Was ist deklarativer Code?

Deklarativer Code ist ein Programmierparadigma der sich auf die Beschreibung konzentriert was Das Programm sollte erreichen, anstatt wie es sollte getan werden.

Was ist mit deklarativem Code gemeint?

Deklarativer Code ist ein Programmierstil, bei dem der Entwickler die Berechnungslogik ausdrückt, ohne den Kontrollfluss oder die zum Erreichen des gewünschten Ergebnisses erforderlichen Schritte explizit anzugeben. Im Gegensatz zu zwingende Programmierung, bei dem der Schwerpunkt auf der Beschreibung der Abfolge von Operationen liegt, die zum Erreichen eines Ziels erforderlich sind, abstrahiert die deklarative Programmierung den Prozess und ermöglicht dem Entwickler, was Das Ergebnis sollte eher sein als wie um es zu erreichen.

Dies bedeutet, dass in deklarative ProgrammierungDer Schwerpunkt liegt auf der Beschreibung der Eigenschaften oder des Zustands des Systems zu verschiedenen Zeitpunkten, anstatt eine schrittweise Anleitung zur Änderung dieses Zustands bereitzustellen. Deklarativer Code führt häufig zu einfacheren, lesbareren Programmen, da er die Komplexität von Kontrollstrukturen abstrahiert und es dem Programmierer ermöglicht, sich auf die gewünschten Endergebnisse zu konzentrieren.

Beispiele für deklarativen Code

Hier sind einige Beispiele für deklarativen Code in verschiedenen Kontexten:

1. SQL (Strukturierte Abfragesprache)

WÄHLEN Sie Name, Alter VON Benutzern, WO Alter > 30;

In diesem Beispiel gibt der Code an was abzurufende Daten (Name und Alter der Benutzer) und unter welchen Bedingungen (Alter über 30), ohne im Detail anzugeben, wie die Datenbank die Daten suchen, filtern oder abrufen soll.

2. HTML (HyperText Markup Language)

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Dies ist eine Beispielseite.

Hier beschreibt der Entwickler die Struktur der Webseite, beispielsweise das Vorhandensein einer Überschrift und eines Absatzes. Es ist nicht erforderlich, anzugeben, wie der Browser die Elemente darstellen soll; dies wird abstrahiert.

3. CSS (Cascading Stylesheets)

h1 {

  color: blue;

}

p {

  font-size: 16px;

}

In diesem CSS Beispielsweise deklariert der Code den Stil für die Elemente h1 und p (blaue Farbe bzw. Schriftgröße), ohne den Low-Level-Prozess zu beschreiben, wie der Browser die Stile anwenden soll.

4. Funktionale Programmierung (Haskell)

sumList :: [Int] -> Int

sumList xs = sum xs

In Haskell konzentriert sich der Code auf die was– Summieren der Liste der Ganzzahlen – ohne Angabe des genauen Iterationsprozesses. Die Funktion „sum“ kümmert sich um die Details der Summierung.

5. React JSX (JavaScript-Bibliothek für die Benutzeroberfläche)

<button onClick={handleClick}>Click me</button>

Dieser deklarative Code beschreibt die UI Element (ein Button) und die Ereignisbehandlungslogik (onClick). Der Entwickler gibt das gewünschte Ergebnis an, nämlich einen Button mit einem Eventhandler, jedoch nicht die genaue Implementierung der Ereignisverwaltung. React kümmert sich um die Details.

Deklarative Codeverwendungen

Deklarativer Code wird in verschiedenen Bereichen und Szenarien eingesetzt und bietet Vorteile wie Einfachheit, Ausdrucksstärke und Abstraktion von Implementierungsdetails. Hier sind einige wichtige Verwendungsmöglichkeiten von deklarativem Code:

• Database Abfragen (SQL). SQL ist eines der häufigsten Beispiele für deklarative Programmierung. In SQL geben Sie was Daten, die Sie möchten (z. B. Spalten, Tabellen, Bedingungen), ohne angeben zu müssen wie Die Datenbank soll diese Daten abrufen. Die zugrunde liegende Datenbank-Engine optimiert die Ausführung, sodass sich Entwickler auf die Logik statt auf die Implementierungsdetails konzentrieren können.

