Модуль (программирование)
Модуль — функционально законченный фрагмент программы, оформленный в виде отдельного файла с исходным кодом или поименованной непрерывной её части (например, Active Oberon), предназначенный для использования в других программах. Модули позволяют разбивать сложные задачи на более мелкие в соответствии с принципом модульности. Обычно проектируются таким образом, чтобы предоставлять программистам удобную для многократного использования функциональность (интерфейс) в виде набора функций, классов, констант. Модули могут объединяться в пакеты и, далее, в библиотеки. Удобство использования модульной архитектуры заключается в возможности обновления (замены) модуля, без необходимости изменения остальной системы. В большинстве случаев различные модули могут запускаться как на одном сервере, так и на разных, для распределения нагрузки и создания распределенной архитектуры.
История концепции модулей
Поддерживающие языки
Модульное программирование может быть осуществлено, даже когда синтаксис языка программирования не поддерживает явное задание имён модулям.
Программные инструменты могут создавать модули исходного кода, представленные как части групп — компонентов библиотек, которые составляются с программой компоновщиком.
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Модуль (программирование)» в других словарях:
Модуль — (от лат. modulus «маленькая мера»): В Викисловаре есть статья «модуль» Мо … Википедия
Модуль (значения) — Модуль (от лат. modulus «маленькая мера») составная часть, отделимая или хотя бы мысленно выделяемая из общего. Модульной обычно называют вещь, состоящую из чётко выраженных частей, которые нередко можно убирать или добавлять, не разрушая вещь… … Википедия
Контрактное программирование — (design by contract (DbC), programming by contract, contract based programming) это метод проектирования программного обеспечения. Он предполагает, что проектировщик должен определить формальные, точные и верифицируемые спецификации… … Википедия
Связанность (программирование) — Связанность (англ. coupling) или зависимость (англ. dependency) характеристика взаимосвязи модуля с другими модулями. Это степень, в которой каждый программный модуль полагается на другие модули. Связанность обычно… … Википедия
Функциональное программирование на Питоне — Функциональное программирование является одной из парадигм, поддерживаемых языком программирования Python. Основными предпосылками для полноценного функционального программирования в Python являются: функции высших порядков, развитые средства… … Википедия
Функциональное программирование на Python — Функциональное программирование является одной из парадигм, поддерживаемых языком программирования Python. Основными предпосылками для полноценного функционального программирования в Python являются: функции высших порядков, развитые средства… … Википедия
Объектно-ориентированное программирование на Python — Объектно ориентированное программирование на Python программирование на Python с использованием парадигмы ООП: с самого начала Python проектировался как объектно ориентированный язык программирования[1]. Содержание 1 Введение 1.1 … Википедия
Аспектно-ориентированное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Эволюционное программирование — Содержание 1 Эволюционное программирование 2 Современное эволюционное программирование … Википедия
Компонентно-ориентированное программирование — Парадигмы программирования Агентно ориентированная Компонентно ориентированная Конкатенативная Декларативная (контрастирует с Императивной) Ограничениями Функциональная Потоком данных Таблично ориентированная (электронные таблицы) Реактивная … Википедия
Модульное программирование
Что такое модульное программирование
Модуль в программировании — это фрагмент кода, имеющий определенное функциональное значение и характеризующийся логической завершенностью.
Модульное программирование — это способ создания программы посредством объединения модулей в единую структуру.
Применение способа позволяет значительно повысить скорость разработки, обеспечить ее надежность, упростить тестирование. Модульное программирование удобно при групповой работе, так как каждый из участников процесса имеет возможность сконцентрироваться только на своем объеме работ, не отвлекаясь на деятельность коллег.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Важное преимущество подхода — возможность заменить или обновить один из компонентов без изменений всей остальной системы.
