Деректерге бағытталған бағдарламалау парадигмасы

Кіріспе

Бағдарламалау парадигмасы

Компьютерлік бағдарламалауда деректерге бағытталған бағдарламалау – бұл бағдарламаның нұсқаулары қадамдар тізбегін анықтаудың орнына сәйкес келуі тиіс деректерді және қажетті өңдеуді сипаттайтын бағдарламалау парадигмасы. Деректерге бағытталған тілдердің стандартты мысалдары – мәтінді өңдеу тілдері sed және AWK. Бұл типтегі дизайн кейде объектіге бағытталған бағдарламалауда бағдарламалық құралды жобалау кезінде сыныптарды анықтау үшін қолданылады.

Қолданбалар

Деректерге негізделген бағдарламалау әдетте құрылымдалған деректер ағынына қолданылады, олар сүзгілеуге, түрлендіруге, жинақтауға (мысалы, статистика есептеуге) немесе басқа бағдарламаларды шақыруға арналған. Типик ағындарға журналдық файлдар, айырғышпен бөлінген мәндер немесе электрондық пошта хабарламалары жатады, әсіресе электрондық поштаны сүзгілеу үшін. Мысалы, AWK бағдарламасы кіріс ретінде журналдық жазбалар ағынын қабылдай алады және, мысалы, барлығын консольге жіберуге, "WARNING" файлына "WARNING" сөзімен басталатын жазбаларды жазуға және кез келген жол "ERROR" сөзімен басталатын жағдайда жүйе әкімшісіне электрондық пошта жіберуге болады. Сондай-ақ, ол күн сайын қанша ескерту тіркелгенін жаза алады. Балама ретінде, әр жолды немесе жиынтықталған жолдарды өңдеу арқылы, мысалы, соманы немесе максималды мәнді есептеу арқылы айырғышпен бөлінген мәндер ағынын өңдеуге болады. Электрондық поштада procmail сияқты тіл кейбір электрондық пошталарға сәйкес келетін шарттарды және орындалатын әрекеттерді (жеткізу, кері қайтару, жою, алға жіберу және т.б.) анықтай алады. Кейбір деректерге негізделген тілдер Тьюринг толық, мысалы, AWK және тіпті sed, ал басқалары қасақана шектеулі, әсіресе сүзгілеу үшін. Соңғысының бір мысалы – pcap, ол тек сүзгілеуден тұрады, ал жалғыз әрекеті – «жазу». Одан аз шектеулі, sieve сүзгілер мен әрекеттерге ие, бірақ негізгі стандартында айнымалылар немесе циклдар жоқ, тек күйсіз сүзгілеу операторларына рұқсат береді: әрбір кіріс элементі тәуелсіз өңделеді. Айнымалылар күйді қамтамасыз етеді, бұл бірнеше кіріс элементіне байланысты операцияларды, мысалы, жинақтауды (кірістерді қосу) немесе жылдамдықты шектеуді (әрбір жіберушіден сағатына ең көп 5 электрондық поштаға рұқсат ету немесе қайталанатын журнал хабарламаларын шектеу) жүргізуге мүмкіндік береді. Деректерге негізделген тілдерде әдетте дефолттық әрекет болады: егер ешбір шарт сәйкес келмесе, жолға бағытталған тілдер жолды басып шығарады (sed сияқты) немесе хабарлама жібереді (sieve сияқты). Кейбір қолданбаларда, мысалы, сүзгілеуде, сәйкестік тек қана жасалуы мүмкін (яғни, тек бірінші сәйкес келетін оператор), ал басқа жағдайларда барлық сәйкес келетін операторлар қолданылады. Қай жағдайда болса да, ешбір үлгіге сәйкес келмеу «дефолттық мінез-құлық» болуы мүмкін немесе қате ретінде қарастырылуы мүмкін, оны соңындағы «catch all» операторы ұстауы мүмкін.

Data driven programming is typically applied to streams of structured data, for filtering, transforming, aggregating (such as computing statistics), or calling other programs. Typical streams include log files, delimiter separated values, or email messages, notably for email filtering. For example, an AWK program may take as input a stream of log statements, and for example send all to the console, write ones starting with WARNING to a "WARNING" file, and send an email to a sysadmin in case any line starts with "ERROR". It could also record how many warnings are logged per day. Alternatively, one can process streams of delimiter separated values, processing each line or aggregated lines, such as the sum or max. In email, a language like procmail can specify conditions to match on some emails, and what actions to take (deliver, bounce, discard, forward, etc.). Some data driven languages are Turing complete, such as AWK and even sed, while others are intentionally very limited, notably for filtering. An extreme example of the latter is pcap, which only consists of filtering, with the only action being "capture". Less extremely, sieve has filters and actions, but in the base standard has no variables or loops, only allowing stateless filtering statements: each input element is processed independently. Variables allow state, which allow operations that depend on more than one input element, such as aggregation (summing inputs) or throttling (allow at most 5 mails per hour from each sender, or limiting repeated log messages). Data driven languages frequently have a default action: if no condition matches, line oriented languages may print the line (as in sed), or deliver a message (as in sieve). In some applications, such as filtering, matching is may be done exclusively (so only first matching statement), while in other cases all matching statements are applied. In either case, failure to match any pattern may be "default behavior" or can be seen as an error, to be caught by a catch all statement at the end.

Пайдалары мен мәселелері

Пайдалары мен мәселелері іске асыру арасында әртүрлі болуы мүмкін, бірақ бұл парадигманың бірнеше үлкен әлеуетті пайдасы мен кемшіліктері бар. Функционалдыққа жұмыс істейтін айнымалылардың абстрактілі дерек типін білу жеткілікті. Функциялар мен интерфейстерді бірдей дерек өрісі бар барлық объектілерде қолдануға болады, мысалы, объектінің "позициясы". Деректерді қалауынша объектілерге немесе "бірліктерге" топтастыруға болады, бұл аз немесе ешқандай салдар бермейді. Деректерге бағытталған жобалау дерек пен функционалдықтың байланысын болдырмаса да, кейбір жағдайларда деректерге бағытталған бағдарламалау нашар объектіге бағытталған жобалауға әкелуі мүмкін, әсіресе абстрактілірек деректермен жұмыс іскенде. Себебі, таза деректерге бағытталған объект немесе бірлік оның ұсынылу тәсілімен анықталады. Объектінің құрылымын өзгертуге тырысу оған сүйенетін функцияларды дереу бұзуы мүмкін. Мысалы, жүргізу бағытын екі қиылысатын көшенің сериясы ретінде көрсетуге болады, онда жүргізуші оңға немесе солға бұрылуы керек. Егер қиылыс (АҚШ-та) пошта индексі (5 таңбалы сан) және екі көше аты (мәтіндік тізбектер) арқылы деректе көрсетілсе, көшелер бірнеше рет қиылысатын қалада қателер пайда болуы мүмкін. Бұл мысал тым қарапайым болғанымен, бағдарламалық жасақтауда деректерді қайта құру өте кең таралған мәселе болып табылады, ол қателерді жою, тиімділікті арттыру немесе жаңа мүмкіндіктерді қолдау үшін жасалады.