使用Java为何总写出C风格的代码？

Posted 2023-01-28 JavaEdge.

“你看你所有代码都是把字段取出来计算，然后，再塞回去。各种不同层面的业务计算混在一起，将来有一点调整，所有代码都得跟着变。”

在实际的开发过程中，有不少人都这么写代码的。Java写的代码应该有Java的风格，而这种却处处体现着C风格。

1 编程范式（Programming paradigm）

程序的编写模式。使用什么编程范式，通常意味着主要使用的代码结构。设计角度，编程范式决定你在设计时，可使用的元素有哪些。主流的编程范式：

1.1 结构化编程（structured programming）

通过一些结构化的控制结构进行程序的构建。最熟悉控制结构是if/else这样的选择结构和do/while这样的循环结构。

结构化编程是最早普及的编程范式，现在最典型的结构化编程语言是C语言。C语言控制结构的影响极其深远，成为了很多程序设计语言的基础。

1.2 面向对象编程（object-oriented programming）

最主流编程范式，核心概念是对象。写出的程序本质就是一堆对象之间的交互。给我们提供了一种管理程序复杂性的方式，最重要的就是多态（polymorphism）。

1.3 函数式编程（functional programming）

近些年重新崛起的编程范式。核心概念是函数。它的函数来自于数学里面的函数，所以，和我们常规理解的函数有个极大不同：不变性。即一个符号一旦创建就不再改变。

函数式编程的代表性语言LISP，还没哪门函数式编程语言能够完全独霸一方。

编程范式不仅仅是提供了一个个的概念，更重要的是，它对程序员的能力施加了约束：

• 结构化编程，限制使用goto语句，它是对程序控制权的直接转移施加了约束
• 面向对象编程，限制使用函数指针，它是对程序控制权的间接转移施加了约束
• 函数式编程，限制使用赋值语句，它是对程序中的赋值施加了约束。

与其说这些编程范式是告诉你如何编写程序，倒不如说它们告诉你不要怎样做。

2 多范式编程

编程范式与具体语言的关系不大，就好比你的思考与用什么语言表达是无关的。但实际每种语言都有自己的主流编程范式。
如C语言主要是结构化编程，而 Java主要是面向对象编程。但丝毫不妨碍程序员们在学习多种编程范式之后，打破“次元壁”，将不同编程范式中的优秀元素吸纳进来。这里的重点是“优秀”，而非“所有”。

比如在Linux设计中，有个虚拟文件系统（Virtual File System，简称 VFS）的概念，你可以把它理解成一个文件系统的接口。在所有的接口中，其中最主要的是file_operations，它就对应着我们熟悉的各种文件操作。

下面是这个结构的定义，这个结构很长，我从中截取了一些我们最熟悉的操作：

struct file_operations 
  loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);
  ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);
  ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);
  int (*open) (struct inode *, struct file *);
  int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);
  int (*release) (struct inode *, struct file *);
  ...

如果你要开发一个自己的文件系统，只需要把支持的接口对应着实现一遍，也就是给这个结构体的字段赋值。

换个角度看，这个结构体主要的字段都是函数指针，文件系统展现的行为与这些函数的赋值息息相关。只要给这个结构体的字段赋值成不同参数，也就是把不同的函数关联上，这个文件系统就有了不同的行为。
熟悉面向对象编程，这不就是多态？

C是一门典型的结构化编程语言，而VFS的设计展现出来的却是面向对象编程的特点，编程范式的“次元壁”在这里被打破。

类似的设计还有很多，比如，Java里有一个著名的基础库，Google出的Guava。它里面就提供了函数式编程的基础设施。在Java 8之前，Java在语法上并不支持函数式编程，但这并不妨碍我们通过类模拟函数。
C++有一个functor概念，也就是函数对象，通过重载 () 这个运算符，让对象模拟函数的行为。

无论是在以结构化编程为主的语言中引入面向对象编程，还是在面向对象为主的语言中引入函数式编程，在一个程序中应用多种编程范式已经成为趋势。

越来越多的程序设计语言开始将不同编程范式的内容融合起来。Java从Java 8开始引入了Lambda语法，写出函数式编程代码。

多范式编程会越来越多，是因为关注点是做出好的设计，写出易维护代码，所以，我们会尝试着把不同编程风格中优秀的元素放在一起。比如，我们采用面向对象来组织程序，而在每个类具体的接口设计上，采用函数式编程的风格，在具体的实现中使用结构化编程提供的控制结构。

开头之所以批评，关键点就是没有把各种编程范式中优秀的元素放到一起。Java是提供对面向对象的支持，面向对象的强项在于程序的组织，它归功的设计元素应该是对象，程序应该是靠对象的组合来完成，而把它写成平铺直叙的结构化代码，这不值得鼓励。

学习不同的编程范式，将不同编程范式中的优秀元素应用在我们日常的软件设计之中，已经由原来的可选项变成了现在的必选项。否则，你即便拥有强大的现代化武器，也只能用作古代的冷兵器。

3 总结

编程范式指的是程序的编写模式。编程范式对程序员的能力施加了约束，理解编程范式的一个关键点在于，哪些事情不要做。

编程范式与具体语言的关系不大，但很多语言都有着自己主流的编程范式。但现在的一个趋势是，打破编程范式的“次元壁”，把不同编程范式中优秀的元素放在一起。

可以通过设计，模拟出其他编程范式中的元素
程序设计语言的发展趋势也是要融合不同编程范式中优秀的元素
学习不同的编程范式，已经成为每个程序员的必修课。

学习不同的编程范式，将其中优秀的元素运用在日常工作中。