Entwicklungsprinzipien

Programmieren ist eine Reise der kontinuierlichen Verbesserung. Mit zunehmender Erfahrung stoßen wir auf Praktiken und Prinzipien, die uns helfen, unser Handwerk zu verfeinern und zu qualitativ hochwertigem Code zu führen. Dieser Artikel führt Sie durch die wichtigsten Prinzipien und Praktiken, die Ihnen dabei helfen können, ein besserer Programmierer zu werden, einschließlich SOLID-Prinzipien, Entwurfsmustern und Codierungsstandards. Wir werden untersuchen, wie diese Konzepte Ihren Entwicklungsprozess verbessern können.

Ein Hinweis zu den Beispielen: Ich habe Go für die Codebeispiele aufgrund seiner Einfachheit und Lesbarkeit ausgewählt – es wird oft als „ausführbarer Pseudocode“ beschrieben. Wenn Sie mit Go nicht vertraut sind, machen Sie sich keine Sorgen! Dies ist eine ausgezeichnete Gelegenheit zum Lernen.

Wenn Sie auf unbekannte Syntax oder Konzepte stoßen, nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um sie nachzuschlagen. Dieser Entdeckungsprozess kann ein unterhaltsamer Bonus für Ihre Lernerfahrung sein. Denken Sie daran, dass die von uns besprochenen Prinzipien für alle Programmiersprachen gelten. Konzentrieren Sie sich also auf das Verständnis der Konzepte und nicht auf die Besonderheiten der Go-Syntax.

1. Programmierstandards übernehmen

Einer der ersten Schritte, um ein besserer Programmierer zu werden, besteht darin, sich an Programmierstandards zu halten. Standards bieten Richtlinien für Aspekte wie Namenskonventionen, Codeorganisation und Dateistruktur. Indem Sie diese Konventionen befolgen, stellen Sie sicher, dass Ihr Code konsistent und leicht lesbar ist, was für die Zusammenarbeit und langfristige Wartung von entscheidender Bedeutung ist.

Jede Programmiersprache hat normalerweise ihre eigenen Konventionen. Für Go sind diese im offiziellen Go-Styleguide beschrieben. Es ist wichtig, die für Ihren Kontext relevanten Standards zu lernen und zu übernehmen, unabhängig davon, ob es sich um die Konventionen Ihres Teams oder um sprachspezifische Richtlinien handelt.

Sehen wir uns ein Beispiel an, wie das Befolgen von Standards die Lesbarkeit von Code verbessern kann:

// Before: Inconsistent styling
func dosomething(x int,y string)string{
if x>10{
return y+"is big"
}else{
return y+"is small"
}}

Dieser Code weist mehrere Probleme auf:

1. Inkonsistente Abstände und Einrückungen erschweren das Verständnis der Codestruktur.
2. Der Funktionsname entspricht nicht der camelCase-Konvention von Go.
3. Die unnötige else-Klausel erhöht die kognitive Komplexität.

Lassen Sie uns nun diesen Code so umgestalten, dass er den Go-Standards entspricht:

// After: Following Go standards
func doSomething(x int, y string) string {
    if x > 10 {
        return y + " is big"
    }
    return y + " is small"
}

In dieser verbesserten Version:

1. Die richtige Einrückung zeigt deutlich die Struktur des Codes.
2. Der Funktionsname folgt der Namenskonvention von Go.
3. Die else-Klausel wurde entfernt, um die Logik zu vereinfachen.

Bei diesen Veränderungen geht es nicht nur um die Ästhetik; Sie verbessern die Lesbarkeit und Wartbarkeit des Codes erheblich. Bei der Arbeit im Team erleichtert die konsequente Anwendung dieser Standards das Verständnis und die Arbeit mit der Codebasis für alle.

Auch wenn Ihr Team nicht über etablierte Standards verfügt, können Sie die Initiative ergreifen und weithin akzeptierte Konventionen in der Programmiergemeinschaft befolgen. Mit der Zeit wird diese Vorgehensweise zu besser lesbarem und wartbarem Code in Ihren Projekten führen.

