冒號課堂
第一課 開班導(dǎo)言
課前導(dǎo)讀
第一課為整個課堂學(xué)習(xí)的內(nèi)容和風(fēng)格定調(diào)，并圍繞三個問題進(jìn)行展開：要成為一個優(yōu)秀的程序員，最需要學(xué)習(xí)什么知識？領(lǐng)會什么思想？具備什么精神？
本課共分五節(jié)——
1.開班發(fā)言
2.首輪提問
3.語言選擇
4.初識范式
5.軟件技術(shù)
1.1開班發(fā)言——程序員的四層境界
授人以魚不如授人以漁 ——古語
關(guān)鍵詞：程序員,知識,思想,精神
摘要：對程序員的一些忠告和建議
？提問
- 軟件開發(fā)者的成長需要經(jīng)歷有哪些階段？
- 要想在IT業(yè)中生存與發(fā)展，傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式是否夠用？
- 優(yōu)秀程序員應(yīng)該具備哪些素質(zhì)？
：講解
冒號開了個程序員提高班，今天迎來了首期學(xué)員，他們是問號、句號、逗號、引號和嘆號，皆為IT業(yè)的新兵。望著臺下洋溢著青春與渴望的臉龐，冒號開始了他的開班發(fā)言——
大家好！先自我介紹一下，本人姓冒名號字解之。諸位不必叫我老師，就叫老冒好了。比在座各位癡長幾歲，“老”是擔(dān)得的，“師”卻不敢妄言。在下編程多年，自覺小有所成，不敢專藏，特開此班與眾共享。雖系一家之言、一孔之見，若能拋磚引玉，又何懼方家之哂？疏謬之處，還望海涵斧正，不致自誤誤人。
客套已畢，言歸正傳。本班主要采取討論的形式，只要是軟件開發(fā)中值得討論的，但凡本人力之所及，均可共同探討。
本班的宗旨是：學(xué)會不如會學(xué)，會學(xué)不如會用，會用不如被用。對于一個軟件開發(fā)者來說，這意味著四個階段：
學(xué)會（知其所然）——掌握一些具體編程知識的初級程序員
會學(xué)（知所以然）——能快速而深刻地理解技術(shù)并舉一反三的程序員
會用（人為我用）——能將所學(xué)靈活運用到實際編程設(shè)計之中的高級程序員
被用（我為人用）——能設(shè)計出廣為人用的應(yīng)用程序（application）、庫（library）、工具包（toolkit）、框架（framework）等的系統(tǒng)分析員和架構(gòu)師
至于被用的更高層次，如發(fā)明出主流的設(shè)計模式、算法、語言乃至理論等，則可稱得上計算機專家了。本班的目的，正是為各位向更高階段的提升助一臂之力。
大家可能都習(xí)慣了在小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)里的課堂，那里的知識大多是系統(tǒng)而完備且貌似終極的，那里的學(xué)習(xí)大多是單向而被動的。但習(xí)慣并不意味著享受，更多的是因為別無選擇。你們曾被引入一座座知識殿堂，被告知它們?nèi)绾蚊垒喢缞J、巧奪天工，盡管很多時候你們或不以為然、或不解其妙，但還是不得不記下每一處被指點的細(xì)微結(jié)構(gòu)。很少有人帶你們看看當(dāng)初為建造這些殿堂而打下的地基、搭設(shè)的腳手架，哪怕只是上漆前的模樣也好，更遑論一瞻數(shù)易其稿的設(shè)計圖紙了。那些與殿堂相比顯得有些原始、甚至丑陋的東西，被有意無意地?fù)踉谝暰€之外。可沒有那些，你們將來如何為這些宮殿添磚加瓦，又如何另起樓閣呢？
中國學(xué)生恐怕是世界上最擅長考試、最習(xí)慣考試、也最厭倦考試的群體了。你們告別了學(xué)生生涯，踏上了職業(yè)之旅。首先我要恭喜你們，脫離苦海了！同時也要悲告你們，掉進(jìn)火坑了！危言聳聽嗎？如果你選擇了做程序員，你時時都得學(xué)習(xí)，沒有手把手教你的老師，沒有指定的教科書和參考書，有的是層出不窮令人眼花繚亂的新概念、新技術(shù)、新問題，好不容易學(xué)到一些皮毛，有的已成明日黃花。你時時都得考試，每提交一段代碼就是上交一份答卷，你不知道什么時候、什么人會批改，直到——開發(fā)組同事發(fā)現(xiàn)你的代碼難以看懂，系統(tǒng)分析員指出你的程序不符合規(guī)范，測試工程師檢驗到你的軟件有缺陷，客戶抱怨你的產(chǎn)品太慢太難用，最后老板倒可能告訴你一個好消息：明天起放長假！
其實，又有哪行哪業(yè)的人不需要學(xué)習(xí)和考試呢？IT業(yè)只是相對更激烈、更富挑戰(zhàn)性而已。在這個瞬息萬變、適者生存的時代，如果還沿用封閉、被動的學(xué)習(xí)方式，恐有淘汰之虞。有鑒于此，本班的風(fēng)格與你們習(xí)慣的課堂有所不同：這里的知識不一定是系統(tǒng)或完備的，但一定是生動鮮活的。如果知識是水，我們要挖掘最先涌動的泉眼，還要探究最終流淌的曲線；如果知識是火，我們要捕捉起初點燃的火花，還要前瞻未來綿延的軌跡。這里的問題不一定是預(yù)設(shè)的，結(jié)論不一定是終極的，甚至不一定是正確的，但一定是有的放矢、發(fā)人深思的。由此決定了這里的學(xué)習(xí)方式將是開放多元、雙向互動的。