В чем состоит особенность, основные принципы
Основной принцип метода сформулирован канадским программистом Дэвидом Парнасом. Согласно его высказыванию, для создания одного модуля достаточно минимальных знаний о содержании других. Именно на основе этого принципа Парнас выдвинул концепцию сокрытия информации в программировании.
Сокрытие в программировании — это способ проектирования, предполагающий разграничение доступа разных частей продукта к внутренним компонентам друг друга.
Технологически процесс выглядит так:
В качестве структурных единиц могут выступать сервисы, классы, библиотеки функций, структуры данных и другие единицы, реализующие определенную функцию и способные предоставить интерфейс к ней.
Разновидности модулей
В информатике существуют дополнительные понятия модуля.
Модуль — это набор команд, который имеет свое обозначение и который можно вызвать по имени.
Модуль — это совокупность программных операторов, имеющая идентификатор и граничные компоненты.
Также принято выделять три разновидности:
Примерами крупных могут послужить набор пакетов в языках Java, Ada, а также набор модулей в программном языке Modula-2.
Проблемы модульного программирования
Несмотря на существенные достоинства метода, специалисты подмечают и ряд недостатков:
Если первые три пункта легко нивелируются мощью современной техники, то последний целиком и полностью зависит от программистов, оптимальности предложенных ими решений.
Модули вместо микросервисов
Термин «модуль» (module) взят из статьи Modules vs. microservices. Так же для описания чего-то среднего между микросервисами и монолитами иногда используют термины «микролит» (microlith) или «моносервис» (monoservice). Но, не смотря на то, что термин «модуль» и так уже нагружен общеизвестным смыслом, на мой взгляд он подходит лучше других вариантов. Update: В комментарии lega использовал термин «встроенный микросервис» — он лучше описывает суть подхода, чем «модуль».
Монолит и микросервисы это очень разные подходы, поэтому в любой попытке взять лучшее от обоих критически важен баланс — что взять, а что нет. Иначе получится монстр вроде OSGi.
Я пишу микросервисы с 2009 года, но применять модули вместо микросервисов в реальных проектах пока не пробовал — всё описанное далее это моё предположение о том, каким должен быть вышеупомянутый баланс, и оно нуждается как в теоретической критике так и в проверке практикой.
Что такое модуль
Модуль — это что-то вроде микросервиса, только реализованного внутри единого приложения, состоящего из группы таких модулей и очень небольшой части, которая занимается инициализацией и запуском всех этих модулей.
Хотя формально такое приложение можно назвать монолитом, у этого подхода намного больше общего с микросервисами, поэтому и сравнивать его имеет смысл именно с микросервисным подходом. Как и микросервис, каждый модуль:
В отличие от микросервисов, модуль:
В отличие от обычных библиотек, модуль:
В большинстве случаев модули не нуждаются в каком-либо реестре сервисов — вместо регистрации себя и поиска других модулей они получают необходимые им интерфейсы других модулей при запуске, когда запускающееся приложение вызывает функцию инициализации каждого модуля (в порядке, определяемом зависимостями между модулями). В качестве побочного эффекта это позволит сразу обнаружить циклические зависимости между модулями, если они появятся (и, по возможности, изменить архитектуру так, чтобы от них избавиться).
Где нужны модули
Есть константная добавленная сложность (accidental complexity), одинаковая в каждом микросервисе (регистрация/обнаружение сервисов, подключение и переподключение к ним, авторизация между сервисами, (де)маршалинг и шифрование трафика, использование прерывателей зацикленных запросов, реализация трассировки запросов, etc.). Есть аналогичная константная добавленная операционная сложность (необходимость автоматизации тестирования и выката, реализация детального мониторинга, агрегация логов, использование служебных сервисов для регистрации и поиска сервисов, для хранения конфигурации сервисов, для аудита, etc.). С этим можно смириться, потому что реализовать всё это можно один раз, по мере роста количества микросервисов эта сложность не растёт, а преимущества микросервисов с лихвой компенсируют эти затраты.