Ejemplo:

SELECT * FROM customers WHERE age > 30;

Diese Abfrage definiert die Datenanforderungen (Abrufen aller Spalten für Kunden, die älter als 30 Jahre sind), ohne anzugeben, wie die Datenbank-Engine die Suche durchführen soll.

• Webseiten-Layout (HTML/CSS). HTML und CSS sind deklarative Sprachen zur Strukturierung und Gestaltung von Webseiten. HTML definiert die Struktur der Seite (z. B. Überschriften, Absätze, Bilder), während CSS die Gestaltung dieser Elemente (z. B. Farben, Größen und Positionen) vorgibt. Entwickler geben das gewünschte Layout oder Erscheinungsbild an, ohne dem Browser mitzuteilen, wie diese Elemente dargestellt werden sollen.

Ejemplo:

<div class="header">Welcome</div>

In CSS:

.header {

  font-size: 24px;

  color: blue;

}

• Funktionale Programmierung. Fuktionelle Behandlungen Programmiersprachen wie Haskell, Scala und Teile von JavaScript Der Fokus liegt auf deklarativer Programmierung. In diesen Sprachen werden Funktionen oft als Ausdrücke geschrieben, die Transformationen von Daten beschreiben, und nicht als Abfolgen von Schritten. Dies führt zu prägnanterem, lesbarem und wartbarem Code, der auf Unveränderlichkeit und zustandslose Berechnung setzt.

Beispiel in Haskell:

map (*2) [1,2,3,4]  -- [2,4,6,8]

Dadurch wird die gewünschte Transformation deklariert (Multiplikation jedes Elements mit 2), anstatt anzugeben, wie die Iteration über die Liste erfolgen soll.

• UI-Frameworks (React, Vue.js). In UI-Frameworks wie React oder Vue.js deklarieren Entwickler die Struktur der Benutzeroberfläche anhand von Komponenten, Eigenschaften und Zuständen. Das Framework übernimmt das Rendering und aktualisiert die Benutzeroberfläche bei Bedarf. Der deklarative Ansatz hilft, die explizite Bearbeitung von Low-Level-DOM-Manipulationen und Event-Handling-Code zu vermeiden.

Beispiel in React:

<button onClick={handleClick}>Click me</button>

Hier geben Sie an, dass eine Schaltfläche angezeigt werden soll, und React kümmert sich um die Verarbeitung des Ereignisses und das Rendern der UI-Updates, wenn auf die Schaltfläche geklickt wird.

• Infrastruktur als Code (IaC). Tools wie Terraform, Ansible und CloudFormation verwendet deklarativen Code zur Definition der Infrastruktur. In IaC beschreiben Entwickler den gewünschten Infrastrukturzustand, und das Tool stellt sicher, dass die Infrastruktur diesem Zustand entspricht. Sie können beispielsweise deklarieren, dass eine virtuelle Maschine mit bestimmten Eigenschaften vorhanden sein soll, und das Tool verwaltet den Prozess der Erstellung oder Aktualisierung.

Beispiel in Terraform:

resource "aws_instance" "example" {

  ami           = "ami-123456"

  instance_type = "t2.micro"

}

Dadurch wird der gewünschte Zustand für die virtuelle Maschine definiert und Terraform übernimmt das Erstellen oder Ändern der Instanz.

• Datentransformation (XSLT, LINQ). In Datentransformationsszenarien ermöglichen Sprachen wie XSLT oder LINQ (Language Integrated Query in C#) deklarative Transformationen von Daten von einem Format in ein anderes, beispielsweise von XML in HTML oder die Abfrage von Sammlungen im Speicher. Anstatt zu beschreiben, wie die Daten durchlaufen und die Transformation durchgeführt wird, deklarieren Entwickler, was die Transformation ergeben soll.

Beispiel in XSLT:

<xsl:template match="book">

  <h2><xsl:value-of select="title" /></h2>

</xsl:template>

• Deklarative Workflow-Definitionen (Apache Airflow, AWS Step Functions)In modernen Datenverarbeitungs-Pipelines oder Workflow-Orchestrierungssystemen wird deklarative Programmierung zur Definition von Workflows verwendet. Anstatt schrittweise Prozeduren für die Aufgabenausführung zu schreiben, definieren Sie die Aufgaben und ihre Abhängigkeiten und überlassen dem Framework die Verwaltung der Ausführungsreihenfolge und der Fehlerbehandlung.

Beispiel im Luftstrom (Python):

from airflow import DAG

from airflow.operators.dummy_operator import DummyOperator

from datetime import datetime

dag = DAG('my_dag', start_date=datetime(2021, 1, 1))

task1 = DummyOperator(task_id='start', dag=dag)

task2 = DummyOperator(task_id='end', dag=dag)

task1 >> task2 # Aufgabenabhängigkeit definieren

• Konfigurationsmanagement (YAML, JSON). Werkzeuge wie Kubernetes, Docker Compose oder CI / CD-Pipelines oft genutzt YAML oder JSON für die deklarative Konfiguration. Hier deklarieren Sie den gewünschten Zustand des Systems (z. B. welche Container ausgeführt werden sollen, welche Ressourcen sie benötigen, Umgebungsvariablen), ohne die genaue Abfolge der Aktionen zum Erreichen dieses Zustands anzugeben.

Beispiel in Docker Compose (YAML):

version: '3'

services:

  web:

    image: nginx

    ports:

      - "80:80"

Wie schreibt man einen deklarativen Code?

Beim Schreiben von deklarativem Code liegt der Schwerpunkt auf der Beschreibung was Sie möchten, dass das Programm tut, anstatt wie um es zu tun. Um deklarativen Code zu schreiben, können Sie diese Schritte befolgen:

• Identifizieren Sie das gewünschte Ergebnis. Definieren Sie zunächst klar, was das Programm erreichen soll. Dies könnte eine Datentransformation, die Anzeige der Benutzeroberfläche, eine Datenbankabfrage oder die Einrichtung einer Infrastruktur sein. Der Schlüssel liegt darin, sich auf das Ergebnis und nicht auf den Prozess zu konzentrieren.
• Verwenden Sie die richtigen Tools oder Sprachen. Wählen Sie eine Sprache oder ein Framework, das deklarative Programmierung unterstützt. Beispielsweise wird SQL für Datenbankabfragen, HTML und CSS für Webdesign, funktionale Programmiersprachen wie Haskell für Datentransformationen und Frameworks wie React für die UI-Entwicklung verwendet.
• Abstrahieren Sie den Kontrollfluss. Bei der deklarativen Programmierung wird der Kontrollfluss typischerweise vom Framework oder System gesteuert, mit dem Sie arbeiten. Vermeiden Sie die Angabe Schleifen, Konditionale oder detaillierte Schritt-für-Schritt-Operationen. Konzentrieren Sie sich stattdessen auf die Darstellung des gewünschten Zustands oder der gewünschten Operationen.
• Definieren Sie Anweisungen auf hoher Ebene. Schreiben Sie Anweisungen oder Ausdrücke, die die gewünschten Eigenschaften oder Transformationen deklarieren, und überlassen Sie die Implementierung dem zugrunde liegenden System. Anstatt beispielsweise eine Liste zum Filtern von Werten zu durchlaufen, können Sie eine Transformation oder Filterbedingung deklarieren.
• Nutzen Sie integrierte Bibliotheken oder Funktionen. Viele deklarative Sprachen oder Frameworks bieten Abstraktionen auf hoher Ebene, wie etwa Datenbankabfragen, UI-Komponenten oder Statusverwaltungsfunktionen, mit denen Sie angeben können, was Sie möchten, ohne sich in Implementierungsdetails zu verlieren.
• Halten Sie es kurz und lesbar. Eine der Stärken von deklarativem Code ist seine Einfachheit. Vermeiden Sie unnötige Komplexität, indem Sie eine einfache und ausdrucksstarke Syntax verwenden, die das gewünschte Ergebnis klar kommuniziert.

Was sind die Vorteile und Herausforderungen der Verwendung eines deklarativen Codes?

In diesem Abschnitt untersuchen wir die Vorteile und Herausforderungen der Verwendung von deklarativem Code. Wenn Sie die Stärken und Schwächen kennen, können Sie besser entscheiden, wann und wie Sie deklarativen Code in Ihren Projekten effektiv einsetzen.

Vorteile von deklarativem Code

Hier sind einige wichtige Vorteile von deklarativem Code:

• Einfacher und besser lesbar. Deklarativer Code ist tendenziell prägnanter und leichter zu lesen, da er sich auf die Beschreibung konzentriert was das Programm tun sollte, anstatt wie um es zu tun. Dies macht es einfacher zu verstehen und zu pflegen.
• Reduzierte Komplexität. Durch die Abstraktion von Details auf niedriger Ebene und des Kontrollflusses vereinfacht deklarativer Code komplexe Aufgaben und macht so die Arbeit mit ihm und seine Änderung einfacher.
• Weniger Standardtext. Deklarativer Code erfordert im Vergleich zu imperativen Ansätzen oft weniger Zeilen und weniger repetitiven Code. Dies führt zu saubererem und effizienterem Code.
• Verbesserte Wartbarkeit. Der höhere Abstraktionsgrad im deklarativen Code bedeutet, dass er weniger eng an bestimmte Implementierungsdetails gekoppelt ist, was zukünftige Änderungen oder Erweiterungen erleichtert.
• Konzentrieren Sie sich besser auf die Geschäftslogik. Entwickler können sich auf die Formulierung der Kernlogik oder des Ziels des Programms konzentrieren, anstatt sich mit den zugrunde liegenden Verfahrensschritten zu befassen, was zu einer effizienteren Problemlösung führt.
• Fehlerreduzierung. Durch weniger Codezeilen und weniger manuelle Bearbeitung von Vorgängen verringert deklarativer Code die Wahrscheinlichkeit von Fehlern, wie etwa durch die falsche Verwaltung von Schleifen oder Bedingungen.
• Optimierung durch das Framework bzw. System. In vielen Fällen optimiert das System (z. B. eine Datenbank-Engine oder ein Framework) die Ausführung von deklarativem Code im Hintergrund, was zu einer potenziell besseren Leistung führt, als wenn jeder Schritt manuell angegeben würde.

Herausforderungen des deklarativen Codes

Hier sind einige Herausforderungen im Zusammenhang mit deklarativem Code:

• Begrenzte Kontrolle über die Ausführung. Bei der deklarativen Programmierung steuert das zugrunde liegende System die Ausführung von Aufgaben. Dies führt manchmal zu Ineffizienzen oder einem Mangel an feinkörniger Kontrolle über die Leistungsoptimierung, was die Feinabstimmung bestimmter Teile des Prozesses erschwert.
• Lernkurve. Deklarative Sprachen und Frameworks erfordern oft eine andere Denkweise als imperative. Für Entwickler, die es gewohnt sind, jeden Schritt eines Prozesses zu spezifizieren, ist der Übergang zu einem deklarativen Ansatz mit einer steilen Lernkurve verbunden.
• Debuggen und Ablaufverfolgung. Da die Implementierungsdetails abstrahiert werden, kann das Debuggen und Nachverfolgen des Ausführungsflusses schwieriger sein. Um die Ursache von Problemen zu identifizieren, ist möglicherweise ein tieferes Verständnis des Frameworks oder Systems erforderlich, das die Ausführung verwaltet.
• Leistungsbezogene Mehrkosten. In manchen Fällen führt deklarativer Code aufgrund der Abstraktionsebenen und der allgemeinen Art und Weise der Aufgabenbehandlung zu Leistungseinbußen. Dies kann insbesondere bei leistungskritischen Anwendungen problematisch sein, bei denen eine genaue Kontrolle der Ressourcennutzung erforderlich ist.
• Weniger flexFähigkeit. Während sich deklarativer Code auf die was eher als das wie, dies schränkt manchmal ein flexibilität. Das Anpassen des Verhaltens an spezifische, komplexe Anforderungen ist innerhalb der Beschränkungen eines deklarativen Ansatzes möglicherweise nicht so einfach oder möglich.
• Fehlausrichtung der Abstraktion. Die von deklarativen Sprachen oder Frameworks bereitgestellten Abstraktionen entsprechen möglicherweise nicht immer perfekt den Anforderungen des Entwicklers. In manchen Fällen kann die Abstraktion des Systems die Darstellung bestimmter Logik erschweren, was zu Workarounds oder Kompromissen führt.

Deklarativer Code vs. imperativer Code

Vergleichen wir deklarativen Code und imperativen Code in einer Tabelle: