程序設(shè)計(jì)會(huì)面臨淘汰嗎

史敏才

編程在20世紀(jì)60年代遇到了一個(gè)大問題：計(jì)算機(jī)那時(shí)還沒有那么強(qiáng)大，需要以某種方式在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)程之間分配容量。這意味著如果擁有大量數(shù)據(jù)，那么在不將計(jì)算機(jī)推向極限的情況下，很多事情將無法完成。反正，如果需要做很多事情，那就不能使用過多的數(shù)據(jù)，否則計(jì)算機(jī)將永遠(yuǎn)占據(jù)空間。

按艾倫·凱大約于1966年或1967年得出理論認(rèn)為可以使用封裝的微型計(jì)算機(jī)，這些微型計(jì)算機(jī)不共享數(shù)據(jù)，而是通過消息傳遞進(jìn)行通信。這樣可以更加經(jīng)濟(jì)地使用計(jì)算資源。

盡管這個(gè)想法很巧妙，但直到1981年，面向?qū)ο缶幊滩懦蔀橹髁?，從那以后，它就沒有停止吸引軟件開發(fā)的新手和老手，面向?qū)ο缶幊痰某绦騿T一如既往的繁忙。

但近年來，這一已有10年歷史的范式受到越來越多的質(zhì)疑。難道在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)大行其道40年之后，技術(shù)已經(jīng)超越了這種范式？

帶數(shù)據(jù)的耦合函數(shù)是否可笑

面向?qū)ο缶幊痰闹饕枷敕浅：?jiǎn)單：嘗試將一個(gè)程序分解為功能強(qiáng)大的整體。隨之而來的是，將數(shù)據(jù)片段和僅在相關(guān)數(shù)據(jù)上使用的那些函數(shù)耦合在一起。

請(qǐng)注意，這僅涵蓋封裝的概念。也就是說，位于對(duì)象內(nèi)部的數(shù)據(jù)和函數(shù)對(duì)于外部是不可見的，一個(gè)人只能通過消息（通常稱為getter和setter函數(shù)）與對(duì)象的內(nèi)容進(jìn)行交互。

繼承和多態(tài)并沒有包含在最初的想法中，但是對(duì)于當(dāng)今的面向?qū)ο缶幊潭?，這是必需的。繼承基本上意味著開發(fā)人員可以定義具有其父類所有屬性的子類，不過直到1976年———面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)概念問世10年后，才將其引入。

10年后，多態(tài)進(jìn)入了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，這意味著方法或?qū)ο罂梢杂米髌渌０?。從某種意義上說，這是繼承的概括，因?yàn)椴⒎窃挤椒ɑ驅(qū)ο蟮乃袑傩远夹枰獋鬏斀o新實(shí)體，相反，可以選擇覆蓋屬性。

多態(tài)的特殊之處在于，即使2個(gè)實(shí)體在源代碼中相互依賴，被調(diào)用實(shí)體的工作方式也更像插件。這使開發(fā)人員的工作更加輕松，他們不必再擔(dān)心運(yùn)行時(shí)的依賴關(guān)系。

值得一提的是，繼承和多態(tài)性并不是面向?qū)ο缶幊趟?dú)有的。真正的區(qū)別在于封裝數(shù)據(jù)及其所屬的方法。在那個(gè)計(jì)算資源比今天稀缺得多的時(shí)代，這是一個(gè)天才般的想法。面向?qū)ο蟮木幊滩⒉豢尚Γ咕幋a變得更加容易。

面向?qū)ο缶幊讨械奈宕髥栴}

面向?qū)ο缶幊桃粏柺辣愀淖兞碎_發(fā)人員查看代碼的方式。在1980年代以前，面向過程編程通常以機(jī)器為中心，開發(fā)人員需要非常了解計(jì)算機(jī)是如何工作的，才能編寫好的代碼。

通過封裝數(shù)據(jù)和方法，面向?qū)ο蟮木幊淌管浖_發(fā)更加以人為中心，與人類的直覺相符。例如，方法drive（）屬于數(shù)據(jù)組car，但不屬于teddybear組，當(dāng)繼承產(chǎn)生時(shí)也很直觀，Hyundai是car的一個(gè)子類，并且具有相同的屬性，但PooTheBear卻不是，這是完全合理的。

