Что такое модуль 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:
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.
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
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.
Модули — Основы программирования
Что такое модуль и зачем он нужен
Модули в JavaScript (ES6) реализованы на основе файлов, и находятся они с файлами в отношении «один-к-одному». Попросту говоря, какой-либо конкретный файл, содержащий js-код, можно смело считать отдельным модулем. При этом, как следует из вышенаписанного, один файл представляет лишь один модуль, в нём не может быть (по крайней мере, на текущий момент) организовано размещение одновременно нескольких модулей.
Далее будут подробно рассмотрены синтаксис модулей, способы и примеры экспортирования и импортирования.
Анализ кода
Почти все последующие уроки этого курса, а также все остальные курсы на Хекслете активно используют модули. Такой подход максимально приближает нас к реальной жизни, когда проекты состоят из сотен, а то и тысяч файлов и библиотек, которые активно пользуются друг другом.
При работе с модулями будет полезным сразу наработать некоторые модели поведения, позволяющие вам с легкостью определять, какой код вам доступен на исполнение, откуда пришел этот код и как его увидеть. Фидбек, который мы получаем от наших пользователей, говорит о том, что, как раз, в этом моменте больше всего затыков.
Ниже описан основной алгоритм, по которому нужно анализировать файл с кодом, над которым вы сейчас работаете. Этот алгоритм не является специфичным для работы в среде Хекслета, так нужно делать в принципе:
Дополнительные возможности
Варианты импорта
Если из модуля экспортировано множество функций, то, как мы уже знаем, импортировать их можно с помощью такой строчки:
Иногда бывает удобнее импортировать функции в текущий модуль напрямую, без необходимости указывать исходный модуль, и достичь этого можно таким образом:
Часто встречаются ситуации, в которых нужно импортировать функции из нескольких разных модулей, но имена этих функций совпадают. Как мы помним из теории, это одна из ключевых целей модулей, предотвратить коллизии имен. Так вот, пока функции живут внутри своих модулей, эта коллизия разруливается автоматически, но при необходимости использовать эти функции в третьем модуле, нужен дополнительный механизм. Выражается он в том, что при импорте мы можем локально переименовать любую функцию, другими словами ей можно задать алиас.
Варианты экспорта
По умолчанию также можно экспортировать любую константу, что открывает такую возможность:
При этом снаружи это имя никак не используется, любой экспорт по умолчанию импортируется под любым именем.
Синтаксис экспорта по умолчанию таков, что после обязательных ключевых слов export default можно указать выражение, будь то константа:
или анонимная функция:
или даже просто литерал, например:
В отличие от именованного экспорта здесь после ключевых слов недопустимо указывать объявления переменных (с использованием const, let, var) и возможен только один дефолтный экспорт на модуль.
Экспорт и импорт в действии
Давайте наполним donor.js экспортными константами и функциями. Для полноты картины к именованному экспорту мы добавили ещё и экспорт по умолчанию (это допустимо, хотя и не принято так делать, по смыслу экспорта по умолчанию он должен быть единственным экспортом на модуль):
—> Импортируем все функции из donor.js в виде объекта, которому необходимо дать произвольный (соответствующий общим правилам именования переменных) псевдоним. Обращаемся к импортированным функциям как к свойствам этого объекта:
—> Сделаем выборочный импорт функций из donor.js. Для этого перечислим в фигурных скобках имена интересующих нас функций. Обращаемся к импортированным функциям по этим именам. При этом им можно давать псевдонимы, далее в текущем модуле доступ к таким функциям будет происходить только по псевдониму (это может пригодится в том случае, если в модуле уже существует функция с таким именем, для разрешения конфликта имён):
—> Импортируем из модуля donor.js значение по умолчанию. Для этого достаточно просто указать после ключевого слова import произвольное (наиболее подходящее и удобное) имя. В таком случае по этому имени можно будет обращаться к значению по умолчанию из импортируемого модуля:
Также есть возможность импортировать одновременно и значение по умолчанию и другие экспортированные компоненты. Это можно сделать несколькими способами, приведём примеры:
тот же самый результат можно получить ещё одним альтернативным способом:
Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»
Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.