越是喧囂的世界，越需要寧靜的思考，讓躁動的心靈得以平息，讓蘊藏的靈性得以釋放。學(xué)習(xí)編程沒有速成大法、沒有必殺之技、沒有錦囊秘笈、沒有終南捷徑，只有思考、實踐、再思考、再實踐。中國的IT界乃至整個學(xué)術(shù)界過于浮躁和急功近利了，既盲從又自大，缺乏務(wù)實精神與研究精神、獨立精神與合作精神、批判精神與自省精神。如果一個程序員沾染這種風(fēng)氣，哪怕有再好的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)能力，他都注定與“優(yōu)秀”絕緣。這就是本班極力倡導(dǎo)并將貫穿始終的理念——知識之上是思想，思想之上是精神。
我的開場白到此為止，現(xiàn)在把話語權(quán)交給你們，大家自由發(fā)問吧。
。總結(jié)
- 軟件開發(fā)者的成長階段：學(xué)會?會學(xué)?會用?被用。
這是一個從“知其所然”到“知所以然”、從“人為我用”到“我為人用”的歷程。
- 傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式大多有如下特征：
封閉——系統(tǒng)完備的終極式知識
單向——師教生學(xué)的單向式傳輸知識
被動——師命生從的被動式接受知識
靜態(tài)——注重知識的現(xiàn)狀，而不是起源、歷程和未來發(fā)展
繼續(xù)沿襲這種學(xué)習(xí)方式，是很難在競爭日趨激烈、技術(shù)日新月異的IT業(yè)中求生存、謀發(fā)展的。開放多元、雙向互動的現(xiàn)代課堂乃大勢所趨。
一個優(yōu)秀的程序員，除了要迅速掌握知識、善于領(lǐng)悟思想外，還必須具備務(wù)實與研究精神、獨立與合作精神、批判與自省精神。
1.2首輪提問——什么語言好？
敬畏老師莫如敬畏真理 ——題記
關(guān)鍵詞：計算機語言,程序語言
摘要：討論流行的計算機語言
？提問
- 誰是你真正的老師？
- 程序員是吃青春飯的嗎？
- 計算機語言這么多，到底學(xué)哪個好？
：講解
眾人面面相覷，一陣沉默后開始竊竊私語，顯然有些不太習(xí)慣這種教學(xué)方式——筆記本上還沒寫兩個字呢，老師就把球給踢回來了。
冒號也不說話，只是微笑地望著大家。
還是問號打破僵局，開始發(fā)問：“老師——”
冒號揚手打斷他：“請不要管我叫老師，真正的老師是你自己。本班的一個特色是：師生角色模糊，大家自主學(xué)習(xí)，相互啟發(fā)，教學(xué)相長。”
“老冒——”問號頓了頓，全班哄堂大笑，“學(xué)軟件開發(fā)，當(dāng)然得先學(xué)語言，計算機語言這么多，到底哪個好，或者說學(xué)哪個好？”
冒號笑道：“這個問題很典型，很實在，也很初級。”
問號被“初級”這個字眼刺得面上一紅。
“如果信奉流行的就是好的，那么也許可以給你一個參考答案。”冒號轉(zhuǎn)身在黑板上寫下一串清單——
Java(20.72%) C(15.38%) C++(10.72%) VB(10.49%) PHP(9.24%) Python(5.01%)
Perl(4.84%)C#(4.33%) JavaScript(3.13%) Delphi(3.06%) Ruby(2.76%) D(1.27%)
“根據(jù)TIOBE[1]截至2008年9月份的統(tǒng)計結(jié)果，選出以上流行度超過1％的12種程序語言。從中可以看出，它們的總占有率超過90％，應(yīng)該算得上是當(dāng)今主流語言的代表。盡管有人置疑TIOBE排名的權(quán)威性和合理性，但這份名單應(yīng)該還是八九不離十的。”
引號很疑惑：“怎么可能那么流行的ASP和JSP都不在其中呢？”
“對啊，”逗號附和著，“還有HTML和XML怎么不算呢？”
冒號解釋道：“ASP、JSP和PHP是動態(tài)網(wǎng)頁最流行的三種解決方案。動態(tài)網(wǎng)頁的實現(xiàn)方式很多，但它們采取的幾乎是同樣的方式——在靜態(tài)網(wǎng)頁中植入一些能在服務(wù)器端運行的代碼。在ASP和JSP中，這些代碼并不涉及新的語言，故稱之為模板、框架或腳本環(huán)境更合適些。PHP則不同，本身是一種新的程序語言，并且除了應(yīng)用于服務(wù)端外，還能編寫命令行腳本和桌面應(yīng)用程序。至于HTML和XML，還有XHTML、WML等，均為SGML（Standard Generalized Markup Language）的子集，屬于標(biāo)記語言（Markup Language）。與通常意義上的程序語言有所不同，它們是處理的對象而不是處理的主體。可以說它們更接近數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)，正如CSV和JSON一樣。當(dāng)然也不絕對，XSLT是一種特殊的XML，但卻包含變量定義和處理邏輯，更學(xué)術(shù)地說，它是圖靈完備的（Turing-complete）[2]，應(yīng)當(dāng)屬于程序語言。”
問號殺了個回馬槍：“那CSS、RSS算是程序語言嗎？”
冒號從容作答：“與XSLT類似，CSS是一種樣式語言（Stylesheet Language），但不是以XML的形式出現(xiàn)。它將傳統(tǒng)的HTML中的樣式邏輯提煉出來，大大豐富和簡化了HTML。不過它沒有執(zhí)行指令或運算，更談不上圖靈完備，因此不屬程序語言。至于RSS，只是一種用XML來描述的數(shù)據(jù)交換規(guī)范，甚至連語言都算不上。”
嘆號也插了進(jìn)來：“近來網(wǎng)絡(luò)開發(fā)語言AJAX特別火，難道不算程序語言嗎？”
