Wat is declaratieve code?

Declaratieve code is een programmeerparadigma die zich richt op het beschrijven wat het programma zou eerder moeten presteren dan hoe Het zou klaar moeten zijn.

Wat wordt bedoeld met declaratieve code?

Declaratieve code is een programmeerstijl waarbij de ontwikkelaar de logica van de berekening uitdrukt zonder expliciet de besturingsstroom of de stappen te specificeren die nodig zijn om het gewenste resultaat te bereiken. In tegenstelling tot imperatief programmeren, waarbij de nadruk ligt op het beschrijven van de volgorde van handelingen die nodig zijn om een ​​doel te bereiken, abstraheert declaratief programmeren het proces, waardoor de ontwikkelaar de mogelijkheid krijgt om wat de uitkomst zou moeten zijn in plaats van hoe om het te bereiken.

Dit betekent dat in declaratieve programmering, ligt de nadruk op het beschrijven van de eigenschappen of de toestand van het systeem op verschillende tijdstippen, in plaats van het bieden van een stapsgewijze procedure voor het wijzigen van die toestand. Declaratieve code leidt vaak tot eenvoudigere, beter leesbare programma's omdat het de complexiteit van controlestructuren abstraheert, waardoor de programmeur zich kan richten op de gewenste eindresultaten.

Voorbeelden van declaratieve code

Hier zijn enkele voorbeelden van declaratieve code in verschillende contexten:

1. SQL (gestructureerde querytaal)

SELECT naam, leeftijd FROM gebruikers WHERE leeftijd > 30;

In dit voorbeeld specificeert de code wat de op te halen gegevens (naam en leeftijd van gebruikers) en onder welke voorwaarden (leeftijd hoger dan 30), zonder dat er gedetailleerd wordt aangegeven hoe de database de gegevens moet doorzoeken, filteren of ophalen.

2. HTML (HyperText-opmaaktaal)

Welkom op mijn website

Dit is een voorbeeldpagina.

Hier beschrijft de ontwikkelaar de structuur van de webpagina, zoals de aanwezigheid van een kop en een alinea. Er hoeft niet te worden gespecificeerd hoe de browser de elementen moet weergeven; het wordt weggeabstraheerd.

3. CSS (Cascading Style Sheets)

h1 {

  color: blue;

}

p {

  font-size: 16px;

}

In deze CSS De code declareert bijvoorbeeld de stijl voor de h1- en p-elementen (respectievelijk de blauwe kleur en de lettergrootte), zonder het low-levelproces te beschrijven van hoe de browser de stijlen moet toepassen.

4. Functioneel programmeren (Haskell)

sumList :: [Int] -> Int

sumList xs = sum xs

In Haskell richt de code zich op de wat—de lijst met gehele getallen optellen—zonder het exacte iteratieproces te specificeren. De sum-functie zorgt voor de details van hoe de optelling wordt gedaan.

5. React JSX (JavaScript-bibliotheek voor UI)

<button onClick={handleClick}>Click me</button>

Deze declaratieve code beschrijft de UI element (een knop) en de event handling logica (onClick). De ontwikkelaar specificeert de gewenste uitkomst, namelijk een knop met een event handler, maar niet de exacte implementatie van hoe de event wordt beheerd. React zal de details afhandelen.

Declaratieve code gebruikt

Declaratieve code wordt gebruikt in verschillende domeinen en scenario's, en biedt voordelen zoals eenvoud, expressiviteit en abstractie van implementatiedetails. Hier zijn enkele belangrijke toepassingen van declaratieve code:

• Database query's (SQL). SQL is een van de meest voorkomende voorbeelden van declaratieve programmering. In SQL specificeert u wat gegevens die u wilt (bijvoorbeeld kolommen, tabellen, voorwaarden) zonder dat u iets hoeft op te geven hoe de database moet die data ophalen. De onderliggende database-engine optimaliseert de uitvoering, waardoor ontwikkelaars zich kunnen richten op de logica in plaats van op de implementatiedetails.

