编程范式 | 青训营笔记

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课程背景：

前端的主要编程语言为JavaScript.
JavaScript做为一种融合了多种编程范式的语言，灵活性非常高。
前端开发人员需要根据场景在不同编程范式间自如切换。
进一步需要创造领域特定语言抽象业务问题。

课程收益：

了解不同编程范式的起源和适用场景。
掌握JavaScript在不同的编程范式特别是函数式编程范式的使用。
掌握创建领域特定语言的相关工具和模式。

编程语言

机器语言

第一代计算机（1940年代末至1950年代初）：第一代计算机使用的是机器语言，这种语言是二进制的，非常难以阅读和编写

汇编语言

汇编语言（1950年代中期）：为了使程序员能够更容易地编写代码，汇编语言被发明了出来。汇编语言是一种更高级别的机器语言，使用助记符来代替二进制代码，使程序员能够更容易地编写和阅读代码

中级语言

中级语言是介于机器语言和高级语言之间的一种语言。它通常是一种可移植的高级语言，但在执行时被转换成机器语言。中级语言具有比高级语言更接近机器语言的特点，因此它们通常比高级语言更快，但比机器语言和汇编语言更易读和编写。一些常见的中级语言包括C语言和C++语言

C: 过程式语言代表

可对位，字节，地址直接操作
代码和数据分离倡导结构化编程
功能齐全：数据类型和控制逻辑多样化
可移植能力强

高级语言

C++: 面向对象语言代表

C with Classes
- C++最初是作为C语言的一种扩展，其基本语法与C语言相同，但增加了类、继承、多态等面向对象的特性，因此C++也被称为C with Classes
继承
- 代码中的 class Student : public Person语句定义了一个Student类，它继承自Person类，这说明C++支持继承的特性
权限控制
- 代码中的 public、protected和 private关键字用来控制成员变量和成员函数的访问权限，这说明C++支持权限控制的特性
虚函数
- 代码中的 virtual void sayHello()语句定义了一个虚函数，这说明C++支持虚函数的特性。虚函数可以实现多态，即在运行时根据对象的实际类型来调用相应的函数
多态
- 代码中的 void sayHello() override语句实现了函数的重写，这说明C++支持多态的特性。在运行时，如果调用的函数是虚函数，那么实际调用的函数将根据对象的实际类型来确定

#include <iostream> // 引入输入输出库

// 定义一个类Person
class Person {
public: // 公有权限
    // 构造函数
    Person(std::string name, int age) : mName(name), mAge(age) {}

    // 成员函数
    virtual void sayHello() { // 定义虚函数，支持多态
        std::cout << "Hello, I'm " << mName << ", " << mAge << " years old." << std::endl;
    }

protected: // 保护权限
    std::string mName; // 姓名
    int mAge; // 年龄
};

// 定义一个类Student，继承自Person
class Student : public Person {
public: // 公有权限
    // 构造函数
    Student(std::string name, int age, std::string school) : Person(name, age), mSchool(school) {}

    // 重写父类的虚函数
    void sayHello() override { // 定义虚函数，支持多态
        std::cout << "Hello, I'm " << mName << ", " << mAge << " years old, and I'm studying at " << mSchool << "." << std::endl;
    }

private: // 私有权限
    std::string mSchool; // 学校
};

int main() {
    // 创建一个Person对象
    Person person("Tom", 20);
    person.sayHello(); // 调用Person的sayHello函数

    // 创建一个Student对象
    Student student("Jerry", 18, "ABC University");
    student.sayHello(); // 调用Student的sayHello函数，实现多态

    return 0; // 返回0表示程序正常结束
}

Lisp: 函数式语言代表

与机器无关
列表：代码即数据
闭包

(setq nums `(1 2 3 4)); 数据列表

(setq add `+) ;加操作

(defun run(op exp) (eval (cons op exp)) ) ;将数据构建为代码列表   连接列表

(run add nums) ;运行

JavaScript: 基于原型和头等函数的多范式语言

过程式
面向对象
函数式
响应式
- JavaScript可以通过DOM操作实现响应式编程，可以实现页面元素的动态更新，与用户的交互效果等

编程范式

程序语言特性

是否允许副作用
操作的执行顺序
代码组织
状态管理
语法和词法

过程式

自顶向下和结构化编程

结构化编程通俗点说就是把一大堆 goto语句变为三大基本结构，因此

结构化编程是现代编程语言的基础，几乎所有的编程语言都支持结构化编程。结构化编程的思想也是面向对象编程、函数式编程等其他编程范式的基础。

面向对象

封装: 将数据和行为封装在一个对象中，通过访问控制来保护对象的数据和行为，防止外部对象直接访问和修改。
继承: 无需重写的情况下进行功能扩充。
多态: 不同的结构可以进行接口共享，进而达到函数复用
依赖注入

