聲明式編程和命令式編程的比較(轉(zhuǎn))

作者: Philip Roberts 原文鏈接

Imperative-vs-Declarative

英文原文:Imperative vs Declarative

先統(tǒng)一一下概念欠啤,我們有兩種編程方式:命令式和聲明式较坛。

我們可以像下面這樣定義它們之間的不同:

  • 命令式編程:命令“機器”如何去做事情(how)我抠,這樣不管你想要的是什么(what),它都會按照你的命令實現(xiàn)。
  • 聲明式編程:告訴“機器”你想要的是什么(what),讓機器想出如何去做(how)占卧。

聲明式編程和命令式編程的代碼例子

舉個簡單的例子,假設(shè)我們想讓一個數(shù)組里的數(shù)值翻倍联喘。

我們用命令式編程風(fēng)格實現(xiàn)华蜒,像下面這樣:

var numbers = [1,2,3,4,5]
var doubled = []
for(var i = 0; i < numbers.length; i++) {
  var newNumber = numbers[i] * 2
  doubled.push (newNumber)
}
console.log (doubled) //=> [2,4,6,8,10]

我們直接遍歷整個數(shù)組,取出每個元素豁遭,乘以二叭喜,然后把翻倍后的值放入新數(shù)組,每次都要操作這個雙倍數(shù)組堤框,直到計算完所有元素域滥。

而使用聲明式編程方法,我們可以用 Array.map 函數(shù)蜈抓,像下面這樣:

var numbers = [1,2,3,4,5]
var doubled = numbers.map (function (n) {
  return n * 2
})
console.log (doubled) //=> [2,4,6,8,10]

map利用當(dāng)前的數(shù)組創(chuàng)建了一個新數(shù)組,新數(shù)組里的每個元素都是經(jīng)過了傳入map的函數(shù)(這里是function (n) { return n*2 })的處理昂儒。

map函數(shù)所做的事情是將直接遍歷整個數(shù)組的過程歸納抽離出來沟使,讓我們專注于描述我們想要的是什么(what)。注意渊跋,我們傳入map的是一個純函數(shù)腊嗡;它不具有任何副作用(不會改變外部狀態(tài)),它只是接收一個數(shù)字拾酝,返回乘以二后的值燕少。

在一些具有函數(shù)式編程特征的語言里,對于 list 數(shù)據(jù)類型的操作蒿囤,還有一些其他常用的聲明式的函數(shù)方法客们。例如,求一個list里所有值的和材诽,命令式編程會這樣做:

var numbers = [1,2,3,4,5]
var total = 0 for(var i = 0; i < numbers.length; i++) {
  total += numbers[i]
}
console.log (total) //=> 15

而在聲明式編程方式里底挫,我們使用reduce函數(shù):

var numbers = [1,2,3,4,5]
var total = numbers.reduce (function (sum, n) {
  return sum + n
});
console.log (total) //=> 15

reduce函數(shù)利用傳入的函數(shù)把一個list運算成一個值。它以這個函數(shù)為參數(shù)脸侥,數(shù)組里的每個元素都要經(jīng)過它的處理建邓。每一次調(diào)用,第一個參數(shù)(這里是sum)都是這個函數(shù)處理前一個值時返回的結(jié)果睁枕,而第二個參數(shù)(n)就是當(dāng)前元素官边。這樣下來沸手,每此處理的新元素都會合計到sum中,最終我們得到的是整個數(shù)組的和注簿。

同樣罐氨,reduce函數(shù)歸納抽離了我們如何遍歷數(shù)組和狀態(tài)管理部分的實現(xiàn),提供給我們一個通用的方式來把一個list合并成一個值滩援。我們需要做的只是指明我們想要的是什么栅隐?

聲明式編程很奇怪嗎?

如果你之前沒有聽說過mapreduce函數(shù)玩徊,你的第一感覺租悄,我相信,就會是這樣恩袱。作為程序員泣棋,我們非常習(xí)慣去指出事情應(yīng)該如何運行∨纤“去遍歷這個list”潭辈,“if 這種情況 then 那樣做”,“把這個新值賦給這個變量”澈吨。當(dāng)我們已經(jīng)知道了如何告訴機器該如何做事時把敢,為什么我們需要去學(xué)習(xí)這種看起來有些怪異的歸納抽離出來的函數(shù)工具?