這聽起來像是一臺(tái)強(qiáng)大的機(jī)器，但問題在于，只懂面向?qū)ο蟠a的程序員會(huì)用這種思維方式思考他們所做的一切。就像人們到處看到釘子一樣，因?yàn)樗麄冎挥绣N子。正如將在下面看到的那樣，當(dāng)你的工具箱只有錘子時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致致命的問題。

1.大猩猩叢林香蕉問題

如果你正在設(shè)置一個(gè)新程序，并且正在考慮設(shè)計(jì)一個(gè)新類。你可能會(huì)回想起為另一個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)建的簡(jiǎn)潔的小類，并且意識(shí)到這對(duì)當(dāng)前正在嘗試的工作非常適合。沒問題！可以將舊項(xiàng)目中的類重用于新項(xiàng)目。

除了該類實(shí)際上可能是另一個(gè)類的子類之外，因此現(xiàn)在還需要把父類包括在內(nèi)。然后你意識(shí)到父類也依賴于其他類，并且最終包含了代碼堆。

Erlang的創(chuàng)建者Joe Armstrong的這句話非常著名：“面向?qū)ο缶幊陶Z言的問題在于，它們具有隨身攜帶的所有隱式環(huán)境，可能你只想要香蕉，但是得到的是一只拿著香蕉的大猩猩和整個(gè)叢林。”

這句話對(duì)此方法進(jìn)行了很好的說明?？梢灾赜妙?，實(shí)際上，這可能是面向?qū)ο缶幊痰闹饕獌?yōu)點(diǎn)，但不要走極端，有時(shí)最好編寫一個(gè)新類，而不是為了寫重復(fù)代碼而添加大量依賴項(xiàng)。要靈活變通，不要死板地遵從某個(gè)范式。

2.脆弱的基類問題

如果已經(jīng)成功地將另一個(gè)項(xiàng)目中的類重用于新代碼，那么基類會(huì)發(fā)生怎樣的變化？

它可能會(huì)破壞整個(gè)代碼，而你甚至可能都沒有碰過它。也許有一天你手上的項(xiàng)目熠熠生輝，而第二天卻被打回原形，因?yàn)橛腥烁牧嘶愔械囊粋€(gè)細(xì)微細(xì)節(jié)，而該細(xì)節(jié)可能對(duì)項(xiàng)目至關(guān)重要。

使用繼承的次數(shù)越多，潛在的維護(hù)工作就越多。因此，即使在短期內(nèi)重用代碼似乎非常有效，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，它可能會(huì)有很大的代價(jià)。

3.鉆石問題

繼承是一件可愛的小事，可以在其中繼承一類的屬性并將其轉(zhuǎn)移給其他類。但該如何組合2個(gè)不同類的屬性？

這也許做不到，至少?zèng)]辦法以簡(jiǎn)潔的方式做到，例如Copier類。復(fù)印機(jī)掃描文檔的內(nèi)容并將其打印在空白紙上，它應(yīng)該是Scanner還是Printer的子類？

根本沒有標(biāo)準(zhǔn)的答案，即使這個(gè)問題不會(huì)破壞代碼，但只要它經(jīng)常出現(xiàn)就足以令人沮喪。

4.層次問題

在鉆石問題中，問的是Copier是哪個(gè)類的子類，但其實(shí)話沒說完，有一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案，假設(shè)Copier是父類，而Scanner和Printer是繼承屬性子集的子類，這就變得很簡(jiǎn)單。但如果Copier只是黑白復(fù)印，而Printer還可以彩色打印怎么辦？從這個(gè)意義上說，打印機(jī)不是包括復(fù)印機(jī)的嗎？如果打印機(jī)連接到WiFi但復(fù)印機(jī)沒有連接怎么辦？

在類上堆積的屬性越多，建立適當(dāng)?shù)膶哟谓Y(jié)構(gòu)就越困難。確實(shí)，在處理屬性集群時(shí)，其中Copier共享了Printer的部分但不是全部屬性，反之亦然。而且，如果嘗試將其置于層次結(jié)構(gòu)中，并且是一個(gè)大型復(fù)雜項(xiàng)目，則可能會(huì)導(dǎo)致混亂。總之，不要混淆層次結(jié)構(gòu)，否則可能會(huì)陷入混亂。

5.參考問題

有人也許會(huì)說那么將進(jìn)行沒有層次結(jié)構(gòu)的面向?qū)ο缶幊?。其?shí)相反，我們可以使用屬性集群，并根據(jù)需要繼承、擴(kuò)展或覆蓋屬性。這會(huì)有些混亂，但這將是對(duì)當(dāng)前問題的準(zhǔn)確表現(xiàn)。

