一文搞懂如何基於 GenAI 提升編碼效能

Hello folks，我是 Luga，今天我們來聊聊人工智慧(AI)生態領域相關的技術 - GenAI 。

面對日新月異的技術創新以及差異化的業務場景挑戰，傳統的編碼方式已經開始出現水土不服，難以完全應對日益增長的訴求。同時，新興的通用GenAI（人工智慧技術）具有極具潛力的能力來滿足這項需求。 GenAI作為人工智慧技術的代表，以其強大的潛力和能力已經開始在各行各業中廣泛應用。它可以自動學習和適應不同場景下的編碼需求，大大提高了編碼效率和品質。透過深度學習和模型優化，GenAI能夠準確地理解不同業務

GenAI是一種前沿技術，將人工智慧和編碼領域的知識結合，為開發者提供了獨特的「協作」優勢。透過利用GenAI，開發人員可以獲得高效的編碼支援和創意靈感，以便更快、更聰明地解決複雜的程式設計問題。 GenAI的出現為開發人員帶來了更便利、更聰明地解決複雜程式設計問題的新途徑。

一、什麼是GenAI 以及對編碼效能的影響?

隨著科技的不斷創新，AI在軟體開發過程中的應用已日益成熟，其中最代表的便是程式碼生成式人工智慧技術。從某種意義上來說，徹底改變了軟體開發模式的潛力。然而，這種技術並不能完全取代人類程式設計師的職能，更多的是提高了軟體開發模式的效率。

透過對開發者需求的識別和理解，AI 在整個軟體開發生命週期可以參與各個環節，包括需求分析、設計、編碼、測試直至維運部署。同時，也可以根據開發者提出的要求自動產生初步可運行的程式碼，進一步透過 Machine Learning 持續學習和優化程式碼品質。

與傳統的開發模式不同的是，無需從 "0" 開始，從而大大提高了編碼效率。同時，AI 還可以根據歷史開發模式自動進行程式碼重構和修改，幫助軟體開發人員提升軟體可維護性。除此之外，在遇到通用類型問題時，AI 也可以基於目前的場景自動產生 Bug 修復方案，以供參考。

AI這一類型的智慧輔助開發模式可以實現軟體工程的可重複使用性。更重要的是，AI可以最大限度地發揮開發人員的核心創造力，允許其將時間投入到更高層級的任務中，從而提升整體產出品質。同時，開發者在重複練習的基礎上也可以快速提升自身技能水準。

那麼，什麼是 GenAI ?以及對程式設計效能的影響 ?

GenAI是一種新類型的程式碼產生技術。它利用深度學習、自然語言處理以及其他人工智慧演算法和模型，可以全面參與和優化軟體開發生命週期中的各個環節。這包括軟體開發、測試、最佳化以及軟體開發週期中的各個環節。透過利用GenAI，開發人員可以更快速、更準確地創建和優化軟體程式碼，提高軟體開發的生產力。同時，GenAI也可以帶來更好的程式碼品質和軟體效能。

具體來說，GenAI 可以根據開發者所提供的自然語言或圖形化介面描述，自動產生初步可運行的程式碼框架和函數骨架。同時，還可以透過對大量歷史優秀專案的學習，自動進行程式碼結構和規範性檢查，發現可能存在的問題並給予修復建議。

二、GenAI 在編碼中的應用範式

作為一個廣泛應用於編碼中的人工智慧技術，GenAI 在編碼過程中提供了多種應用範式，涉及編碼增強、原型設計以及軟體生命週期優化等。基於這些範式為開發人員提供了強大的工具和技術，提高編碼效率、品質和可維護性，從而推動軟體開發的進步。

1.編碼增強

GenAI 在編碼的各個方面都展現出其獨特風格，無論是從程式碼生成到加速學習過程。 GenAI 可用於產生程式碼範本、框架和函式庫，為開發人員在其專案中提供領先優勢。此外，GenAI 也能夠用於自動執行重複的編碼任務，例如，資料預處理或特徵工程，從而釋放開發人員的時間來專注於更複雜的問題解決。