Voorbeeld:

SELECT * FROM customers WHERE age > 30;

Met deze query worden de gegevensvereisten gedefinieerd (door alle kolommen op te halen voor klanten die ouder zijn dan 30), zonder aan te geven hoe de database-engine de zoekopdracht moet uitvoeren.

• Webpagina-indeling (HTML/CSS). HTML en CSS zijn declaratieve talen die worden gebruikt om webpagina's te structureren en te stylen. HTML definieert de structuur van de pagina (zoals koppen, alinea's, afbeeldingen), terwijl CSS specificeert hoe die elementen moeten worden gestyled (zoals kleuren, formaten en posities). Ontwikkelaars declareren de gewenste lay-out of het gewenste uiterlijk zonder de browser te instrueren hoe deze elementen moeten worden weergegeven.

Voorbeeld:

<div class="header">Welcome</div>

In CSS:

.header {

  font-size: 24px;

  color: blue;

}

• Functioneel programmeren. Functioneel programmeertalen zoals Haskell, Scala en delen van JavaScript focus op declaratieve programmering. In deze talen worden functies vaak geschreven als expressies die transformaties op data beschrijven, in plaats van als reeksen stappen. Dit leidt tot bondigere, leesbare en onderhoudbare code die de nadruk legt op onveranderlijkheid en stateless computing.

Voorbeeld in Haskell:

map (*2) [1,2,3,4]  -- [2,4,6,8]

Hiermee wordt de gewenste transformatie gedeclareerd (elk element vermenigvuldigd met 2) in plaats van dat wordt aangegeven hoe de iteratie over de lijst moet plaatsvinden.

• UI-frameworks (React, Vue.js). In UI-frameworks zoals React of Vue.js declareren ontwikkelaars de structuur van de gebruikersinterface in termen van componenten, eigenschappen en toestanden. Het framework zorgt voor de rendering en werkt de UI bij indien nodig. De declaratieve aanpak helpt om te voorkomen dat er expliciet met low-level DOM-manipulaties en gebeurtenisafhandelingscode wordt omgegaan.

Voorbeeld in React:

<button onClick={handleClick}>Click me</button>

Hierbij geef je aan dat er een knop moet verschijnen. React zorgt vervolgens voor de afhandeling van de gebeurtenis en het renderen van de UI-updates wanneer er op de knop wordt geklikt.

• Infrastructuur als Code (IaC). Hulpmiddelen zoals Terraform, Ansible en CloudFormation gebruikt declaratieve code om infrastructuur te definiëren. In IaC beschrijven ontwikkelaars de gewenste infrastructuurstatus en de tool zorgt ervoor dat de infrastructuur overeenkomt met die status. U kunt bijvoorbeeld declareren dat een virtuele machine met bepaalde eigenschappen moet bestaan ​​en de tool beheert het proces van het maken of bijwerken ervan.

Voorbeeld in Terraform:

resource "aws_instance" "example" {

  ami           = "ami-123456"

  instance_type = "t2.micro"

}

Hiermee definieert u de gewenste status voor de virtuele machine en Terraform verzorgt het maken of wijzigen van het exemplaar.

• Gegevenstransformatie (XSLT, LINQ). In datatransformatiescenario's staan ​​talen als XSLT of LINQ (Language Integrated Query in C#) declaratieve transformaties van data van het ene formaat naar het andere toe, zoals van XML naar HTML of het opvragen van verzamelingen in het geheugen. In plaats van te beschrijven hoe over de data moet worden geitereerd en de transformatie moet worden uitgevoerd, verklaren ontwikkelaars wat de transformatie moet opleveren.

Voorbeeld in XSLT:

<xsl:template match="book">

  <h2><xsl:value-of select="title" /></h2>

</xsl:template>

• Declaratieve workflowdefinities (Apache Airflow, AWS Step Functions). In moderne dataverwerkingspijplijnen of workflow-orkestratiesystemen wordt declaratieve programmering gebruikt om workflows te definiëren. In plaats van stapsgewijze procedures voor taakuitvoering uit te schrijven, definieert u de taken en hun afhankelijkheden, waarbij u het framework de uitvoeringsvolgorde en foutafhandeling laat beheren.

Voorbeeld in Luchtstroom (Python):

from airflow import DAG

from airflow.operators.dummy_operator import DummyOperator

from datetime import datetime

dag = DAG('my_dag', start_date=datetime(2021, 1, 1))

task1 = DummyOperator(task_id='start', dag=dag)

task2 = DummyOperator(task_id='end', dag=dag)

taak1 >> taak2 # Taakafhankelijkheid definiëren

• Configuratiebeheer (YAML, JSON). Tools zoals Kubernetes, Docker Compose, of CI / CD-pijpleidingen soms gebruiken Yamla of JSON voor declaratieve configuratie. Hier declareert u de gewenste status van het systeem (bijv. welke containers moeten worden uitgevoerd, welke resources ze nodig hebben, omgevingsvariabelen) zonder de exacte volgorde van acties op te geven om die status te bereiken.

Voorbeeld in Docker Compose (YAML):

version: '3'

services:

  web:

    image: nginx

    ports:

      - "80:80"

Hoe schrijf je een declaratieve code?

Bij het schrijven van declaratieve code ligt de nadruk op het beschrijven wat wat u wilt dat het programma doet, in plaats van hoe om het te doen. Om declaratieve code te schrijven, kunt u deze stappen volgen:

• Bepaal het gewenste resultaat. Begin met het duidelijk definiëren van wat u wilt dat het programma bereikt. Dit kan een datatransformatie, gebruikersinterfaceweergave, databasequery of infrastructuuropstelling zijn. De sleutel is om u te richten op het resultaat in plaats van het proces.
• Gebruik de juiste hulpmiddelen of talen. Selecteer een taal of framework dat declaratieve programmering ondersteunt. SQL wordt bijvoorbeeld gebruikt voor het bevragen van databases, HTML en CSS voor webdesign, functionele programmeertalen zoals Haskell voor datatransformaties en frameworks zoals React voor UI-ontwikkeling.
• Abstraheer de controlestroom. Bij declaratieve programmering wordt de besturingsstroom doorgaans afgehandeld door het framework of systeem waarmee u werkt. Vermijd het specificeren loops, voorwaardelijke opdrachten of gedetailleerde stapsgewijze bewerkingen. Concentreer u in plaats daarvan op het uitdrukken van de gewenste status of bewerkingen.
• Definieer instructies op hoog niveau. Schrijf statements of expressies die de eigenschappen of transformaties declareren die u wilt, en laat het onderliggende systeem uitzoeken hoe ze moeten worden geïmplementeerd. In plaats van bijvoorbeeld een lijst te doorlopen om waarden te filteren, kunt u een transformatie of filtervoorwaarde declareren.
• Maak gebruik van ingebouwde bibliotheken of functies. Veel declaratieve talen of frameworks bieden abstracties op hoog niveau, zoals databasequery's, UI-componenten of functies voor statusbeheer, waarmee u kunt specificeren wat u wilt, zonder dat u verstrikt raakt in implementatiedetails.
• Houd het beknopt en leesbaar. Een van de sterke punten van declaratieve code is de eenvoud. Probeer onnodige complexiteit te vermijden door eenvoudige en expressieve syntaxis te gebruiken die het gewenste resultaat op een eenvoudige manier communiceert.

Wat zijn de voordelen en uitdagingen van het gebruik van een declaratieve code?

In deze sectie verkennen we de voordelen en uitdagingen van het gebruik van declaratieve code. Inzicht in zowel de sterke als de zwakke punten kan u helpen bepalen wanneer en hoe u effectief declaratieve code in uw projecten kunt gebruiken.

Voordelen van declaratieve code

Hier zijn enkele belangrijke voordelen van declaratieve code:

• Eenvoudiger en leesbaarder. Declaratieve code is doorgaans beknopter en gemakkelijker te lezen, omdat de nadruk ligt op het beschrijven van wat het programma zou moeten doen in plaats van hoe om het te doen. Dit maakt het makkelijker te begrijpen en te onderhouden.
• Verminderde complexiteitDoor de details op laag niveau en de controlestroom te abstraheren, vereenvoudigt declaratieve code complexe taken, waardoor deze gemakkelijker te gebruiken en aan te passen is.
• Minder standaardtekst. Declaratieve code vereist vaak minder regels en minder repetitieve code vergeleken met imperatieve benaderingen. Dit leidt tot schonere en efficiëntere code.
• Verbeterd onderhoud. Het hogere abstractieniveau van declaratieve code betekent dat deze minder nauw verbonden is met specifieke implementatiedetails, waardoor deze in de toekomst eenvoudiger kan worden aangepast of uitgebreid.
• Concentreer u beter op de bedrijfslogica. Ontwikkelaars kunnen zich richten op het uitdrukken van de kernlogica of het doel van het programma, in plaats van op de onderliggende procedurele stappen. Dit leidt tot efficiëntere probleemoplossing.
• Foutreductie. Declaratieve code heeft minder regels code nodig en er zijn minder handmatige handelingen nodig. Hierdoor is de kans op fouten, zoals het verkeerd beheren van lussen of voorwaarden, kleiner.
• Optimalisatie door het framework of systeem. In veel gevallen optimaliseert het systeem (bijvoorbeeld een database-engine of -framework) de uitvoering van declaratieve code achter de schermen, wat mogelijk tot betere prestaties leidt vergeleken met het handmatig specificeren van elke stap.

Uitdagingen van declaratieve code

Hier zijn enkele uitdagingen die samenhangen met declaratieve code:

• Beperkte controle over de uitvoering. Bij declaratieve programmering regelt het onderliggende systeem hoe taken worden uitgevoerd. Dit leidt soms tot inefficiënties of gebrek aan fijnmazige controle over prestatieoptimalisatie, waardoor het moeilijker wordt om specifieke delen van het proces af te stemmen.
• Leercurve. Declaratieve talen en frameworks vereisen vaak een andere manier van denken dan imperatieve. Voor ontwikkelaars die gewend zijn om elke stap in een proces te specificeren, is de overgang naar een declaratieve aanpak een steile leercurve.
• Foutopsporing en tracering. Omdat de implementatiedetails zijn weggeabstraheerd, kan het debuggen en traceren van de uitvoeringsstroom moeilijker zijn. Het identificeren van de hoofdoorzaak van problemen vereist mogelijk een dieper begrip van het framework of systeem dat de uitvoering beheert.
• Prestatiekosten. In sommige gevallen introduceert declaratieve code prestatieoverhead vanwege de abstractielagen en de gegeneraliseerde manier waarop taken worden afgehandeld. Dit kan met name problematisch zijn in prestatiekritische applicaties waar nauwkeurige controle over resourcegebruik noodzakelijk is.
• Minder flexibiliteit. Terwijl declaratieve code zich richt op de wat in plaats van de hoe, dit beperkt soms flexability. Het aanpassen van gedrag om te voldoen aan specifieke, complexe vereisten is mogelijk niet zo eenvoudig of mogelijk binnen de beperkingen van een declaratieve benadering.
• Abstractie-misuitlijning. De abstracties die door declaratieve talen of frameworks worden geboden, sluiten mogelijk niet altijd perfect aan bij de behoeften van de ontwikkelaar. In sommige gevallen kan de abstractie van het systeem het moeilijker maken om bepaalde logica uit te drukken, wat leidt tot workarounds of compromissen.

Declaratieve code versus imperatieve code

Laten we declaratieve code en imperatieve code in een tabel vergelijken: