聲明式編程與命令式編程


先統一一下概念,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。
·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,假設我們想讓一個數組里的數值翻倍。

  我們用命令式編程風格實現,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組,取出每個元素,乘以二,然后把翻倍后的值放入新數組,每次都要操作這個雙倍數組,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,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 利用當前的數組創建了一個新數組,新數組里的每個元素都是經過了傳入map的函數(這里是function(n) { return n*2 })的處理。

  map函數所作的事情是將直接遍歷整個數組的過程歸納抽離出來,讓我們專注於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;它不具有任何副作用(不會改變外部狀態),它只是接收一個數字,返回乘以二后的值。

  在一些具有函數式編程特征的語言里,對於list數據類型的操作,還有一些其他常用的聲明式的函數方法。例如,求一個list里所有值的和,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,我們使用 reduce 函數:

var numbers = [1,2,3,4,5]

var total = numbers.reduce(function(sum, n) {

  return sum + n
});
console.log(total) //=> 15

  reduce 函數利用傳入的函數把一個 list 運算成一個值。它以這個函數為參數,數組里的每個元素都要經過它的處理。每一次調用,第一個參數(這里是sum)都是這個函數處理前一個值時返回的結果,而第二個參數(n)就是當前元素。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組的和。

  同樣,reduce 函數歸納抽離了我們如何遍歷數組和狀態管理部分的實現,提供給我們一個通用的方式來把一個 list 合並成一個值。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,你的第一感覺,我相信,就會是這樣。作為程序員,我們非常習慣去指出事情應該如何運行。“去遍歷這個list”,“if 這種情況 then 那樣做”,“把這個新值賦給這個變量”。當我們已經知道了如何告訴機器該如何做事時,為什么我們需要去學習這種看起來有些怪異的歸納抽離出來的函數工具?

  在很多情況中,命令式編程很好用。當我們寫業務邏輯,我們通常必須要寫命令式代碼,沒有可能在我們的專項業務里也存在一個可以歸納抽離的實現。

  但是,如果我們花時間去學習(或發現)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,站在雲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,你也許已經用到了聲明式編程,那就是SQL。

  你可以把SQL當做一個處理數據的聲明式查詢語言。完全用SQL寫一個應用程序?這不可能。但如果是處理相互關聯的數據集,它就顯的無比強大了。

  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,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,它還有更大的優勢。因為我們歸納抽離了how,我們就可以專注於what,讓數據庫來幫我們優化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據庫來處理how,來替我們去找我們想要的數據。如果需要用到索引(假設我們建了索引),數據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

需要掌握數據庫原理就能輕松的完成任務。

聲明式編程:d3.js

  另外一個能體現出聲明式編程的真正強大之處地方是用戶界面、圖形、動畫編程。

  開發用戶界面是有難度的事。因為有用戶交互,我們希望能創建漂亮的動態用戶交互方式,通常我們會用到大量的狀態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。

  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,能夠幫助我們使用JavaScript和SVG來開發交互的和動畫的數據可視化模型。

  第一次(或第5次,甚至第10次)你開發d3程序時可能會頭大。跟SQL一樣,d3是一種可視化數據操作的強大通用工具,它能提供你所有how方法,讓你只需要說出你想要什么。

  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,它為data數組里的每個對象畫一個圓。為了演示這個過程,我們每秒增加一個圓。

  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會),但關鍵點是:

  首先我們收集了svg里所有的圓,然后把data數組數據綁定到對象里。

  D3 對每個圓都綁定了那些點數據有一個關系表。最初我們只有兩個點,沒有圓,我們使用.enter()方法獲取數據點。這里,我們的意圖是畫一個圓,中心是x 和 y,初始值是 0 ,半秒后變換成半徑為 5。

 

  命令式編程就是對硬件操作的抽象, 程序員需要通過指令,精確的告訴計算機干什么事情。

  聲明性是函數式編程的一個重要特點, 函數式還有其他特點, 像高階函數、函數沒有side effect, 只有值而沒有變量, 用遞歸而不是用迭代等等。 想

  要完全的掌握函數式需要你徹底的刷新思維, 甚至忘掉命令式的習慣, 所以學習曲線比較陡峭。

  但是這並不妨礙“聲明性”這個特點在某些特定領域的應用, 因為它的確能極大的簡化代碼。

 

 

 

 

參考:

http://www.vaikan.com/

http://mp.weixin.qq.com/s/n_b-yUIxf9ohnYa3Iefoig


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