還有一個(gè)問題。封裝的全部目的是使數(shù)據(jù)片段彼此之間保持安全，從而使計(jì)算效率更高，沒有嚴(yán)格的層次結(jié)構(gòu)，是行不通的。

如果一個(gè)對(duì)象A通過與另一個(gè)對(duì)象B交互來覆蓋層次結(jié)構(gòu)，會(huì)發(fā)生什么？A與B的關(guān)系并不重要，除了B不是直接的父類。然后，A必須包含對(duì)B的私有引用，否則，將無法交互。但是，如果A包含B的子代也具有的信息，則可以在多個(gè)位置修改該信息。因此，有關(guān)B的信息已不再安全，并且封裝被破壞。

盡管許多面向?qū)ο蟮某绦騿T都使用這種架構(gòu)來構(gòu)建程序，但這并不是面向?qū)ο蟮木幊?，只是一團(tuán)糟。

單一范式的危險(xiǎn)

上面5個(gè)問題的共同點(diǎn)是他們?cè)诓皇亲罴呀鉀Q方案的地方實(shí)現(xiàn)了繼承。由于繼承甚至沒有包含在面向?qū)ο缶幊痰脑夹问街?，因此這里不會(huì)將這些問題稱為面向?qū)ο蠊逃械膯栴}，他們只是太過教條式的例子。

但是，不僅面向?qū)ο蟮木幊炭赡軙?huì)被夸大，在純函數(shù)式編程中，處理用戶輸入或在屏幕上打印消息也極為困難，出于這些目的，面向?qū)ο蠡蜻^程編程要好得多。

仍然有一些開發(fā)人員嘗試將這些東西實(shí)現(xiàn)為純函數(shù)，并將其代碼分解為數(shù)十行，沒人能理解。使用另一種范式，他們可以輕松地將代碼簡(jiǎn)化為幾行可讀的代碼。

范式有點(diǎn)像宗教，他們都具有一定的合理性，耶穌、穆罕默德和佛陀說了一些很酷的話，但是，如果一直遵循教條，可能最終會(huì)使自己和周圍人的生活痛苦不堪，編程范式也是如此。毫無疑問，函數(shù)式編程正逐漸受到人們的歡迎，而在過去的幾年中，面向?qū)ο蟮木幊淘獾搅艘恍﹪?yán)厲的批評(píng)。

了解新的編程范式并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用是有意義的。如果面向?qū)ο缶幊淌情_發(fā)人員無論走到哪里都能看到釘子的錘子，那這是把錘子扔出窗戶的原因嗎？不是。你可在工具箱中添加一把螺絲刀、一把刀或一把剪刀，根據(jù)當(dāng)前問題選擇工具。

函數(shù)式編程和面向?qū)ο缶幊痰某绦騿T都不要像對(duì)待宗教那樣對(duì)待編程范式。它們是工具，都可以在某處使用，所使用的內(nèi)容僅取決于待解決的問題。

我們是否正處于一場(chǎng)新革命的風(fēng)口浪尖上

歸根結(jié)底，關(guān)于函數(shù)式編程和面向?qū)ο缶幊痰臓?zhēng)論（相當(dāng)激烈）可以歸結(jié)為一點(diǎn)：是否可以邁入面向?qū)ο缶幊虝r(shí)代的盡頭？

函數(shù)式編程通常是更有效的選擇，越來越多的問題出現(xiàn)。如數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和并行編程，對(duì)這些領(lǐng)域的投入越多，就會(huì)越喜歡函數(shù)式編程。但看看現(xiàn)狀，有十多種面向?qū)ο缶幊痰某绦騿T提供的產(chǎn)品，還有一種針對(duì)函數(shù)式編碼器的產(chǎn)品。這并不意味著你不會(huì)喜歡這份工作，如今，函數(shù)式編程開發(fā)人員仍然非常稀缺。

最有可能的情況是，面向?qū)ο蟮木幊虒⒗^續(xù)存在10年左右。函數(shù)式編程會(huì)越來越受歡迎，但這并不意味著應(yīng)該放棄面向?qū)ο缶幊蹋衙嫦驅(qū)ο缶幊套鳛楸Ａ艏寄苋匀环浅Ｓ袃?yōu)勢(shì)。

因此，在接下來的幾年中，不要將面向?qū)ο蟮木幊虂G到工具箱外，但是請(qǐng)確保它不是你唯一的工具。