Но есть сложность, зависящая от бизнес-логики конкретного приложения и увеличивающаяся по мере развития приложения, от которой хотелось бы избавиться хотя бы в тех приложениях, которым не требуется возможность масштабирования и высокая доступность (или хотя бы той части кода таких приложений, в которой нет явной необходимости взаимодействовать с внешними сервисами):
Правильный модульный подход позволяет сохранить многие преимущества микросервисов (при наличии необходимой поддержки на уровне языка и/или инструментов разработки), но помимо потери ненужных в данном приложении возможностей масштабирования и высокой доступности есть и другие:
Так же у модульного подхода появляются новые достоинства:
Резюме
В общем и целом подход выглядит достаточно соблазнительным — мы получаем возможность писать монолитное приложение в виде кучки по-настоящему хорошо изолированных частей (причём контролировать это будет по большей части язык и/или инструменты, а не внутренняя дисциплина), разрабатываемых в микросервисном стиле (в т.ч. разными командами в разных репо), которые «лёгким движением руки» могут превратиться в настоящие микросервисы если в этом возникнет реальная необходимость… А пока её нет — мы можем использовать обмен сообщениями между модулями внутри приложения как простую и очень быструю замену настоящего RPC, избегая сложностей асинхронности, eventual consistency и обработки сетевых ошибок.
Необходимая поддержка этого подхода в данный момент есть далеко не во всех языках, но в некоторых есть: автор статьи «Modules vs. microservices» писал о поддержке модульности в Java 9, в Go уже пару лет есть поддержка internal-пакетов, в Erlang судя по статье на эту же тему Dawn of the Microlith — Monoservices with Elixir всё хорошо, …. Я не уверен, насколько на скриптовых языках возможно обеспечить реальную изоляцию модулей, но попытки есть: micromono на NodeJS, в комментарии lega ссылка на подход для Python, …
Если у вас есть соображения по теме (а ещё лучше — опыт реального проекта на похожих принципах) или дополнительные ссылки на статьи/проекты по теме — пишите в комментариях, я постараюсь дополнять ими статью.
Что такое модульное программирование и кому оно нужно
В любой профессии, не только в программировании, вы переживаете разные эмоциональные состояния по ходу выполнения проекта:
Некоторые думают, что это нормально: стоит смириться и каждый раз проживать этот цикл. На деле же всё немного проще, и решение лежит не в области психологии, а в подходе к созданию кода.
Классическая проблема программирования
В западной литературе существует термин «big ball of mud» для описания архитектуры программы. Давайте переведём его дословно. Графически «большой шар грязи» можно представить в виде точек на окружности, символизирующих функциональные элементы, и прямых – связей между ними:
Похоже на ваши глаза перед сдачей проекта, не так ли?
Это иллюстрация той сложности, с которой вам надо работать, какое количество связей учитывать, если возникает ошибка.
Программирование не уникальная дисциплина: здесь можно и нужно применять опыт из других областей. Возьмём, к примеру, компьютер. Их производители не задумываются над многообразием задач, которые решает пользователь, и уж тем более не выделяют под каждую маленький процессор и память. Компьютер – это просто набор независимых сложных объектов, объединённых в одном корпусе при помощи разъёмов и проводов. Объекты не уникальны, не оптимизированы конкретно под вас, и тем не менее блестяще справляются со своей задачей.
В программировании есть точно такие же решения. Например, библиотеки. Они помогают не тратить драгоценное время на изобретение велосипеда. Однако для частных задач библиотеки не эффективны – создание отнимет уйму времени, а при единичной повторяемости эффективность стремится к нулю.
В этом случае полезнее обратиться к модулям. Модуль – логически завершённый фрагмент кода, имеющий конкретное функциональное назначение. Для взаимодействия модулей используются способы, не позволяющие изменять параметры и функциональность. Плюсы модульного программирования очевидны:
Модульное программирование крайне эффективно при групповых разработках, где каждый сотрудник может сконцентрироваться только на своём фронте работ и не оглядываться на решения коллег. Однако и в индивидуальном подходе вы получаете, как минимум, вышеописанные преимущества.
