Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Cieľom deterministického programovania je produkovať rovnaký výstup vzhľadom na rovnaký vstup a počiatočný stav. Táto predvídateľnosť je rozhodujúca pre spoľahlivosť, ladenie, testovanie a súbežnosť. Tu sú kľúčové princípy:
1. Nemennosť:
- princíp: Po vytvorení by sa objekty nemali upravovať. Namiesto mutovania existujúcich objektov vytvorte nové s požadovanými zmenami.
- Výhody: Eliminuje rasové podmienky v súbežných prostrediach, zjednodušuje uvažovanie o správaní programu a uľahčuje ladenie.
- Príklad: Namiesto modifikácie zavedeného zoznamu vytvorte nový zoznam s pridanými/odstránenými prvkami.
2. Pure Funkcie:
- princíp: Funkcia by mala závisieť iba od jej vstupných argumentov a nemala by mať žiadne vedľajšie účinky (t. J. Nemala by upravovať nič mimo svojho vlastného rozsahu, ako sú globálne premenné, súbory alebo sieťové zdroje). Pre ten istý vstup by mal vždy vrátiť rovnaký výstup.
- Výhody: Ľahko sa uvažuje o tom, že je možné testovať v izolácii a môže byť bezpečne paralelizovaný.
- Príklad: Funkcia, ktorá vypočíta súčet dvoch čísel, je čistá funkcia. Funkcia, ktorá zapisuje do súboru, je * nie * čistá funkcia.
3. Explicitné riadenie štátu:
- princíp: Všetky zmeny štátu by mali byť výslovne kontrolované a riadené. Vyhnite sa implicitným úpravám stavu alebo skrytým závislosti.
- Výhody: Zniká a zrozumiteľná a zrozumiteľná.
- Príklad: Použite injekciu závislosti na poskytnutí závislostí komponentu namiesto spoliehania sa na globálne premenné alebo singletony. Na držanie stavu použite jasne definované dátové štruktúry.
4. dobre definovaný počiatočný stav:
- princíp: Počiatočný stav programu by mal byť jasne definovaný a predvídateľný.
- Výhody: Zaisťuje, že program začína zo známeho a kontrolovaného stavu, čo vedie k predvídateľnému správaniu.
- Príklad: Pred spustením akýchkoľvek výpočtov inicializujte všetky premenné na známe predvolené hodnoty.
5. Vstupné overenie a spracovanie chýb:
- princíp: Oveľte všetky vstupy, aby ste sa uistili, že sú v očakávaných rozsahoch a správnom type. Zvládajte chyby elegantne a predvídateľne.
- Výhody: Zabraňuje neočakávaným správaním v dôsledku neplatných vstupov a robí program robustnejším.
- Príklad: Pred pokusom o vykonanie aritmetických operácií skontrolujte, či je vstup poskytnutý používateľom platným číslom. Na zachytenie a spracovanie chýb použite manipuláciu s výnimkou.
6. kontrolovaná náhodnosť (ak je to potrebné):
- princíp: Ak je potrebná náhodnosť, použite deterministické pseudo-náhodné generátor čísla (PRNG) s pevným semenom.
- Výhody: Umožňuje reprodukovať rovnakú sekvenciu „náhodných“ čísel, vďaka čomu je správanie programu predvídateľné na testovanie a ladenie.
- Príklad: Pri inicializácii PRNG použite pevnú hodnotu osiva na generovanie rovnakej sekvencie náhodných čísel zakaždým, keď je program spustený.
7. Časovo nezávislé vykonávanie:
- princíp: Vyvarujte sa spoliehania sa na systém systému alebo iné vonkajšie faktory, ktoré sa môžu počas vykonávania líšiť. Ak je potrebný čas, abstrakt ho preč prostredníctvom rozhrania na účely výsmechu.
- Výhody: Eliminuje variabilitu spôsobenú životným prostredím, čím sa program predvídateľnejšia a testovateľná.
- Príklad: Namiesto priameho používania `DateTime.Now` vytvorte službu, ktorá poskytuje aktuálny čas a umožňuje jej zosmiešnenie v testoch.
8. Injekcia závislosti:
- princíp: Poskytnite závislosti pre komponenty výslovne výslovne, než sa spoliehať na komponenty, aby ste ich vytvorili alebo načítali priamo.
- Výhody: Uľahčuje oveľa ľahšie testovanie a zosmiešňovanie závislostí, čím sa znižuje závislosť od nepredvídateľných externých systémov.
Takto môžete tieto princípy prakticky uplatniť vo vývoji softvéru:
1. Kódové recenzie: Skontrolujte kód vedľajších účinkov, miešaný stav a implicitné závislosti. Vynútiť štandardy kódovania, ktoré podporujú nemeniteľnosť a čisté funkcie.
