编程范式的整理和借鉴

什么是编程范式

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所谓编程范式（programming paradigm），指的是计算机编程的基本风格或典范模式。我们知道，编程是为了解决问题，而解决问题可以有多种视角和思路，其中普适且行之有效的模式被归结为范式。目前来讲编程大概有面向过程式(Procedure Oriented Programming)、面向对象式(Object 0riented Programming)、函数式(Functional Programming)、面向切面式（Aspect Oriented Programming）。

编程范式是抽象的，必须通过具体的编程语言来体现。它代表的世界观往往体现在语言的核心概念中，代表的方法论往往体现在语言的表达机制中。反过来说，编程语言的的发展过程，也代表着编程范式的发展过程，所以我们从这角度来梳理编程范式的演化过程。

面向过程

我们知道最早的编程语言是机器语言，我们直接使用机器指令进行编程，这个时候的编程方式是非常繁琐的，只能解决基本的计算和输入输出，基本难以发展出理论模型。后来发展出了汇编语言，我们使用助计符来编写代码，使用翻译程序来将代码翻译成机器指令。并且基于这种模式，优化出了B语言、C语言，在这个阶段我们的主要编程方式，都是过程式编程。即我们的编程的重心，放在了目标程序实现某些功能的执行过程上。在这个阶段，我们设计程序的思路，都是将程序的功能，以计算机的视角，抽象成输入输出等计算任务，来组合实现我们的目标功能。

面向对象

在面向过程编程中，我们发现从程序功能所处理的现实世界的事物、到计算机能够处理的计算任务中，存在着一种生硬的强制的对应转换。由于计算机只能处理格式化的数据和计算，导致我们也被迫按照它的方式去思考，这与我们人类将事物按照类别和特征来思考的习惯是不相符的，进而增加了我们的程序设计、实现难度，降低了程序的可读性和可维护性。所以我们为计算机语言增加了新的特性来模拟我们的思维方式，即允许我们以类的方式来组织程序，一个类代表一个现实的事物，它有自己的属性和行为，以及与其他类的继承、组合关系。这种模式就叫面向对象模式，它极大的降低了程序的设计难度，增加了程序的可读性和复用性，为我们构建大规模复杂的程序提供了更加合理的组织方式。由此特性，基于C语言发展出了c++语言，再后来又有java语言，到现在，除了少数的脚本语言之外，绝大部分的语言都支持面向对象的编程方式。

函数式编程

函数式编程这个名词，在字面上具有一定的迷惑性。因为我们对函数这个概念并不陌生，它是某个计算过程的组织方式，在所有语言中都存在这种结构，虽然有些语言里叫做方法。所以我们看到函数式编程，很容易就想到C语言这种面向过程的编程方式，然后就会萌生疑问，我们难道不是已经用上了函数式编程了吗？

实际上我们确实用上了函数式编程了，这种编程范式里的函数，与我们之前所见的函数的定义是一样的，只是它提倡更加极致的使用方式。函数式编程中，没有赋值语句，所有的结果都由计算过程的组合得到，并且函数的参数，也可以是函数本身，就像C/C++里的函数指针一样。

使用这种范式编程，有几个主要特点：

1.没有赋值语句，所有的变量都是不可变的，所已在所有的线程中都是唯一的值，所以它是并发安全的。但这会导致变量在创建之后，一直存在直到它参与的整个计算过程结束，从而占用大量的内存资源。

2.所有的复用单元都是函数，这有助于减少程序体积，一定程度上可以提高开发效率。并且它会使得表达式的结构更加易于理解。但它也会导致程序设计的困难，前面我们说了我们思考的自然方式是面向对象的。

3. 支持惰性计算，即表达式不在绑定变量时立即求值，而是在需要产生结果时再进行求值。

完全的函数式编程在目前来说是不流行的，但是我们可以借鉴它的思想。比如在编写函数的时候，尽量不修改全局变量和函数参数，保证函数的作用的内敛性，从而增加程序的健壮性。比如简化我们的函数逻辑，编写小而美的函数，采用函数嵌套来实现复杂的功能。比如使用惰性计算，有目的地控制我们程序的计算量分布情况，当然这需要语言机制的支持。目前大部分的语言，都增加了函数式编程的特性支持，比如java的lambda表达式，groovy的闭包。

面向切面

在程序中存在很多的通用功能，比如日志记录，性能统计，安全控制，事务处理等等，这些功能与程序的业务逻辑没有强制的关联性，属于辅助或维护功能，如果我们采用面向对象的方式来实现这些功能，那我们必须在业务逻辑实现的同时，处理这些通用的功能。一但这些功能实现需要变更或者扩展，会导致业务代码的变更。我们将这些通用的功能，称为程序的一个切面。

面向切面编程的思想，就是通过预编译的方式或者动态代理技术，在不修改源码的情况下，为程序增加功能。通过这种方式，分离业务逻辑和辅助功能的实现，使程序可以专注于业务逻辑的实现，更加内聚和高效。

面向切面编程是很常用的一种技术，它天然是面向对象编程方式，在通用步骤处理能力上的一个补齐，可以极大的简化程序开发和提高程序的灵活性。比如java的APT技术衍生的很多框架，dagger、butterknife、greendao等，使用注解来生成辅助代码；比如使用ASM技术直接修改和生成class字节码的jacoco，再比如android的databinding框架，甚至是一些hook和插件化机制，都可以说是AOP编程方式的一种应用。