冒號搖頭道：“的確有不少人以為AJAX是一門語言，但如果知道AJAX是Asynchronous JavaScript.And XML的簡稱，便知其謬矣。事實上，它是綜合了JavaScript、XML、HTML、CSS等多種語言的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)。”
“就算這些不是程序語言，那也是計算機語言或者與語言密切相關(guān)的技術(shù)，該學(xué)的還是得學(xué)。”句號想起問號開始問的是計算機語言，老冒有偷換概念之嫌。
“不錯，”冒號點點頭，“不僅要學(xué)語言，還要熟悉相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具等等，當(dāng)然最重要的是學(xué)習(xí)其中的思想。”
“唉，學(xué)完這些頭發(fā)都白了，程序員可是吃青春飯的。”嘆號嘆息道。
冒號掃視了一下，說道：“現(xiàn)在班上每個人都尊口已開，這是一個很好的開始。開放言論才能解放思想，思想解放了才能產(chǎn)生靈感和激情。缺乏靈感和激情的程序員，學(xué)習(xí)起來吃力，工作起來辛苦，最后就會感慨這是吃青春飯的職業(yè)。”
嘆號不好意思地?fù)狭藫项^。
逗號接言：“靈感嘛，偶爾也許能閃一下，激情可就難嘍！
冒號注視著他，一字一頓地說：“沒有激情作氧氣，靈感的火花注定轉(zhuǎn)瞬即滅。”
，插語
[1] TIOBE（http://www.tiobe.com）是一家評估編程語言流行度的權(quán)威機構(gòu)，每月公布一次編程語言排行榜。
[2] 一個能計算出每個圖靈可計算函數(shù)（Turing-computable function）的計算系統(tǒng)被稱為圖靈完備的。一個語言是圖靈完備的，意味著該語言的計算能力與一個通用圖靈機（Universal Turing Machine）相當(dāng)，這也是現(xiàn)代計算機語言所能擁有的最高能力。
。總結(jié)
- 本班倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、相互啟發(fā)，真正的老師不是別人，正是自己。
- 當(dāng)今主流語言的代表：Java，C，C++，VB，PHP，Python，Perl，C#，JavaScript，Delphi， Ruby和D。
- “程序員是吃青春飯的職業(yè)”出自那些缺乏靈感和激情的人之口。
1.3語言選擇——合適的就是好的
尺有所短，寸有所長 ——《楚辭》
關(guān)鍵詞：計算機語言,低級語言,高級語言,中級語言
摘要：簡要回顧計算機語言
？提問
- 語言好壞的標(biāo)準(zhǔn)是什么？
- 計算機語言的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個階段？
- 第四代語言和第五代語言與前三代語言相比，有什么不同？
- 什么是低級語言和高級語言？各自的特點與應(yīng)用范圍是什么？
- 為什么稱C語言為中級語言？
：講解
問號覺得自己的問題并未解決，追問：“這么多種語言，僅憑流行度就能分出主次優(yōu)劣嗎？”
“流行度當(dāng)然不是唯一的指標(biāo)。”冒號答道，“語言的主次優(yōu)劣因人而異，答案在你們自己身上。還是剛才那句話，真正的老師就是你自己。”
期待的目光如風(fēng)中之燭般開始黯淡。
冒號又道：“評書里名師授藝時，常常要徒弟自己挑選稱手的兵器。威武的刀，靈活的槍，飄逸的劍，渾厚的棍，粗獷的斧，霸道的錘，詭異的鞭，無不諳合武者的個性。評判語言優(yōu)劣，如同爭論兵器高下，倘若撇開使用的主體和對象，皆為空泛之談。”
句號若有所悟：“所以好的語言就是適合編程者和解決對象的語言。”
“非常正確！”冒號贊許道，“這就是問號同學(xué)要的答案。”
引號并不滿足：“可我記得評書里經(jīng)常描述高手的一句話：十八般兵器樣樣精通。”
冒號一笑：“兵器雖多，其理相通，高手精通多種兵器何足為奇？但如果讓趙云使錘，李元霸使槍，武力恐怕還是要大打折扣吧？”
逗號依然困惑：“我們?nèi)绾闻袛嘁环N語言是否適合自己，是否適合解決對象呢？”
冒號看出大家共同的疑惑，不緊不慢地說：“要想從中選擇，自然先得了解，不然怎知兵器稱不稱手、合不合用？現(xiàn)在進(jìn)入正題，我們先對計算機語言作個簡要的回顧。”
大伙均想，總算要撓著癢處了。
“計算機語言按其發(fā)展歷程通常分為五代。”冒號說完，在黑板上寫下——
第一代語言（1GL）：機器語言
第二代語言（2GL）：匯編語言——IA-32 Assembly，SPARC Assembly等
第三代語言（3GL）：高級語言——Fortran，Pascal，C，Java，VB等
第四代語言（4GL）：面向問題語言——SQL，SAS，SPSS等
第五代語言（5GL）：人工智能語言——Prolog，Mercury，OPS5等
“誰能簡要地談?wù)勥@段歷史？”冒號又開始踢回傳球了。