依赖注入是一种消除类之间依赖关系的设计模式。例如，A类依赖B类，A类和B类之间存在紧密耦合，如果把依赖关系变为A类依赖B的父类B0类，在A类与B0类的依赖关系下，A类可使用B0类的任意子类，A类与B0类的子类之间的依赖关系是松耦合的。

五大原则

单一职责原则SRP(Single Responsibility Principle)
- 一个类只负责一个功能领域中的相应职责，或者可以定义为一个类只有一个引起它变化的原因。这个原则的目的是将职责分离，提高类的内聚性，降低类的耦合性，使得代码更加灵活、可维护和可扩展
开放封闭原则OCP(Open-Close Principle)
- 一个软件实体（类、模块、函数等）应该对扩展开放，对修改关闭。这个原则的目的是使得代码更加灵活、可扩展和可维护，同时也能降低代码的风险和复杂度。通过使用抽象化和多态等技术，使得代码能够适应不同的需求和变化
里式替换原则LSP(the Liskov Substitution Principle LSP)
- 所有引用基类（父类）的地方必须能透明地使用其子类的对象。这个原则的目的是保证代码的正确性和可靠性，避免在子类中破坏父类的行为和逻辑。通过遵循这个原则，可以使得代码更加灵活、可扩展和可维护
依赖倒置原则DIP(the Dependency Inversion Principle DIP)
- 高层模块不应该依赖于底层模块，两者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于具体实现，具体实现应该依赖于抽象。这个原则的目的是降低代码的耦合性，提高代码的灵活性和可扩展性。通过使用接口和抽象类等技术，使得代码能够适应不同的需求和变化
接口分离原则ISP(the Interface Segregation Principle ISP)
- 一个类不应该依赖于它不需要的接口，一个类应该只依赖于它需要的接口。这个原则的目的是降低代码的耦合性，提高代码的灵活性和可扩展性。通过将接口进行分离，使得代码更加灵活、可维护和可扩展

函数式编程

函数的特点

函数是"一等公民"(可以和普通变量一样进行各种操作)
纯函数/无副作用
高阶函数跟闭包

优势

通过一节课很难深刻体会到他的好处，需要额外的拓展学习

可缓存
可移植
可测试
可推理
可并行

//代码1
const retireAge = 100

function retirePerson(p){
  if(p.age > retireAge){
    p.status = "retired"
  }
}

//代码2
function retirePerson(p){
  const retireAge = 100
    if(p.age > retireAge){
   	 return {
       ...p,
       status = "retired"
     }
  }
  return p
}

通过上述两段代码，可以看出代码二的如下优势：

增加了代码的可测试性：由于代码2中的函数返回了一个新对象，而不是直接修改原对象，因此可以更方便地进行单元测试，避免了测试过程中修改原对象的副作用。
增加了代码的可维护性：由于代码2中的函数不直接修改原对象(在React中这个称之为不可变的力量)，而是返回一个新对象，因此更容易维护和修改。如果要修改函数的行为，只需要修改函数内部的代码即可，不会对其他代码产生影响。
增加了代码的可读性：由于代码2中的函数返回了一个新对象，而不是直接修改原对象，因此代码的含义更加清晰明确。同时，代码2中的函数使用了解构赋值和对象展开运算符，使得代码更加简洁、易读。

柯里化

类似Python，详见CS61A

//假设我们有一个需要填入4个参数的 函数
function foo(m,n,x,y){
  
}
foo(10,20,30,40)
function bar(m){
    return function(n){
        return function(x,y){
            //你也可以将y参数继续return
            m+n+x+y
        }
    }
}
bar(10)(20)(30,40)

另一个稍微现实一点的案例

//打印日志时间
function log(date,type,message){
    console.log(`[${date.getHours()}:${date.getMinutes()}][${type}]:[${message}]`)
}
log(new Date(),'DEBUG','查找到轮播图的bug')//[22:24][DEBUG]:[查找到轮播图的bug]
log(new Date(),'DEBUG','查询菜单的bug')//[22:24][DEBUG]:[查询菜单的bug]
log(new Date(),'DEBUG','查询数据的bug')//[22:24][DEBUG]:[查询数据的bug]
---------------------------------------------------------------------------------------------
//柯里化优化
var log = date => type => message =>{
    console.log(`[${date.getHours()}:${date.getMinutes()}][${type}]:[${message}]`)
}
//如果我打印的都是当前的时间，我们就可以将时间复用
var nowLog = log(new Date());
nowLog("DEBUG")("查找Enty520去哪了")//[0:25][DEBUG]:[查找Enty520去哪了]
//或者时间＋类型都全部复用
var nowLog1 = log(new Date())("Enty520系列查找");
nowLog1("查找Enty520人去哪了")//[0:25][Enty520系列查找]:[查找Enty520人去哪了]
nowLog1("查找Enty520的手办去哪了")//[0:25][Enty520系列查找]:[查找Enty520的手办去哪了]

