Файл: Классификация языков программирования. Критерии выбора среды и языка разработки программ (Классификация языков программирования ).pdf
Добавлен: 02.04.2023
Просмотров: 695
Скачиваний: 1
После получения проекта или задания нужно выполнить подготовительную работу до решения поставленной задачи. Зачастую выбор языка не рассматривается как часть этой подготовительной работы.
При выборе языка для персонального проекта можно положиться на свои личные предпочтения. Здесь может оказаться важным количество строк кода; очевидным выбором будет язык, позволяющий выполнить задачу при помощи 10 строк кода вместо 20. Сначала хочется получить решение, а потом позаботиться об удобочитаемости или производительности [Пратт Т., Зелковиц М.Языки программирования: разработка и реализация, Питер, 4-е издание, 2016 – 248 с.].
В проектах для крупных организаций применяется другой сценарий. Для решения конкретной проблемы группы разработчиков создают компоненты, взаимодействующие и взаимосвязанные между собой. На выбор языка могут повлиять такие факторы, как переносимость программы на другую платформу или доступность ресурсов [Вирт, Н. Алгоритмы и структуры данных / Н. Вирт. - М.: Мир, 2016. - 360 c].
Правильный выбор языка программирования поможет создать компактное, простое в отладке, расширении, документировании и исправлении ошибок решение. При выборе языка программирования учитываются следующие факторы:
Целевая платформа.
Гибкость языка.
Время исполнения проекта.
Производительность.
Поддержка и сообщество.
Целевая платформа
Самым важным фактором является платформа, на которой программа будет работать. Рассмотрим для примера Java™ и C. Если программа написана на C и должна работать на машинах с Windows® и Linux®, потребуются компиляторы для платформ и два разных исполняемых файла. В случае с Java сгенерированного байт-кода будет достаточно для выполнения программы на любом компьютере, на котором установлена виртуальная Java-машина [Пратт Т., Зелковиц М.Языки программирования: разработка и реализация, Питер, 4-е издание, 2016 – 248 с.].
Аналогичный аргумент применим и для Web-сайтов. Они должны выглядеть и работать одинаково во всех браузерах. Использование тегов CSS3 и HTML5 без проверки совместимости с браузерами приведет к разному отображению и поведению сайта в разных браузерах.
Гибкость
Гибкость языка определяется тем, насколько легко можно добавлять к существующей программе новые функциональные возможности. Это может быть добавление нового набора функций или использование существующей библиотеки для добавления новой функциональности. Рассмотрите следующие вопросы, связанные с гибкостью [Иванова Г.С., Основы программирования: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. ~ 416 с: ]:
Можно ли использовать новую функциональность без подключения новой библиотеки?
Если нет, доступна ли эта функциональность в библиотеке языка?
Если эта функциональность не встроена в язык и не доступна в библиотеке, какие усилия нужно приложить для ее создания с нуля?
До принятия решения необходимо знать, как спроектирована программа, и какие функциональные возможности оставлены на потом.
Хотя сравнение этих языков технически некорректно, рассмотрим Perl и Python. Perl имеет встроенную поддержку регулярных выражений. В Python необходимо импортировать модуль re из стандартной библиотеки [ Голицына, О.Л. Основы алгоритмизации и программирования: Учебное пособие / О.Л. Голицына, И.И. Попов. - М.: Форум; Издание 2-е, 2015. - 432 c].
Время исполнения проекта
Время исполнения – это время, необходимое для создания рабочей версии программы, т.е. версии, готовой для работы в производственных условиях и выполняющей предусмотренные функции. При расчете этого времени необходимо учитывать не только логику управления, но и логику представления.
Время исполнения проекта очень зависит от размера кода. Теоретически, чем легче изучить язык и чем меньше объем кода, тем меньше это время [Бекишев, Г.А. Элементарное введение в геометрическое программирование / Г.А. Бекишев, М.И. Кратко. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2017. - 144 c].
Например, сайт управления контентом на PHP-сценариях можно разработать за несколько дней, в то время как создание кода сервлетов может занять несколько месяцев, при условии, что вы начали изучать оба языка с нуля.
Производительность
Каждая программа и платформа имеет определенный предел производительности, и на эту производительность влияет используемый при разработке язык. Существует множество способов сравнения скорости работы в одинаковой среде программ, написанных на разных языках. Можно использовать различные эталонные тесты, хотя их результаты не являются конкретной оценкой производительности какого бы то ни было языка [Иванова Г.С., Основы программирования: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. ~ 416 с: ].