Но не всё так просто.
Проблемы модульного программирования
Сама по себе идея использования модулей не сильно упрощает код, важно минимизировать количество прямых связей между ними. Здесь мы подходим к понятию «инверсия управления» (IoC). Упрощённо – это принцип программирования, при котором отдельные компоненты кода максимально изолированы друг от друга. То есть детали одного модуля не должны влиять на реализацию другого. Достигается это при помощи интерфейсов или других видов представления, не обеспечивающих прямого доступа к модульному коду.
В повседневной жизни таких примеров множество. Чтобы купить билет на самолёт или узнать время вылета, вам не надо звонить пилоту. Чтобы выпить молока, не надо ехать в деревню или на завод и стоять над душой у коровы. Для этого всегда есть посредники.
В модульном программировании существует три основные реализации:
Несмотря на то, что первая реализация IoC используется чаще всего, для первых шагов в модульном программировании лучше использовать другие два. Причина – простое создание интерфейсов лишь ограничивает доступ к модулям, а для снижения сложности кода необходимо также уменьшить количество связей. Интерфейсы, хаотично ссылающиеся на другие интерфейсы, код только усложняют.
Для решения этой проблемы необходимо разработать архитектуру кода. Как правило, она схожа с файловой структурой любого приложения:
Соблюдение принципа модульности в больших проектах позволит сэкономить время и не расплескать стартовый задор. Более того, у вас получится наконец сосредоточиться на самом интересном – реализации оригинальных задумок в коде. А ведь это именно то, что каждый из нас ищет в программировании.
В любой профессии, не только в программировании, вы переживаете разные эмоциональные состояния по ходу выполнения проекта:
Некоторые думают, что это нормально: стоит смириться и каждый раз проживать этот цикл. На деле же всё немного проще, и решение лежит не в области психологии, а в подходе к созданию кода.
Классическая проблема программирования
В западной литературе существует термин «big ball of mud» для описания архитектуры программы. Давайте переведём его дословно. Графически «большой шар грязи» можно представить в виде точек на окружности, символизирующих функциональные элементы, и прямых – связей между ними:
Похоже на ваши глаза перед сдачей проекта, не так ли?
Это иллюстрация той сложности, с которой вам надо работать, какое количество связей учитывать, если возникает ошибка.
Программирование не уникальная дисциплина: здесь можно и нужно применять опыт из других областей. Возьмём, к примеру, компьютер. Их производители не задумываются над многообразием задач, которые решает пользователь, и уж тем более не выделяют под каждую маленький процессор и память. Компьютер – это просто набор независимых сложных объектов, объединённых в одном корпусе при помощи разъёмов и проводов. Объекты не уникальны, не оптимизированы конкретно под вас, и тем не менее блестяще справляются со своей задачей.
В программировании есть точно такие же решения. Например, библиотеки. Они помогают не тратить драгоценное время на изобретение велосипеда. Однако для частных задач библиотеки не эффективны – создание отнимет уйму времени, а при единичной повторяемости эффективность стремится к нулю.
В этом случае полезнее обратиться к модулям. Модуль – логически завершённый фрагмент кода, имеющий конкретное функциональное назначение. Для взаимодействия модулей используются способы, не позволяющие изменять параметры и функциональность. Плюсы модульного программирования очевидны:
Модульное программирование крайне эффективно при групповых разработках, где каждый сотрудник может сконцентрироваться только на своём фронте работ и не оглядываться на решения коллег. Однако и в индивидуальном подходе вы получаете, как минимум, вышеописанные преимущества.
Но не всё так просто.