“最新的兩代語言我不是特別熟悉，就說一下前幾代吧。” 一陣沉默后，引號終于毛遂自薦，“計算機語言是人用來指揮計算機的語言，而計算機只懂一種語言——由0和1組成的機器語言（machine language）。最初人們直接用這種語言下達(dá)指令，可它們實在太難記憶和閱讀了，開發(fā)和維護(hù)起來既費時又易錯，嚴(yán)重桎梏了程序員的生產(chǎn)力。后來人們發(fā)明了匯編語言（assembly language），用接近英語單詞的助記碼（mnemonic code）來代替0、1串，由助手——匯編器（assembler）將其轉(zhuǎn)化為機器語言。這些助手很稱職，但有兩個缺點：一是毫無主見，基本上只會一一對應(yīng)地翻譯，程序員必須不厭其煩地交代每一個細(xì)節(jié)；二是不知變通，換種機器就傻眼了。于是人們陸續(xù)引進(jìn)了各種高級語言（high-level programming language），同時啟用更得力的助手——編譯器（compiler）和解釋器（interpreter）。這些助手除了能理解更簡潔更抽象的高級語言外，還能因地制宜地對一些指令進(jìn)行優(yōu)化處理。程序員的勞動力得以極大的解放，生產(chǎn)效率得以大幅的提升。直到現(xiàn)在，高級語言還是最主要的開發(fā)語言，包括前面提到的十二種最流行的語言。”
引號發(fā)言甫畢，冒號立即獻(xiàn)上溢美之詞：“精彩！精當(dāng)！一氣呵成！看看，你還懷疑自己不夠格作老師嗎？”
一種暈眩感向引號襲來。
冒號繼續(xù)引號的講述：“從機器語言到匯編語言、再到高級語言的演變，堪比從徒步行走到乘自行車、再到乘汽車的變革，越來越省時、省力、省心。循此方向，第四代語言更專注業(yè)務(wù)邏輯和問題領(lǐng)域。程序員主要負(fù)責(zé)分析和描述問題，不再花大量時間去考慮具體的算法和邏輯。事實上，最初提出第四代語言的概念，就是希望非專業(yè)程序員都能做應(yīng)用開發(fā)。”
逗號心下一驚：“那我等豈不是要失業(yè)了？”
冒號寬慰道：“倒不用太擔(dān)心。正如引號所說的，語言越來越高級，背后靠的是越來越能干的助手。這些助手本身就是軟件，還是需要專業(yè)程序員開發(fā)的。更何況，這種理想的全面實現(xiàn)依然任重而道遠(yuǎn)。”
問號百思莫解：“第四代語言到第五代語言的發(fā)展路線似乎不夠清晰，在邏輯上如何解釋呢？”
冒號作出解答：“第四代語言雖然足夠強大，但過于局限某些特定領(lǐng)域，基本上屬于領(lǐng)域特定語言[1]（Domain Specific Language，簡稱DSL），而不是我們所熟悉的通用編程語言（General-Purpose Programming Language，簡稱GPPL）。專門用于數(shù)據(jù)庫操作的SQL、用于統(tǒng)計分析的SAS和SPSS、用于科學(xué)計算的Mathematica都是典型的第四代語言。然而一個系統(tǒng)往往橫跨多個領(lǐng)域，如果每個領(lǐng)域使用不同的語言，并且不同領(lǐng)域的語言在概念和方法上也不統(tǒng)一，必然會給集成和整合帶來的困難。第五代語言在保持第三代語言的通用性的前提下，繼承了第四代語言的優(yōu)點，即重在目標(biāo)而非過程、重在描述而非實現(xiàn)。如果把這種優(yōu)點用在汽車上，那么下一代的交通工具也許是無人駕駛的智能汽車。只要輸入目的地，它會自動通過GPS尋找最佳路徑，自動根據(jù)路況變速轉(zhuǎn)向，一直駛到終點。”
嘆號身形微顫：“坐這種車我可不放心。”
冒號一撇嘴：“這當(dāng)然只是一種假想。同樣地，第五代語言號稱人工智能語言，雖然雄心勃勃，試圖讓機器理解人類的自然語言，并且具備人類的思維能力，但目前看來這一目標(biāo)還顯得遙不可及。”
句號很贊同：“是啊，超級計算機雖然可以戰(zhàn)勝國際象棋的世界冠軍，但在圍棋上弱智得很。”
冒號提綱挈領(lǐng)：“也有人簡單地將前兩代語言統(tǒng)稱為低級語言，其他的統(tǒng)稱為高級語言。語言從低級到高級，離機器語言更遠(yuǎn)，離人類語言更近，因而更易讀寫、調(diào)試和維護(hù)，安全性、通用性和可移植性更強，開發(fā)效率更高，更加抽象和宏觀；但同時運行速度和效率下降，用法和功能上局限性更大。如果拿兵器作比，高級語言好比長兵器，威力強大卻難免滯重，長于大型應(yīng)用，可謂‘一寸長，一寸強’；低級語言好比短兵器，輕便靈活卻難免風(fēng)險，長于底層應(yīng)用，可謂‘一寸短，一寸險’。”
大伙心里話，敢情來這兒不是學(xué)編程，是學(xué)武術(shù)的。
嘆號說道：“我看還是高級語言好，現(xiàn)在誰還學(xué)低級語言啊？”
冒號糾正道：“低級語言并不低級，只是隨著高級語言的出現(xiàn)，計算機硬件性能的提高，漸漸有些邊緣化了。雖然幾乎沒有人再用機器語言編程了，匯編語言仍有其用武之地。常見的有：包括嵌入式系統(tǒng)在內(nèi)的系統(tǒng)開發(fā)，如操作系統(tǒng)、編譯器、驅(qū)動程序、無線通訊、DSP、PDA、GPS等；其他對資源、性能、速度和效率極為敏感的軟件開發(fā)；以信息安全、軟件維護(hù)與破解等為目的的逆向工程等等。即使你不打算從事系統(tǒng)開發(fā)，也不想作紅客、黑客或駭客，掌握匯編語言對你深入了解計算機內(nèi)部運行機制、調(diào)試軟件和改進(jìn)程序中某些關(guān)鍵代碼的算法也是有幫助的。”
引號提出：“好像有些書上把C語言稱為中級語言。”
冒號答道：“這是因為C兼具高級語言和低級語言的特征。一方面它提供了高層抽象和可移植性，使程序員更多地專注問題邏輯而不是機器邏輯；另一方面它也提供諸如指針、位字段（bitfield）等工具進(jìn)行底層操作，甚至可直接內(nèi)嵌匯編代碼。C語言既簡潔靈活又高效強大，是迄今為止最具影響力的語言。幾乎所有的操作系統(tǒng)和大多數(shù)高級語言都用它來實現(xiàn)，C家族的語言C、C++、Java、C#、D、Objective C等占據(jù)主流語言的半壁江山。如果再拿兵器作比，C語言就是一把劍，輕靈飄逸、銳利快捷。一名武將無論擅用什么兵器，往往都會腰懸寶劍。不會C的程序員正如不會使劍的武將，無論如何都是一種缺憾。相比之下，匯編語言就像小刀匕首，而機器語言則近乎赤手空拳了。”
句號靈光一閃：“我明白了——西門吹雪的西來一劍，那是C語言；李尋歡的小李飛刀，那是匯編語言；陸小鳳的靈犀一指，那是機器語言。”
大家會心地笑了。
逗號冷不防冒出一句：“我會跆拳道哦！”
句號一樂：“哈哈，等你打贏了陸小鳳，就封你為機器語言。”
冒號也笑言：“這位是古龍的粉絲吧？武俠小說里的俠客多輕功高絕且喜單打獨斗，故使用輕、短兵器居多；而歷史小說里的戰(zhàn)將多騎馬進(jìn)行大規(guī)模作戰(zhàn)，故除了佩劍外，使用重、長兵器居多。這就是前面提到的，中低級語言更適合中小型或底層應(yīng)用，高級語言更適合大型應(yīng)用。”
眾人活躍起來，開始議論紛紛。冒號放耳聽去，凈是些古龍金庸、三國水滸里的人物情節(jié)，暗想：通俗小說到底比計算機編程吸引人啊。
，插語
[1] 領(lǐng)域特定語言，簡稱DSL。它區(qū)別于通用語言，一般用于特定的問題領(lǐng)域，多屬于第四代語言。比如SQL是專門針對數(shù)據(jù)庫的語言，LaTeX是專門用于排版的語言，正則表達(dá)式（regular expression）是專門處理字符匹配的語言。
。總結(jié)
- 評判語言優(yōu)劣，不能離開使用語言的主體和對象。好的語言就是適合編程者和解決對象的語言。
- 計算機語言按其發(fā)展歷程分為五代，依次為：機器語言、匯編語言、高級語言、面向問題語言和人工智能語言。通常，前兩代統(tǒng)稱為低級語言，后面的統(tǒng)稱為高級語言。
- 第四代語言和第五代語言與前三代語言最大的不同在于：重目標(biāo)輕過程、重描述輕實現(xiàn)。
- C兼具高級語言和低級語言的特征，因此也被稱為中級語言。
- 計算機語言從低級發(fā)展到高級，漸漸遠(yuǎn)離機器，靠近人類，以犧牲部分性能和效率為代價，換來更高的開發(fā)效率和可維護(hù)性。中低級語言更適合中小型或底層應(yīng)用，高級語言更適合大型應(yīng)用。
1.4初識范式——程序王國中的世界觀與方法論
言者所以在意，得意而忘言 ——《莊子·外物》
關(guān)鍵詞：編程范式,編程語言,Object-Oriented
摘要：初步引入編程范式
？提問
- 什么是編程范式？
- 編程范式與編程語言的關(guān)系是什么？
：講解
問號第一個從小說里走出來，問道：“剛才談到了低級語言和中級語言，現(xiàn)在該談高級語言了吧？”
冒號微嘆：“高級語言大概有近千種，流行的也不下幾十種，有時候選擇過多反而無所適從啊。”
逗號不以為然：“最流行的不就那么幾個：Java、C++、C#還有VB嗎？”
不意此言遭到冒號連珠炮似的反問：“可你知道它們?yōu)槭裁磿餍袉幔渴遣皇菍W(xué)會這幾樣就是一個合格的程序員了？它們會不會變得不那么流行，甚至被其他語言取代？如果不會，為什么？如果會，又怎么辦？”
逗號赧然語塞。
冒號口氣放緩：“掌握一門語言的語法、工具和技巧固然重要，但那只相當(dāng)于學(xué)會一門兵器的招法，更重要的當(dāng)然是心法。招法重形，心法重意。得形而忘意，無異舍本逐末；得意而忘形，方能游刃有余。下面要談的就是一種心法：編程范式。”
問號不解：“編程范式？聽上去很學(xué)究，那是什么東東？”
冒號續(xù)道：“范式譯自英文的paradigm，也有譯作典范、范型、范例的。所謂編程范式（programming paradigm），指的是計算機編程的基本風(fēng)格或典范模式。借用哲學(xué)的術(shù)語，如果說每個編程者都在創(chuàng)造虛擬世界，那么編程范式就是他們置身其中自覺不自覺采用的世界觀和方法論。”
嘆號吸口氣：“好抽象哦！”
句號心中一動：“您是說我們都是虛擬世界的創(chuàng)造者，都在創(chuàng)造自己的黑客帝國？”
大家不禁莞爾。
冒號動情地說：“難道不是嗎？只不過帝國有大小之分、優(yōu)劣之別罷了。當(dāng)你編程之時，便進(jìn)入到自己創(chuàng)造的世界之中。這是你的世界，只有注入你的想象力、創(chuàng)造力和激情，它才有勃勃生機。你編寫的豈止是代碼，分明還有樂曲；你敲擊的豈止是鍵盤，分明還有琴鍵；你運行的豈止是程序，分明還有世界。當(dāng)優(yōu)美的旋律奏起，整個世界都隨之翩然起舞，一種莫可名狀的滿足是否會充溢你的全身？”
大家都被冒號詩化的語言感染了，沒想到編程也可以如此感性。
良久，引號試探地問：“面向?qū)ο缶幊叹褪且环N編程范式吧？”
冒號點頭：“不錯，它是時下最流行的一種編程范式。順便說一句，‘面向?qū)ο?#8217; 譯自Object-Oriented，但‘面向’二字令人費解。據(jù)說有本書叫‘面向?qū)ο蠓椒?#8217;，比別的計算機書都暢銷，知道為什么嗎？不少同學(xué)把它當(dāng)成戀愛指南買走了。”
全班笑倒。
冒號認(rèn)真地說：“將Object-Oriented譯成‘對象導(dǎo)向’[1]，雖然稍嫌拗口，但更貼切。并非刻意要咬文嚼字，這關(guān)系到對編程范式的理解。我們知道，編程是為了解決問題，而解決問題可以有多種視角和思路，其中普適且行之有效的模式被歸結(jié)為范式。由于著眼點和思維方式的不同，相應(yīng)的范式自然各有側(cè)重和傾向，因此一些范式常用‘oriented’來描述。換言之，每種范式都引導(dǎo)人們帶著某種的傾向去分析問題、解決問題，這不就是‘導(dǎo)向’嗎？而‘面向’ 的賓語往往是預(yù)先確定的目標(biāo)，如面向世界、面向未來、面向用戶、面向問題等等。此外，‘面向’強調(diào)靜態(tài)結(jié)果，而‘導(dǎo)向’強調(diào)動態(tài)趨勢，顯然后者更生動，也更符合編程的特質(zhì)[2]。”
句號一語驚人：“找對象是‘對象導(dǎo)向’的，去約會是‘面向?qū)ο?#8217;的。”
全班再倒。
句號得意地解釋：“按夢中情人的標(biāo)準(zhǔn)去找對象，目標(biāo)未定但傾向已定，這就是一種導(dǎo)向，而且是對象導(dǎo)向。找到之后再約會，不就面向?qū)ο罅藛幔?#8221;
眾人稱絕。
“我們是來談編程范式的，不是來談對象的。” 冒號一臉的道貌岸然，“編程范式是抽象的，必須通過具體的編程語言來體現(xiàn)。它代表的世界觀往往體現(xiàn)在語言的核心概念中，代表的方法論往往體現(xiàn)在語言的表達(dá)機制中。一種范式可以在不同的語言中實現(xiàn)，一種語言也可以同時支持多種范式。任何語言在設(shè)計時都會傾向某些范式、同時回避某些范式，由此形成了不同的語法特征和語言風(fēng)格。”
，插語
[1]港澳臺地區(qū)將其譯為“物件導(dǎo)向”。即使單從字面上翻譯，oriented是“以...為方向的；以...為目的的；導(dǎo)向的；定向的”的意思，也比譯為“面向”更合適。
[2]作為類比，經(jīng)濟學(xué)中的“market-oriented”譯為“市場導(dǎo)向（或取向）的”的遠(yuǎn)多于譯為“面向市場的”。
。總結(jié)
- 編程范式是計算機編程中的基本風(fēng)格和典范模式，是編程者在其所創(chuàng)造的虛擬世界中自覺不自覺采用的世界觀和方法論。每種范式都引導(dǎo)人們帶著其特有的傾向和思路去分析和解決問題。OOP就是一種編程范式。
- Object-Oriented多譯作“面向?qū)ο?#8221;，不如“對象導(dǎo)向”貼切。
- 如果把一門編程語言比作兵器，它的語法、工具和技巧等是招法，它采用的編程范式則是心法。
- 抽象的編程范式需要通過具體的編程語言來體現(xiàn)。范式的世界觀體現(xiàn)在語言的核心概念之中，范式的方法論體現(xiàn)在語言的表達(dá)機制中。一種語言的語法和風(fēng)格與其所支持的編程范式密切相關(guān)。
“”參考
[1] Wikipedia．Programming paradigm．http://en.wikipedia.org/wiki/Programming_paradigm
[2] Stephen H. Kaisler．SOFTWARE PARADIGMS．New Jersey：Wiley，2005．21-22
1.5軟件技術(shù)——實用還是時髦？
借我借我一雙慧眼吧，讓我把這紛擾看得清清楚楚明明白白真真切切
——《霧里看花》
關(guān)鍵詞：編程范式,框架,設(shè)計模式,架構(gòu),庫,工具包
摘要：關(guān)于框架、設(shè)計模式、架構(gòu)和編程范式的討論
？提問
- 庫和工具包與框架有何不同？
- 什么是設(shè)計模式和架構(gòu)？
- 為什么要談編程范式，而不是框架、設(shè)計模式或者架構(gòu)？
：講解
“現(xiàn)在我們具體介紹一下編程范式。”冒號忽然頓住，隱覺一抹失望從眾人臉上掠過，問號更是欲言又止，便鼓勵他開口。
問號略顯遲疑：“您說編程范式是一種心法，那框架、設(shè)計模式還有架構(gòu)呢？”
“原來如此！”冒號心下了然，“讓我說說你們最想聽些什么吧。”
眾現(xiàn)不信之色。
冒號說道：“一種是具體而實用的，最好能立馬解決學(xué)習(xí)和工作中的問題；一種是時髦而花哨的，管他有用沒用，不學(xué)點心里就是不踏實。”
眾人雖覺此話有些尖刻，細(xì)想起來也有幾分道理，但老冒明知而不為，不走群眾路線，偏去扯什么勞什子的范式——當(dāng)然，直接談OOP倒是不錯的。
“自以為懂的未必真的懂，自以為不懂的未必真的不懂。” 冒號玩起了玄學(xué)，“有些概念和技術(shù)即使背得爛熟，甚至用得爛熟，那也不代表真正掌握；有些概念和技術(shù)看起來很新奇，卻不過是新瓶裝舊酒。”
引號頗不服氣：“用得爛熟都不算掌握，難不成只有發(fā)明概念和技術(shù)才算掌握？”
“哈哈，那倒不必。”冒號笑道，“用得爛熟不等于用得恰到好處，能解決問題不等于沒有后顧之憂。”
逗號問道：“那掌握的標(biāo)準(zhǔn)是什么？”
“許多應(yīng)聘者喜歡在簡歷中言必稱精通某某語言、某某技術(shù)云云，大多不必面試即知其大言炎炎——倘若真的精通，他當(dāng)應(yīng)聘更高的職位。”冒號有感而發(fā)卻又似不著邊際，“任何概念和技術(shù)都不是孤立的，如果不能在縱向的時間和橫向的聯(lián)系中找準(zhǔn)坐標(biāo)，便似那群摸象的盲人，各執(zhí)一端卻又自以為是。”
眾人心想，老冒雖言辭旦旦卻有鑿空之嫌，一節(jié)課下來，天馬行空的扯了不少，真刀真槍的一個也無，該不是只會紙上談兵吧？