Рассмотрим два варианта Web-приложения, написанных на Java и на Python. На основании данных тестирования можно прийти к заключению, что в одинаковой среде приложение, написанное на Java, должно работать быстрее, чем приложение, написанное на Python. А как насчет самой среды? Если средой является одноядерная x86 Ubuntu Intel Q6600, это справедливо, поскольку вычислительная мощность ограничена.
А если взять Web-приложение, работающее в облачной среде на Google App Engine? Такое приложение может использовать практически неограниченную процессорную мощность, и обе программы возвратят результаты почти за одно и то же время.
Теперь основным фактором выбора будет количество строк кода и удобство обслуживания.
Производительность языка нужно учитывать в случае, когда целевая среда не предлагает широкой масштабируемости, – например, при разработке для мобильных устройств.
Поддержка и сообщество
Язык программирования, как и хорошая программа, должен опираться на твердую поддержку сообщества. Язык с активным форумом скорее всего будет популярнее замечательного языка, помощь по которому трудно найти [А. Ездаков «Функциональное и логическое программирование» (2016) Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. ~ 416 с].
Поддержка сообщества – это вики-сайты, форумы, учебные руководства и, самое важное, дополнительные библиотеки, развивающие язык. Прошли те дни, когда люди работали автономно. Никто не захочет перерывать горы документации, чтобы решить одну маленькую проблему. Если у языка много сторонников, это увеличивает шансы того, что ранее кто-нибудь сталкивался с вашей проблемой и уже написал об этом на вики-сайте или на форуме.
Хороший пример значения сообщества дает язык Perl. Архив Comprehensive Perl Archive Network (CPAN) поддерживается усилиями сообщества. Главная цель CPAN – помочь программистам в поиске модулей и программ, не включенных в стандартный дистрибутив Perl. По своей структуре он децентрализован; авторы обслуживают и улучшают свои собственные модули. Обычной практикой является создание ответвлений и конкурирующих модулей для одной и той же задачи или цели [Бекишев, Г.А. Элементарное введение в геометрическое программирование / Г.А. Бекишев, М.И. Кратко. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2017. - 144 c].
Сценарии
Сценарии проектов, приведенные в данном разделе, иллюстрируют различные факторы, влияющие на принятие решения относительно выбора языка программирования [Гедранович, В.В. Основы компьютерных информационных технологий: учеб.-метод. комплекс / В.В. Гедранович, Б.А. Гедранович,И.Н. Тонкович. – 2-е изд., стереотип. – Минск: Изд-во МИУ, 2016 – 344 с.].
REST-сервис для операции сложения.
Простая программа чтения фидов.
Корпоративные приложения.
Исследовательские проекты.
REST-сервис для операции сложения
В этом сценарии рассматривается REST-сервис, выполняющий сложение. Сервис вызывается по URL, http://<url>?num1=number1&num2=number2, а результат должен содержать сумму двух чисел, переданных сервису. Эту программу можно написать на разных языках. В нашем примере используются JSP (см. листинг 1) и PHP (см. листинг 2). JSP-программа написана в Eclipse IDE.
Листинг 1. REST-сервис, использующий JSP
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=ISO-8859-1"
pageEncoding="ISO-8859-1"%>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=ISO-8859-1">
<title>Sum</title>
</head>
<body>
<% if (request.getParameter("num1") == null ||
request.getParameter("num2") == null) { %>
<p>
<b>Wrong URL!!!</b>
</p>
<p>
<b>Enter URL in this format: </b>
<i>
http://<url>?num1=number1&num2=number2</i>
</p>
<% } else { %>
<b>Number 1:</b>
<i><%= request.getParameter("num1") %></i>
<br>
<b>Number 2:</b>
<i><%= request.getParameter("num2") %></i>
<br>
<b>Sum:</b>
<i><%= Integer.parseInt(request.getParameter("num1")) +
Integer.parseInt(request.getParameter("num2")) %></i>
<br>
<% } %>
</body>
</html>
В листинге 2 приведена та же программа, написанная на PHP.