2. Testovanie: Napíšte testy jednotiek, ktoré overujú správanie jednotlivých funkcií a komponentov izolovane. Použite posmievanie na izoláciu závislostí a zabezpečenie predvídateľného správania. Vytvorte testy integrácie, ktoré kontrolujú, ako rôzne komponenty interagujú.
3. Funkčné programovacie techniky: Použite funkčné programovacie techniky, ako je MAP, filter, redukcia a rekurzia, ktoré prirodzene podporujú nemeniteľnosť a čisté funkcie.
4. Dátové štruktúry: Používajte nemenné dátové štruktúry poskytované vašim jazykom alebo knižnicami (napr. Trys, mrazené sady, nemenné zoznamy/slovníky).
5. Dizajnérske vzory: Aplikujte vzory dizajnu, ako je vzor stratégie, ktorý vám umožňuje vymieňať rôzne algoritmy alebo správanie bez úpravy základnej logiky.
6. LODOCOVANIE A MONILOVANIE: Implementujte komplexné protokolovanie na sledovanie stavu programu a identifikujte akékoľvek neočakávané správanie. Monitorujte výkonnosť a využitie zdrojov na zisťovanie akýchkoľvek anomálií.
7. Ovládanie verzie: Pomocou ovládacieho prvku verzie sledujte zmeny v kóde av prípade potreby vráťte sa do predchádzajúcich verzií. To vám umožní izolovať a vyriešiť všetky problémy, ktoré mohli zaviesť nedeterministické správanie.
8. idempotencia: Ak je to možné, urobte operácie idempotentné. Idempotentná operácia sa môže vykonávať viackrát bez zmeny výsledku nad počiatočnú aplikáciu. Toto je obzvlášť dôležité pre distribuované systémy.
9. Správa konfigurácie: Spravujte konfiguračné parametre centralizovaným a kontrolovaným spôsobom. Na určenie správania programu použite premenné prostredia alebo konfiguračné súbory. V kóde sa vyhnite tvrdým kódovaním konfiguračných hodnôt.
Príklad v Pythone (ilustruje nemeniteľnosť a čisté funkcie):
`` `Python
def add_to_list (my_list, položka):
my_list.Append (položka) # Side Effect:Modifikuje MY_LIST na mieste
vrátiť my_list
def add_to_list_immutable (my_list, položka):
návrat my_list + [item] # Vráti nový zoznam bez úpravy originálu
def sum_numbers (a, b):
"" "
Čistá funkcia, ktorá vypočíta súčet dvoch čísel.
Závisí to iba od jeho vstupných argumentov a nemá vedľajšie účinky.
"" "
Vráťte A + B
my_list1 =[1, 2, 3]
add_to_list (my_list1, 4) # my_list1 je teraz [1, 2, 3, 4]
my_list2 =[1, 2, 3]
new_list =add_to_list_immutable (my_list2, 4) # my_list2 je stále [1, 2, 3], new_list je [1, 2, 3, 4]
Výsledok =sum_numbers (5, 3) # výsledok bude vždy 8, vzhľadom na rovnaký vstup
`` `
Výhody deterministického programovania:
* Vylepšené ladenie: Ľahšie sa reprodukuje a diagnostikuje problémy, pretože správanie programu je predvídateľné.
* Vylepšené testovanie: Automatizované testy písania sa zjednodušujú, pretože očakávaný výstup je pre daný vstup vždy rovnaký.
* Zvýšená spoľahlivosť: Program je menej náchylný na neočakávané chyby v dôsledku vonkajších faktorov alebo rasových podmienok.
* Zjednodušený súbežnosť: Ľahšie písať súbežný kód, pretože existuje menej príležitostí na rasové podmienky a korupciu údajov.
* reprodukovateľnosť: Nevyhnutné pre vedecké výpočty, analýzu údajov a audit. Program môžete znovu spustiť s rovnakými vstupmi a získať rovnaké výsledky.
* refaktoring: Ľahšie sa dá kód refaktora, pretože si môžete byť istí, že zmeny neprinášajú neočakávané správanie.
* caching a memoizácia: Čisté funkcie sú vynikajúcimi kandidátmi na ukladanie do vyrovnávacej pamäte alebo memoizáciu, aby sa zlepšil výkon, pretože je zaručené, že výstup bude rovnaký pre rovnaký vstup.
Prijatím týchto zásad a ich usilovným uplatňovaním môžete výrazne zvýšiť predvídateľnosť, spoľahlivosť a udržiavateľnosť vašich softvérových systémov. Aj keď dosiahnutie úplného determinizmu môže byť náročné v zložitých aplikáciách v reálnom svete, snaha o to ako cieľ dizajnu povedie k kvalitnejšiemu kódu a robustnejšiemu softvéru.