句號緊扣主題：“您為何選擇談編程范式，而不是框架、設(shè)計模式還有架構(gòu)呢？難道它們真如您所說只是時髦而花哨的東西嗎？”
“我可沒這么說。”冒號矢口否認(rèn)，“但在弄清一樣?xùn)|西存在的意義之前就隨眾跟風(fēng)，早晚會跟丟的。我先問問你們：什么是框架（framework）？它與一般的庫（library）和工具包（toolkit）有何不同？”
引號應(yīng)答：“框架就是一組協(xié)同工作的類，它們?yōu)樘囟愋偷能浖?gòu)筑了一個可重用的設(shè)計。與庫和工具包不同之處在于前者側(cè)重設(shè)計重用而后兩者側(cè)重代碼重用。”
“嗯，有點標(biāo)準(zhǔn)答案的味道。”冒號夸道，“如果吹毛求疵的話，框架并不限于OOP，可以是協(xié)同工作的類，也可以是協(xié)同工作的函數(shù)。一個足夠復(fù)雜的應(yīng)用軟件開發(fā)，為確保快速有效，通常采取的方式是：在宏觀管理上選取一些框架以控制整體的結(jié)構(gòu)和流程；在微觀實現(xiàn)上利用庫和工具包來解決具體的細(xì)節(jié)問題。框架的意義在于使設(shè)計者在特定領(lǐng)域的整體設(shè)計上不必重新發(fā)明輪子；庫和工具包的意義在于使開發(fā)者擺脫底層編碼，專注特定問題和業(yè)務(wù)邏輯。”
問號提出問題：“框架與庫和工具包看起來很相似——都是一些代碼集合，都提供一些API（應(yīng)用編程接口），是什么使得它們不同呢？”
“問得好！”冒號贊言，“框架與工具包最大的差別在截然相反的設(shè)計理念上：庫和工具包是為程序員帶來自由的，框架是為程序員帶來約束的。具體地說，庫和工具包是為程序員提供武器裝備的，框架則利用控制反轉(zhuǎn)（IoC）[1]機制實現(xiàn)對各模塊的統(tǒng)一調(diào)度從而剝奪了程序員對全局的掌控權(quán)，使他們成為手執(zhí)編程武器、隨時聽候調(diào)遣的士兵。”
嘆號苦著臉：“程序員原來就是一小卒子啊！”
“哪個將軍不是從小卒做起的？”冒號反問道，“不錯，框架是在語言的語法規(guī)則之外施加于程序員的又一層枷鎖，但沒有規(guī)矩不成方圓。正如行軍打仗，講究排兵布陣，程序員就是那兵，框架就是那陣。”
句號說：“可不可以這么理解，框架就是一些人——也就是框架設(shè)計者，把一個軟件開發(fā)中最甜的部分啃掉了，剩下部分留給下面的人？”
“從某種意義上說，是這樣。”冒號點點頭。
逗號很不甘心：“我就想啃最甜的部分。”
“當(dāng)心別把牙給崩掉。”冒號笑道，“不是打擊你，首先你還沒那本事；其次即使你有本事也未必有機會；最后即使有本事也有機會，重新設(shè)計框架也未必是好的選擇。就說大名鼎鼎的Struts吧，哪怕你設(shè)計出比它更高明的框架也不會被采用，因為前者早已成為Java平臺上網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的事實（De Facto）標(biāo)準(zhǔn)，公司很容易從市場上招到懂Struts的程序員，不必培訓(xùn)即可上手，成本低見效快。過去許多公司都有自己的網(wǎng)絡(luò)框架，但最后大多都放棄了，并不是因為Struts更優(yōu)秀，而是因為它更普及。畢竟大多數(shù)軟件開發(fā)是以金錢而不是技術(shù)為中心的。”
問號提議：“您能談?wù)勗O(shè)計模式和架構(gòu)嗎？”
冒號侃侃而談：“與框架與庫和工具包不同，設(shè)計模式（design Pattern）和架構(gòu)（architecture）不是軟件產(chǎn)品，而是軟件思想。設(shè)計模式是軟件的戰(zhàn)術(shù)思想，架構(gòu)是軟件的戰(zhàn)略決策。設(shè)計模式是針對某些經(jīng)常出現(xiàn)的問題而提出的行之有效的設(shè)計解決方案，它側(cè)重思想重用，因此比框架更抽象、更普適，但多限于局部解決方案，沒有框架的整體性。與之相似的還有慣用法（idiom），也是針對常發(fā)問題的解決方案，但偏重實現(xiàn)而非設(shè)計，與實現(xiàn)語言密切相關(guān)，是一種更底層更具體的編程技巧。至于架構(gòu)，一般指一個軟件系統(tǒng)的最高層次的整體結(jié)構(gòu)和規(guī)劃，一個架構(gòu)可能包含多個框架，而一個框架可能包含多個設(shè)計模式。”
引號愈發(fā)疑惑：“這些不是都很重要嗎？”
“當(dāng)然都很重要。不過——”冒號話鋒一轉(zhuǎn)，“在沒有打好基礎(chǔ)前，架構(gòu)只是空中樓閣，因此不可能現(xiàn)在談它。至于框架，不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的框架，如表現(xiàn)層的Struts、業(yè)務(wù)層的Spring、持久層的Hibernate等等，即使相同領(lǐng)域的框架也有多個選擇，更不用說不同的語言框架還不一樣，從何談起？再說框架其實一點也不高深，完全可以無師自通，關(guān)鍵是領(lǐng)會思想，多學(xué)習(xí)多實踐。說到設(shè)計模式，一共就那么幾十個，一本‘四人幫’（GoF）[2]的書足矣，自己慢慢去啃，又何須多談？簡言之，一個談之過早，一個無從談起，一個不必多談。”
下面開始交頭接耳竊竊私語起來。