组合函数

把需要同时执行的两个函数组合起来，降低代码重复率，详见CS61A

容器式编程

没有太听懂，需要进一步学习语法知识再回来看

可以当做容器的类型，类型支持对容器内元素进行操作
常见的：functor：Array(Iterable).map，Promise.then

a.b != null ? (a.b.c != null ?(a.b.c.d !== a.b.c.d.e ：null) : null) :null

响应式编程

维基百科定义：在计算中，响应式编程或反应式编程（英语：Reactive programming）是一种面向数据流和变化传播的声明式编程范式。这意味着可以在编程语言中很方便地表达静态或动态的数据流，而相关的计算模型会自动将变化的值通过数据流进行传播。

通俗来说，响应式编程就是一种处理数据流的编程方式。我们可以把数据流看成一条河流，数据就像是水流一样从上游流向下游。在响应式编程中，我们可以方便地定义这条河流，并在河流中处理数据的变化，就像是在河流中处理水流一样。这样，我们就可以很方便地处理数据的变化，而不需要手动追踪和处理每一个数据变化的位置。

没有纯粹的响应式编程语言，我们需要借助工具库的帮忙，例如RxJS

异步/离散的函数式编程
- 数据流
- 操作符
  - 过滤
  - 合并
  - 转化
  - 高阶

观察者模式

观察者模式（Observer Pattern）是一种设计模式，它定义了一种一对多的依赖关系，让多个观察者对象同时监听某一个主题对象，当主题对象发生变化时，它的所有观察者都会收到通知并自动更新。
在观察者模式中，有两个核心角色：主题对象和观察者对象。主题对象维护一个观察者列表，并提供添加、删除和通知观察者的方法；观察者对象则定义了接收通知并进行更新的方法。
观察者模式的优点包括：

松耦合：观察者模式将主题对象和观察者对象之间解耦，使得它们可以独立地变化和扩展。
可复用性：由于观察者对象可以动态地添加和删除，因此可以在不修改主题对象的情况下增加新的观察者对象，提高了代码的可复用性。
扩展性：在观察者模式中，可以灵活地添加和删除观察者对象，因此可以方便地扩展和修改系统的功能。
观察者模式在实际应用中广泛使用，例如GUI界面中的事件处理机制、微信公众号的订阅功能等等。

迭代器模式

迭代器模式（Iterator Pattern）是一种设计模式，它提供了一种顺序访问聚合对象中的元素，而不需要暴露聚合对象的内部表示。迭代器模式可以将遍历聚合对象的过程从聚合对象中分离出来，从而可以简化聚合对象的实现和遍历算法的实现。

在迭代器模式中，有两个核心角色：聚合对象和迭代器对象。聚合对象是一组对象的集合，它提供了一个方法来获取迭代器对象；迭代器对象则定义了访问和遍历聚合对象中元素的方法。
迭代器模式的优点包括：

简化聚合对象的实现：由于迭代器模式将遍历聚合对象的过程从聚合对象中分离出来，因此可以简化聚合对象的实现，使其只需要关注自己的核心业务逻辑。
提高聚合对象的访问效率：在迭代器模式中，迭代器对象可以提供不同的遍历算法，从而可以针对不同的应用场景进行优化，提高聚合对象的访问效率。
提高代码的可复用性：由于迭代器模式将遍历算法从聚合对象中分离出来，因此可以方便地重用遍历算法，提高代码的可复用性。

迭代器模式在实际应用中广泛使用，例如Java中的Iterator接口、C++中的STL迭代器等等。它可以帮助我们更加方便地遍历聚合对象中的元素，提高代码的可读性和可维护性。

可以类比为Promise和EventTraget超集

领域特定语言

领域特定语言（Domain-Specific Language，简称DSL）是一种专门用于解决特定领域问题的编程语言。与通用编程语言相比，DSL更加关注于特定领域的问题，使得针对该领域的编程变得更加高效、简单和直观。

DSL的设计是为了解决特定领域的问题，因此它可以更加贴近领域的需求和特点，提供更加便捷和高效的解决方案。DSL通常具有简单的语法和丰富的领域专业术语，使得开发人员可以更加专注于解决领域问题，而无需关注底层技术实现。

DSL的应用场景包括但不限于：配置文件、工作流程、数据分析、模型定义等。在这些领域中，DSL可以提供更加高效、直观和易于维护的解决方案，提升开发效率和代码质量。

HTML

SQL

与之相对应的是General-purpose language(通用语言)

C/C++

JavaScript

....

特定语言需要由通用语言实现，通用语言无法由特定语言实现

语言运行

详情请参见编译原理课程

Lexer

以SQL为例，Token如下

注释
关键字
操作符
空格
字符串
变量

Phaser

有 Parser_LL和 Parser_LR两种语法树构建模式。
上下文无关语法规则

推导式：表示非终结符到（非终结符或终结符）的关系。
终结符：构成句子的实际内容。可以简单理解为词法分析中的token.
非终结符：符号或变量的有限集合。它们表示在句子中不同类型的短语或子句。

posted @ 2023-05-13 00:21 520Enterprise 阅读(17) 评论(0) 编辑收藏举报

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