在很多情況中谅辣,命令式編程很好用修赞。當(dāng)我們寫業(yè)務(wù)邏輯,我們通常必須要寫命令式代碼桑阶,沒有可能在我們的專項業(yè)務(wù)里也存在一個可以歸納抽離的實現(xiàn)柏副。

但是,如果我們花時間去學(xué)習(xí)(或發(fā)現(xiàn))聲明式的可以歸納抽離的部分蚣录,它們能為我們的編程帶來巨大的便捷割择。首先,我可以少寫代碼萎河,這就是通往成功的捷徑荔泳。而且它們能讓我們站在更高的層面是思考,站在云端思考我們想要的是什么公壤,而不是站在泥里思考事情該如何去做换可。

聲明式編程語言:SQL

也許你還不能明白,但有一個地方厦幅,你也許已經(jīng)用到了聲明式編程沾鳄,那就是SQL。

你可以把 SQL 當(dāng)做一個處理數(shù)據(jù)的聲明式查詢語言确憨。完全用SQL寫一個應(yīng)用程序译荞?這不可能瓤的。但如果是處理相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集,它就顯的無比強大了吞歼。

像下面這樣的查詢語句:

SELECT * from dogs
INNER JOIN owners
WHERE dogs.owner_id = owners.id

如果我們用命令式編程方式實現(xiàn)這段邏輯:

//dogs = [{name: 'Fido', owner_id: 1}, {...}, ... ]
//owners = [{id: 1, name: 'Bob'}, {...}, ...] var dogsWithOwners = []
var dog, owner
for(var di=0; di < dogs.length; di++) {
  dog = dogs[di]
  for(var oi=0; oi < owners.length; oi++) {
    owner = owners[oi]
    if (owner && dog.owner_id == owner.id) {
      dogsWithOwners.push ({
        dog: dog,
        owner: owner
      })
    }
  }}
}

我可沒說SQL是一種很容易懂的語言圈膏,也沒說一眼就能把它們看明白,但基本上還是很整潔的篙骡。

SQL代碼不僅很短稽坤,不不僅容易讀懂,它還有更大的優(yōu)勢糯俗。因為我們歸納抽離了how尿褪,我們就可以專注于what,讓數(shù)據(jù)庫來幫我們優(yōu)化how得湘。

我們的命令式編程代碼會運行的很慢杖玲,因為需要遍歷所有l(wèi)ist里的每個狗的主人。

而SQL例子里我們可以讓數(shù)據(jù)庫來處理how淘正,來替我們?nèi)フ椅覀兿胍臄?shù)據(jù)摆马。如果需要用到索引(假設(shè)我們建了索引),數(shù)據(jù)庫知道如何使用索引鸿吆,這樣性能又有了大的提升囤采。如果在此不久之前它執(zhí)行過相同的查詢,它也許會從緩存里立即找到伞剑。通過放手how斑唬,讓機器來做這些有難度的事,我們不需要掌握數(shù)據(jù)庫原理就能輕松的完成任務(wù)黎泣。

聲明式編程:d3.js

另外一個能體現(xiàn)出聲明式編程的真正強大之處地方是用戶界面、圖形缤谎、動畫編程抒倚。

開發(fā)用戶界面是有難度的事。因為有用戶交互坷澡,我們希望能創(chuàng)建漂亮的動態(tài)用戶交互方式托呕,通常我們會用到大量的狀態(tài)聲明和很多相同作用的代碼,這些代碼實際上是可以歸納提煉出來的频敛。

d3.js 里面一個非常好的聲明時歸納提煉的例子就是它的一個工具包项郊,能夠幫助我們使用JavaScript和SVG來開發(fā)交互的和動畫的數(shù)據(jù)可視化模型。

第一次(或第5次斟赚,甚至第10 =次)你開發(fā)d3程序時可能會頭大着降。跟SQL一樣,d3是一種可視化數(shù)據(jù)操作的強大通用工具拗军,它能提供你所有how方法任洞,讓你只需要說出你想要什么蓄喇。

下面是一個例子(我建議你看一下這個演示)。這是一個d3可視化實現(xiàn)交掏,它為data數(shù)組里的每個對象畫一個圓妆偏。為了演示這個過程,我們每秒增加一個圓盅弛。

里面最有趣的一段代碼是:

//var data = [{x: 5, y: 10}, {x: 20, y: 5}]
var circles = svg.selectAll('circle')
                    .data(data)

circles.enter().append('circle')
           .attr('cx', function(d) { return d.x })
           .attr('cy', function(d) { return d.y })
           .attr('r', 0)
        .transition().duration(500)
          .attr('r', 5) 

沒有必要完全理解這段代碼都干了什么(你需要一段時間去領(lǐng)會)钱骂,但關(guān)鍵點是:

首先我們收集了svg里所有的圓,然后把data數(shù)組數(shù)據(jù)綁定到對象里挪鹏。

D3對每個圓都綁定了那些點數(shù)據(jù)有一個關(guān)系表见秽。最初我們只有兩個點,沒有圓狰住,我們使用.enter()方法獲取數(shù)據(jù)點张吉。這里,我們的意圖是畫一個圓催植,中心是xy肮蛹,初始值是0 ,半秒后變換成半徑為5创南。

為什么我說這很有意思伦忠?

從頭再看一遍代碼,想一想稿辙,我們是在聲明我們想要的圖案是什么樣子昆码,還是在說如何作圖。你會發(fā)現(xiàn)這里根本沒有關(guān)于how的代碼邻储。我們只是在一個相當(dāng)高的層面描述我們想要的是什么

我要畫圓赋咽,圓心在 data 數(shù)據(jù)里,當(dāng)增加新圓時吨娜,用動畫表示半徑的增加脓匿。

這太神奇了,我們沒有寫任何循環(huán)宦赠,這里沒有狀態(tài)管理陪毡。畫圖操作通常是很難寫,很麻煩勾扭,很讓人討厭毡琉,但這里,d3歸納提取了一些常用的操作妙色,讓我們專注于描述我們想要的是什么桅滋。

現(xiàn)在再看,d3.js很容易理解嗎燎斩?不是虱歪,它絕對需要你花一段時間去學(xué)習(xí)蜂绎。而學(xué)習(xí)的過程基本上需要你放棄去指明如何做事的習(xí)慣,而去學(xué)會如何描述我想要的是什么笋鄙。

最初师枣,這可能是很困難的事,但經(jīng)過一些時間的學(xué)習(xí)后萧落,一些神奇的事情發(fā)生了——你變得非常非常有效率了践美。通過歸納提取how,d3.js能讓你真正的專注說明你想要看到的是什么找岖,讓你在一個個更高的層面解決問題陨倡,解放你的創(chuàng)作力。

聲明式編程的總結(jié)

聲明式編程讓我們?nèi)ッ枋鑫覀兿胍氖鞘裁葱聿迹尩讓拥能浖?計算機/等去解決如何去實現(xiàn)它們兴革。

在很多情況中,就像我們看到的一樣蜜唾,聲明式編程能給我們的編程帶來真正的提升杂曲,通過站在更高層面寫代碼,我們可以更多的專注于what袁余,而這正是我們開發(fā)軟件真正的目標(biāo)擎勘。

問題是,程序員習(xí)慣了去描述how颖榜,這讓我們感覺很好很舒服——強力——能夠控制事情的發(fā)生發(fā)展棚饵,不放走任何我們不能看見不能理解的處理過程。

有時候這種緊盯著how不放的做法是沒問題的掩完。如果我需要對代碼進行更高性能的優(yōu)化噪漾,我需要對what進行更深一步的描述來指導(dǎo)how。有時候?qū)τ谀硞€業(yè)務(wù)邏輯沒有任何可以歸納提取的通用實現(xiàn)且蓬,我們只能寫命令式編程代碼怪与。

但大多數(shù)時候,我們可以缅疟、而且應(yīng)該尋求聲明式的寫代碼方式,如果沒有發(fā)現(xiàn)現(xiàn)成的歸納提取好的實現(xiàn)遍愿,我們應(yīng)該自己去創(chuàng)建存淫。起初這會很難,必定的沼填,但就像我們使用SQL和D3.js桅咆, 我們會長期從中獲得巨大的回報!

非常感謝 @srbaker, @maniacyak@jcoglan 對這篇文章的的建議和補充坞笙。

中文原文出處:(https://kb.cnblogs.com/page/181030/

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