(1) 程式碼產生引擎

GenAI 帶來的影響不容小覷。想像一下，如果有一個自我學習能力極強的智慧助手，它不僅可以熟練各種主流程式語言，更深入理解不同類型專案的開發模式。我們只需向它描述需求，它便可以高效產生初版框架和精細程式碼實現業務規則，成為值得信賴的技術夥伴。

一個很好的 GenAI 實戰案例便是 OpenAI 推出的 Codex。 Codex 經歷了數十億行程式碼和文件的自然語言處理訓練，使其具備了精湛的程式設計能力，不僅可以理解開發者的語意，並以自然語言回答疑問，更可以直接生成多種語言乾淨整潔的程式碼片段實現對應功能。

參考範例如下所示：

(2) 程式碼片段協助

GenAI 在編碼效能提升方面的另一個核心應用便是它能夠協助我們產生程式碼片段。假設我們正在努力嘗試解決某個特定的函數或演算法的場景使用，我們可以用簡單的語言簡單描述所期望實現的需求，GenAI 工具可以產生相應的程式碼片段。從而不僅為我們節省了時間，而且還提供了一個寶貴的學習參考指南來源。

打個比方，如果我們需要實現某一特定的業務功能序，那麼，我們可以簡單地向GenAI 工具描述所要實現的場景需要，此時，GenAI 工具，例如GitHub Copilot 將為我們的業務場景實作產生對應的TypeScript 程式碼，具體實力可參考如下：

#(3) 加速學習

作為開發人員，我們能夠利用GenAI的強大功能可獲得即時回饋和建議，以加快我們的學習過程。透過分析我們的程式碼片段，GenAI 能夠提供關於最佳實踐、編碼標準和潛在改進的寶貴見解，從而幫助我們更快速、高效地提升我們的編碼技能。

在實際的業務場景中，我們可以利用 GenAI 所支援的各種特性功能，即時取得與我們的程式碼相關的回饋資訊。這些回饋可以幫助我們識別和修正錯誤，提高程式碼的效率，這使得我們能夠從現有的程式碼庫中獲得更多的學習機會。

a、即時回饋和建議

在學習過程中，我們可以將編寫的程式碼片段輸入 GenAI，並獲得即時回饋和建議。 GenAI 可以分析我們所寫的程式碼，並給予改進的建議、最佳實踐和編碼標準。由此，我們可以迅速了解哪些方面需要改進，以及如何提高我們的程式碼品質。

b、程式碼審查工具

GenAI 提供了程式碼審查工具，我們可以將程式碼提交給它進行審查。 GenAI 能夠自動檢查我們的程式碼，幫助發現潛在的錯誤、低效率或不規範的編碼實踐。透過及時發現和糾正這些問題，我們可以更好地理解和掌握程式語言或框架的要點。

c、編碼模式和最佳實踐

GenAI 可以分析大量的程式碼儲存庫，並提供關於編碼模式和最佳實踐的見解。透過研究這些見解，我們可以學習從其他人的經驗中汲取靈感，並避免重複他們的錯誤。這種學習方式可以幫助我們快速掌握程式語言或框架的核心概念和最佳實踐。

2.原型設計

GenAI 不僅限於產生程式碼片段，還可以幫助我們建立整個應用程式。這在軟體開發的原型設計階段尤其有用。在原型設計階段，我們需要而快速地建立原型，以驗證所建立的想法。 GenAI 幫助開發人員節省時間和精力，專注於原型設計的核心邏輯和功能。

例如，假設我們正在建立一個 Web 應用程序，需要建立一個簡單的登入系統。我們可以使用 GenAI 來描述使用者身份驗證過程。 GenAI 將產生基本程式碼結構，包括使用者登入、註冊和忘記密碼等功能。根據需要修改此程式碼結構，以滿足我們的特定需求。

使用 GenAI，我們可以更快速、更輕鬆地創建原型，從而可以幫助我們更有效地進行軟體開發，優化專案生命週期以加快產品上市時間。

3.軟體生命週期最佳化

在實際的專案開發活動中，GenAI 不僅僅是一個程式碼產生器，它還可以在簡化整個軟體開發生命週期(SDLC)的各個階段中發揮至為關鍵作用。接下來，我們來簡單解析一下GenAI 在SDLC 各個階段中的用武之地：

(1) 需求研究分析

#在專案的初始階段，需求的研究與收集是至關重要的一個環節。 GenAI 可以透過自然語言處理和機器學習技術，快速理解並提取需求文件中的關鍵資訊。可以幫助技術團隊分析和理解專案需求，有助於減少人工分析的工作量，提高需求分析的準確度和效率。

(2) 架構設計

在此架構及設計階段，GenAI 可以協助根據所描述的功能建立初始設計和架構大綱以及提供設計模式和最佳實踐的建議。透過分析大量的程式碼庫和設計模式，GenAI 能夠為技術團隊提供設計決策的參考和指導。此外，GenAI 可以檢測潛在的設計問題，並根據最佳實踐提供最佳化建議，從而幫助團隊設計出更高品質、可擴展和可維護的軟體架構。

(3) 開發測試

在此階段中，GenAI 能夠加速編碼過程並提高程式碼質量，可以為開發人員提供即時回饋和建議，例如程式碼風格、錯誤檢查、自動化測試和效能最佳化，有助於減少開發人員的偵錯時間，提高程式碼的可讀性和可維護性。此外，GenAI 還可以自動產生重複性的程式碼，減少開發人員的重複勞動。

(4 )部署和維護

在部署和維護階段，GenAI 能夠幫助我們自動化部署流程，並提供監控和故障排除的支援。同時，GenAI 能夠分析日誌資料、檢測問題並提供解決方案，並透過自動化和智慧化的維護工具，減少人工幹預的需求，提高系統的可用性和穩定性。

三、常用 GenAI 工具簡要解析

通常來講，GenAI 可以透過為開發人員提供智慧代碼建議、自動執行重複編碼任務和協助程式碼現代化來提高編碼技能。透過利用 GenAI，開發人員可以更有效率地編寫程式碼、減少錯誤並提高程式碼的整體品質。

在實際的業務場景中，有多種 GenAI 工具和平台可滿足不同的編碼需求，以提供智慧程式碼完成、程式碼產生和程式碼重構建議等功能。以下是一些流行的GenAI 工具：

1.DeepCode

作為一個基於人工智慧的程式碼分析和最佳化平台，DeepCode 利用靜態程式碼分析技術來偵測和修復程式碼中的錯誤和漏洞。 DeepCode 能夠識別語法錯誤、邏輯問題和潛在的安全漏洞，並提供改進建議，幫助開發人員提高程式碼品質和可靠性。其核心技術是基於符號人工智慧的程式碼分析技術，具備理解程式碼語法和語意的能力，從而能夠識別程式碼中的潛在錯誤和漏洞。此外，DeepCode 還利用機器學習技術學習程式碼中的最佳實踐，並提供相應的改進建議。

DeepCode AI 支援多種程式語言，包括 Python、Java、C/C 、JavaScript 等。開發人員可以將 DeepCode 整合到他們的整合開發環境(IDE)中，也可以選擇將其作為獨立的軟體即服務(SaaS)提供者使用。

深度整合 DeepCode AI 能夠幫助開發人員更早發現和解決程式碼中的問題，提高程式碼的品質和可維護性。透過提供準確的錯誤偵測和改進建議，DeepCode AI 可以節省開發時間並減少潛在的漏洞和錯誤。

2.Codex

OpenAI Codex 作為 GPT-3 的直系後代，並經過專門的微調以應對程式設計任務。由於對程式碼使用方式有廣泛的使用和了解，Codex 在程式碼產生方面比 GPT-3 更強大。其中一部分原因是在包含更多集中的公共原始碼的資料集上進行訓練的。

作為一種新的機器學習工具，OpenAI Codex 能夠將英文文字翻譯成程式碼。 Codex 的目標是提高專業人才的工作效率，並幫助編碼的業餘愛好者入門。

OpenAI Codex 的出現旨在透過智慧的程式碼產生和理解，加速專業程式設計師的工作流程。由於能夠根據自然語言描述或問題，產生對應的程式碼片段，因此，在某種意義上， Codex 可以幫助程式設計師更快地實現想法和解決問題。針對程式設計入門人員，Codex 提供了一個習慣的學習工具，可以透過自然語言交互，逐步理解程式設計概念和語法。

OpenAI Codex 的訓練資料集包含大量的公共原始碼，其配備了對程式語言和實例的深入理解，從而使得Codex 在生成程式碼方面表現更加出色，並能夠提供更準確和高品質的代碼建議。

3.Tabnine

Tabnine AI 是一款專注於開發基於自然語言處理的程式碼完成工具，旨在幫助開發人員提高程式設計效率。 Tabnine AI 核心技術是基於自然語言處理，具備理解程式碼的語法和語意的能力，能夠根據開發人員的輸入，提供對應的程式碼完成建議。同時，此工具也運用了機器學習技術，從中學習開發人員的編碼習慣，以提供更準確和個人化的程式碼建議。

Tabnine AI 适用于多种编程语言，包括 Python、Java、C/C 、JavaScript 等。我们可以将此工具集成到我们的集成开发环境(IDE)中，也可以选择将其作为独立的软件即服务(SaaS)提供商使用。

通过集成 Tabnine 工具，在实际的编码工作中，借助其能够实现智能的代码补全功能，极大地提高编码速度并减少输入错误。此外，Tabnine 工具能够根据上下文和开发人员的编码习惯生成准确且高质量的代码建议，从而显著提高开发效率。

四、基于 GenAI 进行编码效能的价值及意义

通常而言，作为一项令人振奋的技术，GenAI 在编码过程中发挥着关键作用。不仅可以提高开发人员的编码效率，还可以提升编码质量，并激发创意和灵感。具体价值优势体现在如下层面：

1.提升编码效能

首先，GenAI 能够显著提高编码的效率。通过自动化重复性的任务，如代码生成和错误检查，GenAI 可以帮助开发人员节省大量的时间和精力。无论是根据需求自动生成代码，还是发现和修复代码中的错误，GenAI 都能为开发人员提供有力的支持。这使得开发人员能够更专注于核心的创意和解决方案，而不必花费过多时间在繁琐的编码细节上。

2.提升编码质量

除了上述的效能外，在编码的质量方面，GenAI 也能够发挥其价值优势。GenAI 能够进行代码分析，并给出优化建议，帮助开发人员发现和修复潜在的错误。通过分析代码的结构和逻辑，GenAI 可以指出改进的方向，从而提高代码的竞争力和可维护性。这对于保持代码的健康和可靠性至关重要，同时也有助于提高团队的整体效率。

3.激发创新灵感

此外，GenAI 还能够激发编码的灵感。具备生成新的编码创意和思路的能力，帮助开发人员突破传统的思维定式，解决复杂的编程问题。例如，当面临特定需求时，GenAI 可以生成新的算法或设计模式，为开发人员提供全新的解决方案。这种创意的激发和启发对于推动技术创新和发展至关重要。

4.个性化体验

人工智能算法可以分析我们的编码模式、优点和缺点，从而为我们提供个性化的学习路径和练习。例如，如果我们在某个特定领域存在缺陷，GenAI 算法可以为我们推荐外接的练习，帮助我们提高该领域的编码技能。此外，还可以根据我们的学习背景和兴趣爱好，动态调整学习内容和难度，确保我们能够获得最佳的学习效果。

5.增强指导协作

基于支持的任务协作工具可以通过自动化实践某些、提出解决方案和推广最佳方案，来促进开发人员之间的协调和协作完成。例如，诸如此类的 GenAI 工具可以自动重复性的工作，例如审查代码和部署，从而节省开发人员的时间和精力。同时，这些工具还能够提供实时反馈和建议，帮助开发人员发现和修复错误，提高代码质量。此外，这些工具还可以帮助开发人员共享最佳工具实践，促进知识交流。

除此之外，GenAI 可以帮助开发人员实现现有代码库的现代化。通过分析代码并确定需要改进的领域，GenAI 可以生成优化的代码片段或建议重构技术以增强性能和可维护性。这使开发人员能够保持其代码库最新并与最新的编码标准和最佳实践保持一致。

Reference ：

• [1] https://www.simform.com/blog/ai-agent/
• [2] https://www.ibm.com/architectures/hybrid/genai-modernization-and-code-generation

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