Листинг 2. REST-сервис, использующий PHP
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=ISO-8859-1">
<title>Sum</title>
</head>
<body>
<?php if ($_GET["num1"] == NULL || $_GET["num2"] == NULL) { ?>
<p><b>Wrong URL!!!</b></p>
<p>
<b>Enter URL in this format: </b>
<i>http://<url>?num1=number1&num2=number2</i>
</p>
<?php } else { ?>
<b>Number 1:</b>
<i><?= $_GET["num1"] ?></i>
<br>
<b>Number 2:</b>
<i><?= $_GET["num2"] ?></i>
<br>
<b>Sum:</b>
<i><?= $_GET["num1"] + $_GET["num2"] ?></i>
<br>
<?php } ?>
</body>
</html>
Между этими примерами нет особых различий. Программа сама по себе не использует все возможности обоих языков. Она показывает, что когда дело касается основ, оба языка равноценны [Гедранович, В.В. Основы компьютерных информационных технологий: учеб.-метод. комплекс / В.В. Гедранович, Б.А. Гедранович,И.Н. Тонкович. – 2-е изд., стереотип. – Минск: Изд-во МИУ, 2016 – 344 с.].
Возможности JSP позволяют использовать его преимущественно на корпоративном уровне. Например, в случае использования JSP программа при самом первом вызове загружается в память как сервлет. При каждом последующем запросе вызывается программа, находящаяся в памяти, что улучшает время ее реакции. Она также идеальна для среды Java. В случае использования PHP программа загружается в память при каждом вызове, что может увеличить время реакции для критических приложений [Пратт Т., Зелковиц М.Языки программирования: разработка и реализация, Питер, 4-е издание, 2016 – 248 с.].
Еще одной важной функциональной возможностью JSP, которая делает его более подходящим выбором для предприятия, является его многопоточность. PHP не имеет встроенной поддержки многопоточности.
Простая программа чтения фидов
Цель этого сценария заключается в предоставлении программе ссылки на фид. Программа должна получить фид и вывести все его заголовки. Чтобы сделать программу более интересной, мы подпишемся на фид в JSON-формате, а не в RSS [ Голицына, О.Л. Основы алгоритмизации и программирования: Учебное пособие / О.Л. Голицына, И.И. Попов. - М.: Форум; Издание 2-е, 2015. - 432 c].
Фрагмент кода, приведенный в листинге 3, взят из O'Reilly и написан на Java.
Листинг 3. Программа чтения фидов, использующая Java
import java.io.InputStream;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import net.sf.json.JSONArray;
import net.sf.json.JSONObject;
import net.sf.json.JSONSerializer;
public class JsonParser {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String urlString =
"http://pipes.yahoo.com/pipes/pipe.run?_id=df36e60df711191549cf529e1df96884&
_render=json&
textinput1=and&urlinput1=http%3A%2F%2Ffeeds.wired.com%2Fwired%2Findex";
URL url = new URL(urlString);
URLConnection urlCon = url.openConnection();
InputStream is = urlCon.getInputStream();
String jsonTxt = IOUtils.toString(is);
JSONObject json = (JSONObject) JSONSerializer.toJSON(jsonTxt);
JSONObject value = json.getJSONObject("value");
JSONArray items = value.getJSONArray("items");
String title;
for (Object item : items) {
title=((JSONObject)item).getString("title");
System.out.println("\n" + title);
}
}
}
В листинге 4 приведена программа, написанная на Python.
Листинг 4. Программа чтения фидов, использующая Python
#!/usr/bin/python
import urllib.request
url = "http://pipes.yahoo.com/pipes/pipe.run?
_id=df36e60df711191549cf529e1df96884&_render=json&
textinput1=and&urlinput1=http%3A%2F%2Ffeeds.wired.com%2Fwired%2Findex"
HTTPdata = urllib.request.urlopen(url)
json_data = eval(HTTPdata.read())
for item in json_data['value']['items']:
print (item['title'])
Python-программу можно сократить еще больше – всего до трех строк. Оставьте в листинге 4 первые две строки и замените остальной код строкой из листинга 5.
Листинг 5. Сокращенная третья строка
|
1 2 3 4 |
for item in eval((urllib.request.urlopen("http://pipes.yahoo.com/pipes/pipe.run? _id=df36e60df711191549cf529e1df96884&_render=json&textinput1=and& urlinput1=http%3A%2F%2Ffeeds.wired.com%2Fwired%2Findex")) .read()))['value']['items']:print (item['title']) |
Пример приложения продемонстрировал гибкость этих языков. Ни один из них не имеет встроенной поддержки всех необходимых библиотек, поэтому необходимо импортировать нужные пакеты. В Python это даже проще, поскольку можно манипулировать JSON по умолчанию. В Java-коде это труднее, потому что для создания работающей программы необходимо получить JSON-библиотеки и их зависимости [ Голицына, О.Л. Основы алгоритмизации и программирования: Учебное пособие / О.Л. Голицына, И.И. Попов. - М.: Форум; Издание 2-е, 2015. - 432 c].