2. Befolgen Sie die Designprinzipien

Programmierdesignprinzipien sind Richtlinien, die Ihnen helfen, besseren Code zu schreiben. Diese Prinzipien können nicht nur auf die Codearchitektur, sondern auch auf das Systemdesign und sogar einige Aspekte von Entwicklungsprozessen angewendet werden.
Es gibt viele Designprinzipien und einige sind in bestimmten Kontexten relevanter. Andere sind allgemeiner wie KISS (Keep It Simple, Stupid) oder YAGNI (You Ain't Gonna Need It).
Unter diesen allgemeinen Prinzipien gehören die SOLID-Prinzipien zu den wirkungsvollsten. Lassen Sie uns die einzelnen Prinzipien untersuchen und uns darauf konzentrieren, wie sie Ihren Code verbessern können.

Single-Responsibility-Prinzip (SRP)

Dieses Prinzip ermutigt Sie, Komponenten (Funktionen, Klassen oder Module) mit einem einzigen, klar definierten Zweck zu entwerfen. Wenn eine Komponente mehrere Verantwortlichkeiten hat, wird es schwieriger, sie zu verstehen, zu testen und zu warten.

Sehen wir uns ein Beispiel für die Umgestaltung einer Funktion an, um SRP einzuhalten:

// Before: A function doing too much
func processOrder(order Order) error {
    // Validate order
    if order.Total <= 0 {
        return errors.New("invalid order total")
    }
    // Save to database
    db.Save(order)
    // Send confirmation email
    sendEmail(order.CustomerEmail, "Order Confirmation", orderDetails(order))
    // Update inventory
    for _, item := range order.Items {
        updateInventory(item.ID, item.Quantity)
    }
    return nil
}

Diese Funktion führt mehrere unabhängige Aufgaben aus: die Bestellung validieren, in der Datenbank speichern, eine E-Mail senden und den Lagerbestand aktualisieren. Teilen wir es in separate Funktionen auf, jede mit einer einzigen Verantwortung:

// After: Breaking it down into single responsibilities
func processOrder(order Order) error {
    if err := validateOrder(order); err != nil {
        return err
    }
    if err := saveOrder(order); err != nil {
        return err
    }
    if err := sendOrderConfirmation(order); err != nil {
        return err
    }
    return updateInventoryForOrder(order)
}

Jetzt implementieren wir jede dieser Funktionen:

func validateOrder(order Order) error {
    if order.Total <= 0 {
        return errors.New("invalid order total")
    }
    return nil
}

func saveOrder(order Order) error {
    return db.Save(order)
}

func sendOrderConfirmation(order Order) error {
    return sendEmail(order.CustomerEmail, "Order Confirmation", orderDetails(order))
}

func updateInventoryForOrder(order Order) error {
    for _, item := range order.Items {
        if err := updateInventory(item.ID, item.Quantity); err != nil {
            return err
        }
    }
    return nil
}

In dieser überarbeiteten Version:

• Jede Funktion hat eine einzige, klare Verantwortung.
• Der Code ist modularer und einfacher zu testen.
• Einzelne Komponenten können wiederverwendet oder geändert werden, ohne andere zu beeinträchtigen.

Vertrauen Sie mir, Ihr zukünftiges Ich wird Ihnen für dieses Maß an Organisation danken.

Open-Closed-Prinzip (OCP)

Das Open-Closed-Prinzip empfiehlt, dass Softwareeinheiten für Erweiterungen offen, für Änderungen jedoch geschlossen sein sollten. Das bedeutet, dass Sie in der Lage sein sollten, neue Funktionen hinzuzufügen, ohne vorhandenen Code zu ändern.

Liskov Substitution Principle (LSP)

LSP states that objects of a superclass should be replaceable with objects of its subclasses without affecting the correctness of the program. This ensures that inheritance hierarchies are well-designed and maintainable.

Interface Segregation Principle (ISP)

ISP suggests that no code should be forced to depend on methods it does not use. In practice, this often means creating smaller, more focused interfaces.This modularity makes your code easier to manage and test.

