебагирањето ќе биде потешко и одзема многу време од традиционалните техники за дебагирање. На пример, ако модуларното програмирање води до излишен излез во различни модули кои тешко се дебагираат одделно поради неговото потпирање на други компоненти, тогаш мора да се направат модификации на различни делови од софтверот одеднаш или тие никогаш нема да бидат целосно тестирани.

Друг фактор што додава потешкотии при дебагирање на модуларното програмирање е контролата на верзијата затоа што постојано се објавуваат нови верзии додека се поправаат грешките и се спроведуваат промените. Важно е да се следи која верзија на секој модул моментално работи, за да може лесно да се врати назад во случај на какви било регреси или други неочекувани несакани ефекти поради кодот за баг. Накратко, дебагирањето на модуларните програми ефективно бара големо внимание на деталите и постојано следење во текот на секоја фаза од развојот.

Тестирање

Софтверските модули се тестираат посебно пред да се интегрираат во главната апликација. Овој пристап е особено корисен кога системот е многу сложен бидејќи помага да се идентификуваат сите грешки што може да се присутни во еден модул без да влијае на извршувањето на другите делови од програмата.

Модулите за тестирање може да бараат одредено ниво на експертиза и има неколку предизвици што треба да се земат предвид кога се обидувате да ги идентификувате потенцијалните проблеми. Без соодветно тестирање, овие неоткриени грешки може да резултираат со случајни дефекти, па дури и да создадат тешки грешки што може да биде тешко да се откријат и поправат.

Неопходно е да имате достапни специфични случаи за тестирање за сите модули што се дистрибуирани и за сите зависности од податоци меѓу нив, така што не е можно програмерите случајно да скршат или изменат модул или структура на податоци без да ја разберат неговата функционалност или цел. Исто така, важно е програмерите да идентификуваат какви било промени во барањата што е можно побрзо бидејќи тоа може да го намали времето потребно за отстранување грешки. Тестирањето, исто така, треба да се фокусира на перформансите, приспособливоста, безбедноста, преносливоста, употребливоста и искористувањето на ресурсите доколку е потребно. Кога системот е развиен ефикасно со модуларно програмирање, идеално, не треба да има неочекувани зависности помеѓу модулите што може да доведат до конфликти или конфликти помеѓу поврзаните функции.

Документација

Софтверските модули бараат придружна документација за да се објасни како работи модулот и како тој комуницира со другите компоненти на системот. Ова може да биде доста незгодно и одзема многу време, особено кога вашата база на кодови расте. Иако автоматизираните процеси можат да помогнат, сè уште е малку веројатно дека ќе го доловат целото потребно знаење и разбирање за вашиот софтвер. Како таква, потребна е вешти рачна работа за да се осигура дека сите компоненти имаат правилна интеракција и дека корисниците имаат доволно детални упатства. Неопходно е вашата документација да се ажурира за да се избегнат грешки предизвикани од неточни или нецелосни информации. Дополнително, инкорпорирањето на нови програмери во проект може да бара повеќе напор бидејќи тие мора да се запознаат со постоечките модули наместо да се фокусираат само на нивната мала задача.

Зависности

Еден од примарните предизвици поврзани со работата на модуларно програмирање проекти се зависностите. Не е невообичаено еден модул да бара структури и методи од друг модул за правилно да функционира. Исто така, важно е промените направени во други модули да не се во конфликт со постоечките модули или да не ги прекинат модулите зависни.

Поради ова, правилната идентификација, управување и организација на зависностите стануваат критични кога се развива софтвер. Соодветната употреба на етикети, ознаки и соодветна документација може да помогне да се осигури дека секоја нова додадена карактеристика се смета за сите други зависни модули.

Во проекти кои вклучуваат повеќе инженери кои работат на одделни компоненти кои сите се потпираат еден на друг, важно е да се има заедничко разбирање меѓу тимот за да нема недоразбирања или конфликти при спојување на кодот заедно. Ова е особено точно кога различни програмери работат одделно на бази на кодови кои користат споделени зависности или библиотеки - бидејќи сите промени мора внимателно да се координираат помеѓу програмерите и да се тестираат пред распоредувањето за да се избегнат какви било потенцијални проблеми за кршење на клиентите.

Заклучок

Како заклучок, модуларното програмирање е ефикасен начин за развој на поголеми софтверски проекти. Во суштина, тоа е расчленување на кодот на различни, управувани компоненти на кои може да се работи независно и да се искористи при конструирање на други програми. Модуларното програмирање има многу предности - го поедноставува дебагирањето и одржувањето, го намалува времето за развој, ја прави поедноставната употреба, ја поттикнува соработката и тимската работа меѓу кодерите и овозможува користење на техники за кодирање меѓу платформи. Со сите свои предности, модуларното програмирање секако вреди да се земе предвид при дизајнирање на вашиот следен софтверски проект.

Здраво, јас сум Ким, мајка и ентузијаст за стоп-моушн со искуство во креирање медиуми и развој на веб. Имам огромна страст за цртање и анимација, а сега нуркам со глава во светот на стоп-моушн. Со мојот блог, јас го споделувам моето учење со вас момци.