“知識的學(xué)習(xí)有幾種方式：一種靠記憶，一種靠練習(xí)，一種靠培養(yǎng)。就拿英語學(xué)習(xí)來說吧，學(xué)單詞，單靠記憶即可；學(xué)句型、語法，光記憶是不夠的，需要勤加練習(xí)方可熟能生巧；而要講出地道的英語，光記憶和練習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。從小學(xué)到大學(xué)，甚至博士畢業(yè)，除了英語類專業(yè)的學(xué)生外，大多數(shù)人英語練了一二十年，水平如何？不客氣但很客觀地說：一個字，爛；兩個字，很爛；三個字，相當(dāng)爛！口語甚至連一個英語國家的三歲小孩都不如。”冒號越說越激動，“原因只有一個，那就是國內(nèi)的英語教學(xué)方式嚴(yán)重失策。教學(xué)總是圍繞單詞、詞組、句型、語法轉(zhuǎn)，缺乏對語感的重視和培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生只會‘中式英語’。同樣道理，一個慣用C語言編程的人也許很快就能寫一些C++程序，但如果他只注重C++的語法而不注重培養(yǎng)OOP的語感，那么寫出的程序一定是‘C式C++’。與其如此，倒不如直接用C呢。”
句號悟道：“您是想告訴我們，學(xué)習(xí)編程范式能增強編程語言的語感？”
“一語中的！”冒號慶幸總算沒有白費口舌，“語感是一個人對語言的敏銳感知力，反映了他在語言方面的整體上的直覺把握能力。語感強者，能聽弦外之音，能說雙關(guān)之語，能讀雋永之作，能寫曉暢之文。這是一種綜合的素質(zhì)和修養(yǎng)，其重要性是不言而喻的。那么如何培養(yǎng)語感呢？普通的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練固不可少，但如果忽視語言背后的文化背景和思維方式，終究只是緣木求魚。編程范式正體現(xiàn)了編程的思維方式，因而是培養(yǎng)編程語言的語感的關(guān)鍵。現(xiàn)在如果我開始介紹范式，你們還有意見嗎？”
眾人受了鼓動，個個把頭搖得跟撥浪鼓似的。
冒號語重心長地說：“既然范式關(guān)乎語感，就需要慢慢的培養(yǎng)和滲透，不可能一蹴而就，因此有些地方不太明白也沒關(guān)系。現(xiàn)在只是撒下一些種子，慢慢的會生根發(fā)芽，直至長成大樹。到那時，你們個頂個的都是內(nèi)外兼修的武林高手了。怎么樣？大家準(zhǔn)備好了嗎？”
“準(zhǔn)備好了！”眾人齊聲道，求知的目光再度點燃。
“準(zhǔn)備好了就下課吧。”冒號狡笑著，“下節(jié)課，下節(jié)課我們再談。”
，插語
[1] 控制反轉(zhuǎn)（Inversion of Control）是一種軟件設(shè)計原則。與通常的用戶代碼調(diào)用可重用的庫（library）代碼不同，IoC倒轉(zhuǎn)了控制流方向：由庫代碼調(diào)用用戶代碼。有人將此比作好萊塢法則：“不要打電話給我們，我們會打給你的”。
[2] 設(shè)計模式最經(jīng)典書籍《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》的四位作者常被稱為GoF或Gang of Four。
。總結(jié)
- 庫和工具包側(cè)重代碼重用，框架側(cè)重設(shè)計重用。庫和工具包從微觀上解決具體問題，是為程序員帶來自由的；框架從宏觀上控制軟件整體的結(jié)構(gòu)和流程，是為程序員帶來約束的。框架是通過控制反轉(zhuǎn)（IoC）機制反客為主的。
- 設(shè)計模式是軟件的戰(zhàn)術(shù)思想，架構(gòu)是軟件的戰(zhàn)略決策。與框架、庫和工具包不同，它們不是軟件產(chǎn)品，而是軟件思想。
- 設(shè)計模式與慣用法都是針對常發(fā)問題的解決方案，但前者偏重設(shè)計，后者偏重實現(xiàn)。
- 架構(gòu)太高，談之過早；框架太多，無從談起；設(shè)計模式太少，不必多談。至于編程范式，對培養(yǎng)編程語言的語感至關(guān)重要，需要充分的重視和長期的積累，方能悟其精髓。
“”參考
[1] Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides．Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software．Boston：Addison-Wesley，1994．26-28
課后思考
- 作為一個軟件開發(fā)者，你現(xiàn)在處于哪個階段？你未來的目標(biāo)是什么？
- 傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式的弊端在哪里？你是否有切膚之痛？
- 你認(rèn)為一個優(yōu)秀的程序員需要具備什么素質(zhì)和精神？
- 你了解哪些計算機語言？你對一門語言的取舍與喜惡的根據(jù)是什么？
- 你認(rèn)為計算機語言未來的發(fā)展方向是什么？
- 你能否在編程中感受到自己的激情和靈性？
- 你了解哪些框架？它們的應(yīng)用范圍是什么？實現(xiàn)的機理是什么？
- 你了解哪些設(shè)計模式？它們?yōu)槭裁茨艹善錇槟Ｊ剑?/span>
- 學(xué)習(xí)編程范式的意義何在？