Проблемы модульного программирования
Сама по себе идея использования модулей не сильно упрощает код, важно минимизировать количество прямых связей между ними. Здесь мы подходим к понятию «инверсия управления» (IoC). Упрощённо – это принцип программирования, при котором отдельные компоненты кода максимально изолированы друг от друга. То есть детали одного модуля не должны влиять на реализацию другого. Достигается это при помощи интерфейсов или других видов представления, не обеспечивающих прямого доступа к модульному коду.
В повседневной жизни таких примеров множество. Чтобы купить билет на самолёт или узнать время вылета, вам не надо звонить пилоту. Чтобы выпить молока, не надо ехать в деревню или на завод и стоять над душой у коровы. Для этого всегда есть посредники.
В модульном программировании существует три основные реализации:
Несмотря на то, что первая реализация IoC используется чаще всего, для первых шагов в модульном программировании лучше использовать другие два. Причина – простое создание интерфейсов лишь ограничивает доступ к модулям, а для снижения сложности кода необходимо также уменьшить количество связей. Интерфейсы, хаотично ссылающиеся на другие интерфейсы, код только усложняют.
Для решения этой проблемы необходимо разработать архитектуру кода. Как правило, она схожа с файловой структурой любого приложения:
Соблюдение принципа модульности в больших проектах позволит сэкономить время и не расплескать стартовый задор. Более того, у вас получится наконец сосредоточиться на самом интересном – реализации оригинальных задумок в коде. А ведь это именно то, что каждый из нас ищет в программировании.
Что такое модуль в программировании
Вы будете перенаправлены на Автор24
Модуль в программировании — это построение программного приложения в виде набора отдельных, не зависящих друг от друга блоков, которые принято называть модулями.
Введение
Под модульным программированием понимается методика формирования программ, при которой всё программное приложение подразделяется на отдельные элементы, которые принято называть модулями. При этом каждый модуль обладает своим контролируемым размером, ясным и чётким предназначением и законченной структурой интерфейса связи с внешней средой.
Естественно, что альтернативным вариантом модульному построению, является программный монолит, то есть единая программа, что не очень удобно. Главной проблемой при модульном построении программы является выбор оптимального критерия подразделения всей программы на отдельные модули.
Принципы модульного программирования
Базовыми принципами модульного программирования являются следующие:
Информационное утаивание Парнаса. Любой элемент утаивает одно проектировочное решение, то есть предназначением модуля является утаивание информации. Основной момент при проектировании программного продукта состоит в том, что вначале составляется перечень тех решений по проектированию, которые вызывают сомнение и их сложно принять или тех, которые в дальнейшем могут изменяться. Далее назначаются конкретные модули для реализации каждого из решений.
Модульная аксиома Коуэна. Модулем является не зависящая от других приложений программная единица, которая предназначена для осуществления определённых программных операций и для выполнения взаимодействия с головным участком программы. Эта программная единица обязана выполнять следующие требования:
Программирование сборкой Цейтлина. Модули являются программными кирпичами, из которых выстраивается весь программный комплекс. Базовыми предпосылками модульного программирования являются:
Готовые работы на аналогичную тему
Определение и разновидности модулей
Существуют следующие дополнительные определения модуля:
Спецификация функций модуля обязательно включает в свой состав:
Можно выделить следующие модульные разновидности:
Модули маленьких размеров или функциональные, которые обычно реализуют одну заданную функцию. Базовым и самым простым модулем почти в любом языке программирования считается функция или процедура.
Модули средних размеров или информационные, которые реализуют обычно небольшой набор функций или операций, используя одну и туже структуру данных. Эта структура, именуемая информационным объектом, не известна за пределами данного модуля. Примерами «средних» модулей в программных языках могут служить:
Модули больших размеров или логические, которые объединяют комплект средних или малоразмерных модулей. В качестве примеров таких модулей можно привести:
Специалистом в области программирования Майерсом были предложены следующие конструктивные характеристики модуля: