Imperative vs Declarative聲明式編程和命令式編程的比較

先統(tǒng)一一下概念,我們有兩種編程方式:命令式和聲明式。

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),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)。

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。

我們用命令式編程風(fēng)格實現(xiàn),像下面這樣:

我們直接遍歷整個數(shù)組,取出每個元素,乘以二,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,直到計算完所有元素。

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

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。

map函數(shù)所作的事情是將直接遍歷整個數(shù)組的過程歸納抽離出來,讓我們專注于描述我們想要的是什么(what)。注意,我們傳入map的是一個純函數(shù);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,返回乘以二后的值。

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,還有一些其他常用的聲明式的函數(shù)方法。例如,求一個list里所有值的和,命令式編程會這樣做:

而在聲明式編程方式里,我們使用reduce函數(shù):

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),數(shù)組里的每個元素都要經(jīng)過它的處理。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,而第二個參數(shù)(n)就是當(dāng)前元素。這樣下來,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。

同樣,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。我們需要做的只是指明我們想要的是什么?

聲明式編程很奇怪嗎?

如果你之前沒有聽說過map和reduce函數(shù),你的第一感覺,我相信,就會是這樣。作為程序員,我們非常習(xí)慣去指出事情應(yīng)該如何運行?!叭ケ闅v這個list”,“if 這種情況 then 那樣做”,“把這個新值賦給這個變量”。當(dāng)我們已經(jīng)知道了如何告訴機器該如何做事時,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,命令式編程很好用。當(dāng)我們寫業(yè)務(wù)邏輯,我們通常必須要寫命令式代碼,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)。

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,它們能為我們的編程帶來巨大的便捷。首先,我可以少寫代碼,這就是通往成功的捷徑。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,而不是站在泥里思考事情該如何去做。

聲明式編程語言:SQL

也許你還不能明白,但有一個地方,你也許已經(jīng)用到了聲明式編程,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。完全用SQL寫一個應(yīng)用程序?這不可能。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。

像下面這樣的查詢語句:

如果我們用命令式編程方式實現(xiàn)這段邏輯:

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

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

我們的命令式編程代碼會運行的很慢,因為需要遍歷所有 list 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,來替我們?nèi)フ椅覀兿胍臄?shù)據(jù)。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,這樣性能又有了大的提升。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。通過放手how,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)。

聲明式編程的總結(jié)

聲明式編程讓我們?nèi)ッ枋鑫覀兿胍?i>是什么,讓底層的軟件/計算機/等去解決如何去實現(xiàn)它們。

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

問題是,程序員習(xí)慣了去描述how,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,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。如果我需要對代碼進(jìn)行更高性能的優(yōu)化,我需要對what進(jìn)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),我們只能寫命令式編程代碼。

但大多數(shù)時候,我們可以、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),我們應(yīng)該自己去創(chuàng)建。起初這會很難,必定的,但就像我們使用SQL, 我們會長期從中獲得巨大的回報!

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