Here's an example demonstrating ISP:

// Before: A large interface that many structs only partially implement
type Worker interface {
    DoWork()
    TakeBreak()
    GetPaid()
    FileTicket()
}

This large interface forces implementers to define methods they might not need. Let's break it down into smaller, more focused interfaces:

// After: Smaller, more focused interfaces
type Worker interface {
    DoWork()
}

type BreakTaker interface {
    TakeBreak()
}

type Payable interface {
    GetPaid()
}

type TicketFiler interface {
    FileTicket()
}

Now, structs can implement only the interfaces they need:

type Developer struct{}

func (d Developer) DoWork() {
    fmt.Println("Writing code")
}

func (d Developer) TakeBreak() {
    fmt.Println("Browsing Reddit")
}

func (d Developer) FileTicket() {
    fmt.Println("Creating a Jira ticket")
}

type Contractor struct{}

func (c Contractor) DoWork() {
    fmt.Println("Completing assigned task")
}

func (c Contractor) GetPaid() {
    fmt.Println("Invoicing for work done")
}

This modularity makes your code easier to manage and test. In Go, interfaces are implicitly implemented, which makes this principle particularly easy to apply.

Dependency Inversion Principle (DIP)

DIP promotes the use of abstractions rather than concrete implementations. By depending on interfaces or abstract classes, you decouple your code, making it more flexible and easier to maintain. This also facilitates easier testing by allowing mock implementations.

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Applying the SOLID (see what I did there?) principles leads to decoupled, modular code that is easier to maintain, scale, reuse, and test. I’ve found that these principles, while sometimes challenging to apply at first, have consistently led to more robust and flexible codebases.

While these principles are valuable, remember that they are guidelines, not strict rules.There will always be exceptions to the rules, but it’s important to remember that following these principles is a continuous process and not a one-time event. It will take time and effort to develop good habits, but the rewards are well worth it.

3. Utilize Design Patterns

Design patterns provide reusable solutions to common programming problems. They are not rigid implementations but rather templates that can be adapted to fit specific needs. Many design patterns are related to SOLID principles, often aiming to uphold one or more of these principles in their design.

Design patterns are typically categorized into three types:

Creational Patterns

These patterns deal with object creation mechanisms. An example is the Factory Method pattern, which creates objects based on a set of criteria while abstracting the instantiation logic.

Let's look at a simple Factory Method example in Go:

type PaymentMethod interface {
    Pay(amount float64) string
}

type CashPayment struct{}

func (c CashPayment) Pay(amount float64) string {
    return fmt.Sprintf("Paid %.2f using cash", amount)
}

type CreditCardPayment struct{}

func (cc CreditCardPayment) Pay(amount float64) string {
    return fmt.Sprintf("Paid %.2f using credit card", amount)
}

Here, we define a PaymentMethod interface and two concrete implementations. Now, let's create a factory function:

func GetPaymentMethod(method string) (PaymentMethod, error) {
    switch method {
    case "cash":
        return CashPayment{}, nil
    case "credit":
        return CreditCardPayment{}, nil
    default:
        return nil, fmt.Errorf("Payment method %s not supported", method)
    }
}

This factory function creates the appropriate payment method based on the input string. Here's how you might use it:

method, err := GetPaymentMethod("cash")
if err != nil {
    fmt.Println(err)
    return
}
fmt.Println(method.Pay(42.42))

This pattern allows for easy extension of payment methods without modifying existing code.

Structural Patterns

Structural patterns deal with object composition, promoting better interaction between classes. The Adapter pattern, for example, allows incompatible interfaces to work together.

Behavioral Patterns

Behavioral patterns focus on communication between objects. The Observer pattern is a common behavioral pattern that facilitates a publish-subscribe model, enabling objects to react to events.

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It's important to note that there are many more design patterns, and some are more relevant in specific contexts. For example, game development might heavily use the Object Pool pattern, while it's less common in web development.

Design patterns help solve recurring problems and create a universal vocabulary among developers. However, don't feel pressured to learn all patterns at once. Instead, familiarize yourself with the concepts, and when facing a new problem, consider reviewing relevant patterns that might offer a solution. Over time, you'll naturally incorporate these patterns into your design process.

4. Practice Good Naming Conventions

Clear naming conventions are crucial for writing readable and maintainable code. This practice is closely related to programming standards and deserves special attention.

Use Descriptive Names

Choose names that clearly describe the purpose of the variable, function, or class. Avoid unnecessary encodings or cryptic abbreviations.

Consider this poorly named function:

// Bad
func calc(a, b int) int {
    return a + b
}

Now, let's improve it with more descriptive names:

// Good
func calculateSum(firstNumber, secondNumber int) int {
    return firstNumber + secondNumber
}

However, be cautious not to go to the extreme with overly long names:

// Too verbose
func calculateSumOfTwoIntegersAndReturnTheResult(firstInteger, secondInteger int) int {
    return firstInteger + secondInteger
}

Balance Clarity and Conciseness

Aim for names that are clear but not overly verbose. Good naming practices make your code self-documenting, reducing the need for excessive comments.

Prefer Good Names to Comments

Often, the need for comments arises from poorly named elements in your code. If you find yourself writing a comment to explain what a piece of code does, consider whether you could rename variables or functions to make the code self-explanatory.

Replace Magic Values with Named Constants

Using named constants instead of hard-coded values clarifies their meaning and helps keep your code consistent.

// Bad
if user.Age >= 18 {
    // Allow access
}

// Good
const LegalAge = 18
if user.Age >= LegalAge {
    // Allow access
}

By following these naming conventions, you'll create code that's easier to read, understand, and maintain.

5. Prioritize Testing

Testing is an essential practice for ensuring that your code behaves as expected. While there are many established opinions on testing methodologies, it's okay to develop an approach that works best for you and your team.

Unit Testing

Unit tests focus on individual modules in isolation. They provide quick feedback on whether specific parts of your code are functioning correctly.

Here's a simple example of a unit test in Go:

func TestCalculateSum(t *testing.T) {
    result := calculateSum(3, 4)
    expected := 7
    if result != expected {
        t.Errorf("calculateSum(3, 4) = %d; want %d", result, expected)
    }
}

Integration Testing

Integration tests examine how different modules work together. They help identify issues that might arise from interactions between various parts of the code.

End-to-End Testing

End-to-end tests simulate user interactions with the entire application. They validate that the system works as a whole, providing a user-centric view of functionality.

Remember, well-tested code is not only more reliable but also easier to refactor and maintain over time. The SOLID principles we discussed earlier can make testing easier by encouraging modular, decoupled code that is simpler to isolate and validate.

6. Take Your Time to Plan and Execute

While it might be tempting to rush through projects, especially when deadlines are tight, thoughtful planning is crucial for long-term success. Rushing can lead to technical debt and future maintenance challenges.

Take the time to carefully consider architectural decisions and plan your approach. Building a solid foundation early on will save time and effort in the long run. However, be cautious not to over-plan—find a balance that works for your project's needs.

Different projects may require varying levels of planning. A small prototype might need minimal upfront design, while a large, complex system could benefit from more extensive planning. The key is to be flexible and adjust your approach based on the project's requirements and constraints.

Conclusion

By following these principles and practices, you can become a better programmer. Focus on writing code that is clear, maintainable, and thoughtfully structured. Remember the words of Martin Fowler: "Any fool can write code that a computer can understand. Good programmers write code that humans can understand."

Becoming a better programmer is a continuous process. Don't be discouraged if you don't get everything right immediately. Keep learning, keep practicing, and most importantly, keep coding. With time and dedication, you'll see significant improvements in your skills and the quality of your work.

Here are some resources you might find helpful for further learning:

• For general programming principles: Programming Principles
• For understanding the importance of basics: The Basics
• For a deep dive into software design: The Philosophy of Software Design and its discussion
• For practical programming advice: The Pragmatic Programmer
• For improving existing code: Refactoring

Now, armed with these principles, start applying them to your projects. Consider creating a small web API that goes beyond simple CRUD operations, or develop a tool that solves a problem you face in your daily work. Remember, the best way to learn is by doing. Happy coding!

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