10 nguyên tắc lập trình cơ bản mọi lập trình viên phải biết

Bài học chính

Về bản chất, nguyên tắc KISS ủng hộ việc viết mã ngắn gọn và dễ hiểu. Mục đích là để giảm thiểu sự phức tạp bằng cách tránh các giải pháp phức tạp hoặc phức tạp để có được cách tiếp cận hợp lý hơn. Điều này bao gồm việc sử dụng các quy ước đặt tên rõ ràng cho các biến và tránh xa các cấu trúc phức tạp không cần thiết.

Tránh sao chép logic trên các phần khác nhau của chương trình bằng cách sử dụng các thành phần có thể tái sử dụng như hàm, vòng lặp và cấu trúc thuật toán. Cách tiếp cận này không chỉ hợp lý hóa các nỗ lực bảo trì và gỡ lỗi mà còn nâng cao khả năng đọc và hiệu quả tổng thể.

Tối ưu hóa mã của bạn để có khả năng mở rộng trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của mã bằng cách tuân thủ nguyên tắc được gọi là “Nguyên tắc mở/đóng”. Điều này liên quan đến việc thiết kế phần mềm thủ công cho phép bổ sung liền mạch mà không ảnh hưởng đến cấu trúc ban đầu, đảm bảo tính ổn định và dễ bảo trì. Bằng cách thiết lập sự cân bằng này, bạn có thể mở rộng chức năng trong khi vẫn duy trì quyền kiểm soát các sửa đổi tiềm năng.

Việc soạn thảo mã máy tính hiệu quả có thể đơn giản, nhưng việc tạo ra mã đặc biệt đòi hỏi kỹ năng và sự cống hiến. Việc tuân thủ các nguyên lý lập trình cơ bản đảm bảo tạo ra mã hàng đầu có hiệu suất tối ưu, khả năng đọc, độ tin cậy, bảo mật và khả năng bảo trì, bất kể quy mô hoặc độ phức tạp của nỗ lực phần mềm.

Mã hóa hiệu quả đòi hỏi cả kỷ luật và mục đích. Để đạt được điều này, người ta phải tuân thủ các nguyên tắc lập trình cơ bản nhất định nhằm thúc đẩy thực hành mã hóa được cải thiện. Bằng cách kết hợp những nguyên tắc này, một người có thể nâng cao trình độ của mình với tư cách là một lập trình viên.

Giữ nó đơn giản, ngu ngốc (KISS)

Thoạt nhìn, nguyên tắc này có vẻ khá thô thiển, nhưng không thể chối cãi rằng nó là một trong những nguyên lý cơ bản phải được tuân thủ khi soạn thảo mã máy tính. Chính xác thì “KISS” có ý nghĩa gì trong bối cảnh này?

Về bản chất, việc soạn mã càng đơn giản và không phức tạp càng tốt là điều khôn ngoan. Trong số các nguyên lý cơ bản của việc viết mã thành thạo, bạn không nên bận tâm đến việc cố gắng thể hiện sự khéo léo hoặc phô trương quá mức thông qua một mớ cú pháp phức tạp. Bất cứ khi nào có thể, hãy cố gắng ngắn gọn bằng cách sử dụng các lệnh ngắn gọn.

Đây là một chức năng đơn giản:

 function addNumbers(num1, num2) {
    return num1 \+ num2;
} 

Nội dung được trình bày một cách đơn giản giúp bạn hiểu rõ ràng thông điệp của nó, không có sự mơ hồ hoặc nhầm lẫn về ý nghĩa dự định của nó.

Một hướng dẫn lập trình có giá trị thể hiện sự đơn giản là việc sử dụng danh pháp biến rõ ràng. Tận dụng các thư viện và tài nguyên mã hóa đã được thiết lập, hợp lý hóa quy trình làm việc của bạn bằng các công cụ có sẵn. Bằng cách thiết kế một cách tiếp cận tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp tục hoạt động ngay cả sau một thời gian gián đoạn kéo dài, người ta có thể giảm thiểu sự thất vọng đáng kể và đẩy nhanh năng suất. Câu ngạn ngữ “Keep It Simple, Stupid” (KISS) có giá trị đáng kể khi áp dụng vào phát triển phần mềm, vì việc duy trì một cơ sở mã đơn giản có thể làm giảm bớt tình trạng trầm trọng và kém hiệu quả đáng kể về lâu dài.

Viết mã DRY

Nguyên tắc DRY (Đừng lặp lại chính mình) trong lập trình máy tính ủng hộ việc loại bỏ mã trùng lặp. Đây là nguyên lý thiết yếu để ngăn chặn sự lặp lại của cả dữ liệu và logic, thường xảy ra khi các nhà phát triển vô tình sao chép và dán các đoạn mã trong toàn bộ chương trình của họ. Việc áp dụng nguyên tắc này có thể cải thiện đáng kể khả năng bảo trì và khả năng mở rộng của hệ thống phần mềm bằng cách giảm sự dư thừa và thúc đẩy tính mô đun.

Hãy nhìn vào kịch bản này:

 function addNumberSequence(number) {
    number = number \+ 1;
    number = number \+ 2;
    number = number \+ 3;
    number = number \+ 4;
    number = number \+ 5;
    return number;
} 

Thay vì sao chép các dòng, sẽ hiệu quả hơn nếu sử dụng cơ chế lặp trong khung thuật toán.

Mã DRY (Đừng lặp lại chính mình), được đặc trưng bởi sự tối giản và đơn giản, không chỉ hiệu quả về mặt sử dụng tài nguyên mà còn mang lại lợi thế đáng kể khi bảo trì và gỡ lỗi. Bằng cách hợp nhất các phần tử hoặc logic lặp lại thành các thành phần đơn lẻ, có thể tái sử dụng, nhà phát triển có thể tránh trùng lặp mã trên nhiều vị trí trong chương trình của mình, từ đó giảm các lỗi tiềm ẩn và hợp lý hóa quy trình xác định và giải quyết vấn đề. Về bản chất, làm việc với mã DRY cho phép quản lý hiệu quả hơn độ phức tạp của cơ sở mã đồng thời thúc đẩy tính mô đun và khả năng mở rộng.

Đóng mở

Khái niệm “nguyên tắc đóng mở” trong phát triển phần mềm chỉ ra rằng người ta nên cố gắng tạo ra mã có thể dễ dàng mở rộng nhưng vẫn không thay đổi khi sửa đổi. Bằng cách tuân thủ nguyên tắc này, các nhà phát triển có thể đảm bảo rằng cơ sở mã của họ vẫn hoạt động và có thể thích ứng ngay cả khi nhu cầu của dự án phát triển theo thời gian. Nguyên tắc đóng mở có ý nghĩa đặc biệt khi thiết kế các thư viện hoặc khung công tác dành cho các lập trình viên khác sử dụng rộng rãi.

Hãy xem xét một tình huống trong đó một người đang giám sát nền tảng giao diện người dùng đồ họa (GUI). Có thể hình dung được việc phân phối một phiên bản cho phép các nhà phát triển sửa đổi và kết hợp mã nguồn được cung cấp một cách liền mạch. Tuy nhiên, điều gì sẽ xảy ra khi một bản nâng cấp đáng kể được đưa ra sau khoảng thời gian bốn tháng?

Việc triển khai mã lập trình của họ được cho là sẽ thất bại, điều này sẽ dẫn đến sự không hài lòng của các cộng sự của họ. Do đó, những cộng tác viên này khó có thể tiếp tục sử dụng gói phần mềm của bạn ngay cả khi nó từng mang lại lợi ích cao trong khoảng thời gian trước đó.

Thay vì sửa đổi mã trực tiếp, tốt hơn là tạo một phiên bản hạn chế mọi thay đổi và thay vào đó thúc đẩy các bổ sung hoặc cải tiến. Việc tuân thủ các nguyên lý lập trình cơ bản như thế này cho phép tách chức năng chính của chương trình khỏi các tính năng tùy chỉnh của nó. Cách tiếp cận này mang lại một hệ thống mạnh mẽ và dễ quản lý hơn, giúp cho nỗ lực bảo trì trở nên đơn giản và hiệu quả hơn.

Thành phần thay vì kế thừa

Khi sử dụng cách tiếp cận hướng đối tượng trong phát triển phần mềm, Nguyên tắc Thành phần Kế thừa (COIP) có thể tỏ ra có lợi thế cao. COIP thừa nhận rằng trái ngược với việc kế thừa một lớp và sau đó thêm các hành vi bổ sung, các hành vi phức tạp hơn phải đạt được bằng cách kết hợp các đối tượng riêng biệt thể hiện các hành vi đơn lẻ.

Việc sử dụng tính kế thừa thường dẫn đến hai vấn đề quan trọng. Ban đầu, cấu trúc phân cấp của kế thừa có thể trở nên khá phức tạp khá nhanh chóng. Ngoài ra, có phạm vi hạn chế để phân định các hành vi đặc biệt trong khuôn khổ kế thừa. Ví dụ: giả sử một người mong muốn thiết lập các hành vi được chia sẻ giữa nhiều thực thể; điều này trở nên khó khăn hơn khi chỉ dựa vào sự kế thừa.

Lập trình sáng tác trình bày một cách tiếp cận hợp lý hơn để viết mã, giúp việc bảo tồn và cập nhật trở nên đơn giản hơn đồng thời cung cấp khả năng xác định các hành vi có thể thích ứng thông qua việc tạo các lớp cụ thể cho từng hành vi riêng biệt. Việc tổng hợp các hành vi riêng lẻ này cho phép phát triển các hành vi phức tạp với tính linh hoạt được nâng cao.

Trách nhiệm duy nhất

Theo Nguyên tắc Trách nhiệm duy nhất, mỗi lớp hoặc mô-đun trong hệ thống phần mềm phải được dành riêng để thực hiện một chức năng duy nhất. Như Robert C. Martin đã giải thích, một giai cấp phải có “một lý do duy nhất để thay đổi”.

Khi các hệ thống phức tạp phát triển, điều quan trọng là phải thận trọng khi thêm các chức năng hoặc trách nhiệm mới vào các lớp và mô-đun. Khi các thực thể này ngày càng phức tạp, có thể cần phải cấu trúc lại và phân tách chúng thành các lớp con và mô-đun nhỏ hơn để cải thiện tổ chức và khả năng bảo trì.

Các lớp học quá tải có thể dẫn đến một số hậu quả bất lợi. Một hiệu ứng như vậy liên quan đến sự phức tạp trong việc xác định và giải quyết các vấn đề trong một mô-đun cụ thể trong quá trình gỡ lỗi. Một kết quả bất lợi khác liên quan đến việc cản trở sự phát triển của các chức năng tiếp theo trong cùng mô-đun đó. Việc tuân thủ các phương pháp lập trình hợp lý giúp giảm thiểu những thách thức tiềm ẩn này trước khi chúng xảy ra.

Tách biệt mối quan tâm

Khái niệm tách biệt các mối quan tâm là cách giải thích ở cấp độ cao về mục tiêu duy nhất được gọi là Nguyên tắc trách nhiệm duy nhất. Theo nguyên lý này, nên xây dựng hệ thống phần mềm bằng cách chia chúng thành các thành phần riêng biệt, theo đó mỗi thành phần hoạt động độc lập và không có kiến ​​thức hay tương tác với nhau.

mô hình dữ liệu quản lý thông tin; bộ điều khiển, chịu trách nhiệm xử lý thông tin đầu vào của người dùng và cập nhật mô hình tương ứng; và khung nhìn, đại diện cho giao diện người dùng hiển thị trạng thái hiện tại của mô hình cho người dùng cuối. Mẫu thiết kế này có thể được quan sát thấy trong nhiều khung phát triển web hiện đại khác nhau, với những sửa đổi nhỏ để đáp ứng các yêu cầu hoặc sở thích cụ thể.

Nói cách khác, chương trình chịu trách nhiệm quản lý cơ sở dữ liệu không yêu cầu bất kỳ kiến ​​thức nào về quá trình hiển thị thông tin trên màn hình. Ngược lại, công việc của một bộ hướng dẫn khác là xử lý tác vụ này. Hai bộ mã này là những thực thể hoàn toàn riêng biệt và khác biệt.

Ưu điểm của phương pháp này nằm ở khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gỡ lỗi. Nếu người ta yêu cầu thực hiện các thay đổi đối với hệ thống trực quan vào bất kỳ thời điểm nào, họ có thể hoàn toàn tin tưởng rằng các sửa đổi của họ sẽ không ảnh hưởng đến việc lưu trữ và xử lý dữ liệu.

Bạn Sẽ Không Cần Nó (YAGNI)

Nguyên lý cơ bản của phát triển phần mềm chỉ ra rằng việc triển khai các tính năng và chức năng không được theo đuổi một cách suy đoán với kỳ vọng về các yêu cầu tiềm năng trong tương lai. Trong số những hướng dẫn quan trọng để lập trình thành thạo, điều cần thiết là phải nhận ra tầm quan trọng của việc kiềm chế giải quyết các vấn đề không tồn tại.

Khi phấn đấu thực hiện các nguyên tắc lập trình khô khan, không có gì lạ khi các nhà phát triển thỏa hiệp trong việc tuân thủ nguyên tắc này. Những người lập trình mới vào nghề thường cố gắng tạo mã có tính tổng quát và trừu tượng cao, điều này có thể dẫn đến các chương trình quá phức tạp và khó quản lý do tính trừu tượng quá mức.

Khi thấy cần thiết, nên cân nhắc thực hiện nguyên tắc DRY (Đừng lặp lại chính mình) trong lập trình. Sự hiện diện của các đoạn mã lặp đi lặp lại đòi hỏi phải tạo ra một lớp trừu tượng để nâng cao hiệu quả. Tuy nhiên, người ta phải tránh tập trung quá mức vào việc phát triển trong tương lai mà đánh đổi chất lượng mã ngay lập tức.

Ghi lại mã của bạn

Điều quan trọng là không được bỏ qua tầm quan trọng của việc xem xét những cá nhân cuối cùng sẽ tương tác và điều hướng qua mã của một người. Khi thảo luận về các nguyên tắc cơ bản của lập trình, điều quan trọng cần lưu ý là có sự tham gia của con người, những người có thể cần phải nghiên cứu sâu về mã vào một lúc nào đó.

Theo ý kiến ​​của các nhà phát triển dày dặn kinh nghiệm, không thể phóng đại tầm quan trọng của việc tuân thủ tài liệu kỹ lưỡng thông qua lời bình luận tỉ mỉ trong mã nguồn của một người. Mỗi ngôn ngữ lập trình đều cung cấp chức năng này, do đó việc viết những nhận xét như vậy bắt buộc phải trở thành một thói quen ăn sâu. Mục đích của những chú thích này vượt ra ngoài việc chỉ làm rõ các đối tượng hoặc tăng cường các giải thích có thể thay đổi; chúng cũng có tác dụng làm sáng tỏ sự phức tạp của các chức năng, từ đó làm cho việc hiểu của chúng trở nên dễ tiếp cận hơn.

Chắc chắn, đây là một hàm JavaScript đã được nhận xét để giải thích về chức năng của nó:

 // This function will add 5 to the input if odd, or return the number if even
function evenOrOdd(number) {
    // Determine if the number is even
    if (number % 2 == 0) {
        return number;
    }
    // If the number is odd, this will add 5 and return
     else {
        return number \+ 5;
    }
} 

Nhận xét có thể được coi là một nhiệm vụ bổ sung khi viết mã, vì chúng đòi hỏi sự đầu tư cả về thời gian và sự tập trung tinh thần. Mặc dù một người có thể có hiểu biết sâu sắc về mã của riêng mình nhưng điều quan trọng là phải nhận ra giá trị của việc giao tiếp rõ ràng đối với những người khác có thể tương tác với chương trình. Khái niệm về khả năng sử dụng một lần không nên áp dụng trong công nghệ vì giao tiếp hiệu quả là yếu tố quan trọng để hợp tác thành công và khả năng sử dụng lâu dài.

Khi cộng tác với các cá nhân khác, chúng tôi đặc biệt khuyến khích thực hiện thêm một bước nữa và đưa ra những nhận xét làm rõ nếu có khả năng xảy ra sự mơ hồ hoặc nhầm lẫn. Biện pháp chủ động này ngăn ngừa mọi hiểu lầm tiềm ẩn phát sinh do hiểu sai mã hoặc thiếu minh bạch. Bằng cách đó, người ta tránh đặt gánh nặng quá mức lên đồng nghiệp của mình, những người có thể cần làm sáng tỏ cú pháp phức tạp, từ đó thúc đẩy tinh thần làm việc nhóm hiệu quả và thúc đẩy giao tiếp rõ ràng trong quá trình phát triển.

Sau một thời gian dài không hoạt động, việc xem lại một dự án phần mềm thường có thể gây ra cảm giác lo lắng do sự phức tạp tiềm tàng nảy sinh theo thời gian. Tuy nhiên, người ta có thể giảm thiểu sự không chắc chắn này bằng cách tuân thủ một phương pháp được gọi là “tài liệu dựa trên thời gian”. Cách tiếp cận này đòi hỏi phải ghi lại thông tin thích hợp về cơ sở mã theo cách tạo điều kiện thuận lợi cho việc hiểu ngay cả sau một thời gian gián đoạn đáng kể. Bằng cách đó, nhà phát triển có được sự thoải mái khi không bị buộc phải xem xét tỉ mỉ từng chức năng để nhớ lại chức năng của nó, do đó tiết kiệm thời gian và tài nguyên quý giá.

Cấu trúc lại

Việc tinh chỉnh kỹ năng của một người thường đòi hỏi phải tinh chỉnh lặp đi lặp lại thông qua quá trình tái cấu trúc. Bằng cách kiểm tra và đánh giá tỉ mỉ cơ sở mã hiện có, các cải tiến có thể được thực hiện cả về hiệu quả và khả năng đọc, mang lại kết quả được tối ưu hóa mà không làm giảm độ chính xác hoặc chức năng. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra mã chất lượng cao và có cấu trúc tốt nhằm giải quyết hiệu quả mục đích đã định của nó.

Sự phát triển không ngừng của cơ sở mã là điều đương nhiên trong lĩnh vực lập trình. Điều quan trọng là phải nhận ra và chấp nhận rằng việc xem lại, viết lại hoặc thậm chí thiết kế lại hoàn toàn các phần mã là một phần không thể thiếu trong quá trình phát triển.

Khi một người ngày càng quen với việc làm việc trong một dự án lập trình cụ thể, họ sẽ tự nhiên hiểu rõ hơn và hiểu rõ hơn về sự phức tạp của nó. Tận dụng trí tuệ tích lũy này có thể dẫn đến những cải tiến có ý nghĩa trong phần mềm đang được phát triển. Bằng cách nắm bắt những tiến bộ này, các nhà phát triển có thể nâng cao kỹ năng của mình và điều chỉnh cách tiếp cận cho phù hợp.

Mã sạch bằng mọi giá

Để giải quyết một cách hiệu quả các thách thức kỹ thuật, điều quan trọng là phải đặt niềm tự hào cá nhân của một người sang một bên và tránh tạo ra những mã phức tạp nhằm mục đích thể hiện khả năng của một người. Nên tập trung vào việc đưa ra các giải pháp thực tế thay vì tạo ra những đoạn mã khó hiểu giống như một câu đố. Điều quan trọng cần nhớ là mục tiêu chính của lập trình là giải quyết vấn đề chứ không phải tìm kiếm sự công nhận từ người khác.

Không nên làm quá tải một dòng với quá nhiều thao tác logic. Điều quan trọng là cung cấp hướng dẫn rõ ràng và ngắn gọn thông qua các nhận xét và tài liệu. Hơn nữa, khi mã dễ đọc thì nhìn chung nó cũng trở nên dễ quản lý hơn cho việc bảo trì trong tương lai.

Các lập trình viên thành thạo thường đi kèm với mã nguồn dễ đọc. Điều quan trọng là bao gồm các nhận xét khi thích hợp, tuân theo các quy ước về văn phong đã được thiết lập và thường xuyên xem xét quan điểm của các nhà phát triển trong tương lai khi viết mã.

Học nguyên tắc lập trình máy tính để trở thành lập trình viên giỏi

Để đạt được trình độ thành thạo như một nhà phát triển phần mềm đòi hỏi sự cống hiến và nỗ lực đáng kể. Các nguyên lý cơ bản của mã hóa đóng vai trò là kế hoạch chi tiết thiết yếu để đạt được thành thạo trong lĩnh vực này. Việc tuân thủ các nguyên tắc đã được thiết lập này chắc chắn sẽ mở đường cho thành tựu trong sự nghiệp đang phát triển của một người trong lĩnh vực lập trình máy tính.