模块化编程

模块化编程（英語：modular programming），是强调将计算机程序的功能分离成独立的、可相互改变的“模块”（module）的软件设计技术，它使得每个模块都包含着执行预期功能的一个唯一方面（aspect）所必需的所有东西。 模块接口表达了这个模块所提供的和所要求的元素。这些在接口中定义的元素可以被其他模块检测到。模块实现包含了工作代码，它们对应于在接口中声明的元素。 模块化编程密切相关于结构化编程和面向对象编程，它们有着相同目标，即通过分解成更小部份的方式，促进大型软件和系统的建构，并且都大致起源于1960年代。尽管这些术语在历史上的用法曾经是不相容的，在现代的术语运用中： 模块化编程，指称将整个程序的代码分开成各部份的高层分解。 结构化编程，是采用结构化控制流的低层代码使用。 面向对象编程，是对象的“数据”使用，对象是某种数据结构。 在面向对象编程中，使用接口作为一种架构上的模式（pattern）来构造模块叫做基于接口编程 。 模块没有包括在最初的ALGOL 68（1968年）规定中，但是作为扩展被包括于早期的实现中，如ALGOL 68-R（英语：ALGOL 68-R）（1970年）和ALGOL 68C（英语：ALGOL 68C）（1970年），并在此后进行了形式化。开始就设计为模块化编程的第一个语言是Niklaus Wirth的短寿的Modula（1975年）。另一个早期模块化语言是Xerox PARC的Mesa（1976年），Wirth提出了Modula和Mesa的继任者Modula-2（1978年），它影响了以后的语言，特别是通过它的后继者Modula-3（1988年）。 模块化编程从1980年代开始广泛传播：最初的Pascal语言（1970年）不包括模块，但是后来的版本特别是UCSD Pascal（1978年）和Turbo Pascal（1983年），以“单元”的形式包括了它们，受Pascal影响的Ada（1980年）也是如此。扩展Pascal ISO 10206:1990标准，在模块支持上保持接近于Modula-2。Standard ML（1984年）是有着最完全的模块系统的语言之一，包括了在模块间映射的函子（参数化模块）。 在1980年代和1990年代，模块化编程被遮盖于并经常被混淆于面向对象编程，特别是由于C++和Java的流行。例如，C语言家族中的C++（最初在1980年是具有类的C）和Objective-C（1983年）很早就已经支持了对象和类，只在30年后甚至更久之后才支持模块。Java（1995年）以包的形式支持模块，然而代码组织的主要单元是类。但是Python（1991年）从开始就突出的使用模块和对象二者，使用模块作为代码组织的主要单元，使用包作为大尺度的单元；而Perl 5（1994年）包括了对模块和对象二者的支持，具有能从CPAN（1993年）获得的大量的模块。 模块化编程现在已经普及了，自从1990年代以来，它能在几乎所有主要语言的开发中找到。模块的相对重要性因语言而异，并在基于类的面向对象语言中，仍与作为组织和封装的单元的类存在重叠和混淆，尽管它们都被良好的确立为独立的概念。 术语汇集（assembly），比如用于.NET语言C#、F#或Visual Basic .NET，或者包（package），比如用于Dart、Go或Java，有时用来替代“模块”。在其他实现中，它们是不同的概念；在Python中，包是模块的搜集，而在Java 9中，介入并实现了新的模块概念（具有增强访问控制的包搜集）。 进一步的，术语“包”在软件中有其他用途（例如.NET NuGet包）。组件（component）是类似的概念，但是典型的用于高层；组件是整个系统的一部份，而模块是个别程序的一部份。术语“模块”的尺度在不同语言之间差异巨大；在Python中它是小尺度的，而每个文件是一个模块；在Java 9中它被规划为是大尺度的，这里的模块是包的搜集，而包是文件的搜集。 其他用于模块的术语包括“单元”（unit），它用于Pascal方言中。 正式支持模块概念的语言包括： Ada Algol BlitzMax C# Clojure COBOL D Dart eC（英语：eC (programming language)） Erlang Elixir Elm F（英语：F (programming language)） F# Fortran Go Haskell IBM/360（英语：IBM/360）汇编 控制语言（英语：Control Language）（CL） IBM RPG（英语：IBM RPG） Java MATLAB ML Modula Modula-2 Modula-3 Morpho NEWP（英语：NEWP） Oberon Oberon-2（英语：Oberon-2） Objective-C OCaml Component Pascal（英语：Component Pascal） Object Pascal Turbo Pascal UCSD Pascal Perl PL/I PureBasic Python Ruby Rust JavaScript Visual Basic .NET WebDNA 架构描述语言 內聚性 (計算機科學) 基于组件的软件工程 康威定律 耦合性 (計算機科學) 函式库 模組化設計 插件 片段 结构化分析 结构化编程 The term "package" is used for the analog of modules in the JLS; — see Java package. "Modules", a kind of collection of packages, are planned for Java 9 as part of Project Jigsaw; these were earlier called "superpackages" and planned for Java 7. Lindsey, Charles H. Proposal for a Modules Facility in ALGOL 68 (PDF). ALGOL Bulletin. Feb 1976, (39): 20–29 [2014-12-01]. （原始内容 (PDF)存档于2016-03-03）.  David MacQueen. Modules for Standard ML, LFP '84 Proceedings of the 1984 ACM Symposium on LISP and functional programming: 198–207. August 1984.  James Gosling, Bill Joy, Guy Steele, Gilad Bracha, The Java Language Specification, Third Edition, ISBN 0-321-24678-0, 2005. In the Introduction, it is stated "Chapter 7 describes the structure of a program, which is organized into packages similar to the modules of Modula." The word "module" has no special meaning in Java. 存档副本. [2020-04-21]. （原始内容存档于2015-01-05）.  ECMAScript® 2015 Language Specification, 15.2 Modules. [2020-04-21]. （原始内容存档于2019-05-05）.  How To Decompose a System into Modules （页面存档备份，存于互联网档案馆）