برنامه نویسی ماژولار چیست؟

زمان مطالعه: 13 دقیقه

برنامه نویسی ماژولار یک رویکرد کلیدی در توسعه نرم‌افزارهای حرفه‌ای و مقیاس‌پذیر است که شما می‌توانید به کمک آن ساختار کد را به بخش‌های کوچک، مستقل و قابل مدیریت تقسیم کنید. این روش برنامه‌نویسی خوانایی و نگهداری پروژه‌ها را آسان‌تر می‌کند و حتی به تیم‌های توسعه کمک می‌کند تا سریع‌تر، دقیق‌تر و با احتمال خطای کمتری کار کنند.

با اینکه روش برنامه نویسی ماژولار یکی از قدرتمندترین روش‌های توسعه نرم‌افزار به‌حساب می‌آید و انقلابی در نحوه طراحی، اجرا و نگهداری کدها ایجاد کرده است، اما بسیاری از توسعه‌دهندگان و برنامه‌نویس‌ها از ظرفیت واقعی آن خبر ندارند. در این مقاله از بلاگ آسا با ما همراه باشید تا به شما بگوییم که برنامه‌نویسی ماژولار چیست و استفاده از آن چه مزایا و چالش‌هایی به همراه دارد؟

مفهوم برنامه نویسی مدولار چیست؟

برنامه نویسی ماژولار یا مدولار (modular) به‌عنوان یکی از قدرتمندترین روش‌های توسعه نرم‌افزار، انقلاب بزرگی در نحوه طراحی، اجرا و نگهداری کدها ایجاد کرده است. در این روش برنامه‌نویسی، عملکردهای مختلف یک برنامه به بخش‌های مستقل و جداگانه‌ای تقسیم می‌شوند و بخش‌های آن که با عنوان ماژول شناخته می‌شوند، مانند قطعات یک پازل عمل می‌کنند.

در واقع هر ماژول شامل تمامی اجزای مورد نیاز برای انجام یک وظیفه خاص است و می‌تواند به‌صورت مستقل توسعه یابد و حتی آزمایش و مدیریت شود. زمانی که این ماژول‌ها در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، کل برنامه شکل می‌گیرد. نکته مهمی که باید به آن توجه داشته باشید این است که مدولار بودن فقط شامل زبان‌هایی مانند JavaScript نیست و شما می‌توانید این مفهوم گسترده را در معماری و سبک کدنویسی هم پیاده‌سازی کنید.

همچنین باید بدانید که modular بودن صرفا به سطح فایل یا فولدر ختم نمی‌شود و در سطوح مختلفی مانند توابع درون فایل‌ها، فایل‌های درون یک مخزن و حتی مخازن پروژه‌های بزرگ‌تر هم قابل اعمال است. به عبارت ساده‌تر، شما در برنامه نویسی ماژولار مشغول ساخت «بلوک‌های ساختاری» هستید. این بلوک‌ها می‌توانند از بلوک‌های کوچک‌تری تشکیل شوند و در کنار یکدیگر یک سامانه منسجم و قابل اعتماد بسازند.

مهم‌ترین ویژگی‌های برنامه‌نویسی ماژولار

با اینکه مفهوم این نوع برنامه‌نویسی ساده است، اما چند ویژگی مهم دارد که بهتر است بدانید:

• انتزاع (Abstraction): هرکدام از ماژول‌ها بر انجام یک کار خاص تمرکز دارند و نحوه انجام آن را از بقیه برنامه پنهان می‌کنند. به عبارت ساده‌تر شما می‌توانید از یک ماژول بدون اطلاع از جزئیات نحوه کار آن استفاده کنید.
• کپسوله‌سازی (Encapsulation): ماژول‌ها همه چیزهای مورد نیازشان (مانند داده‌ها و رویه‌ها) را در یک کپسول کنار هم قرار می‌دهند. این باعث می‌شود همه چیز مرتب و تحت کنترل باشد.
• مخفی کردن اطلاعات (Information hiding): ماژول‌ها فقط بخش‌های ضروری را به دنیای بیرون نشان می‌دهند و عملکرد درونی خود را خصوصی نگه می‌دارند. این باعث می‌شود سایر بخش‌های برنامه بیش از حد به نحوه انجام کار یک ماژول تکیه نکنند.
• تفکیک مسئولیت‌ها (Separation of Concerns): هر ماژول فقط یک مسئولیت مشخص دارد. در واقع این تفکیک باعث می‌شود مدیریت کدهای شما ساده‌تر، خطاها قابل شناسایی‌تر و تغییرات آینده بدون تاثیرگذاری بر سایر بخش‌ها انجام شود.
• قابلیت استفاده مجدد (Reusability): ماژول‌ها می‌توانند در پروژه‌های مختلف یا بخش‌های متفاوت یک برنامه، بدون نیاز به بازنویسی کد مورد استفاده قرار بگیرند. این موضوع بهره‌وری توسعه را افزایش می‌دهد.
• استقلال (Independence): هر ماژول می‌تواند به‌صورت مستقل عمل کند و تنها از طریق رابط‌های مشخص‌شده با سایر بخش‌ها تعامل داشته باشد. این استقلال، تست کردن و توسعه تدریجی سیستم را آسان می‌کند.
• افزایش خوانایی و نگهداری (Readability & Maintainability): تقسیم برنامه به ماژول‌های کوچکتر باعث می‌شود کدها شما قابل فهم‌تر و قابل نگهداری‌تر باشند. این موضوع در پروژه‌های بزرگ بسیار حیاتی است.
• مدیریت بهتر خطاها (Error Management): جدا بودن وظایف در ماژول‌های مجزا باعث می‌شود که خطاهای منطقی یا نحوی آسان‌تر شناسایی و رفع شوند. طبیعتا رفع خطاها فرایند اشکال‌زدایی را سریع‌تر پیش می‌برد.

مفهوم ماژول در برنامه‌نویسی

ماژول به بخش مستقلی از یک سیستم گفته می‌شود که وظیفه‌ مشخصی را بر عهده دارد و می‌تواند به‌راحتی در کنار سایر بخش‌ها استفاده، تعویض و یا توسعه پیدا کند. به عبارت ساده‌تر، ماژول مجموعه‌ای مستقل از کد یا قطعات است که برای انجام یک وظیفه مشخص طراحی شده و می‌تواند به‌سادگی به یک سیستم بزرگ‌تر اضافه شود و یا حتی حذف و جایگزین شود. هرچند که معمولا ماژول‌ها به‌تنهایی قابل استفاده نیستند، اما در کنار دیگر ماژول‌ها نقش مهمی در تکمیل کارکرد یک نرم‌افزار یا سخت‌افزار ایفا می‌کنند.

ماژول‌ها نقش کلیدی در افزایش خوانایی، توسعه‌پذیری، نگهداری ساده‌تر و استفاده‌ مجدد از کد دارند، اما باید بدانید که مفهوم آن‌ها در سخت‌افزار، نرم‌افزار و برنامه‌نویسی کاربرد خاص خود را دارد. در ادامه مفهوم ماژول در هریک از این موارد را بررسی می‌کنیم:

• ماژول سخت‌افزاری: یک قطعه فیزیکی قابل تعویض در یک سیستم بزرگ‌تر (مانند RAM یا ماژول شبکه) است. این نوع طراحی امکان تعمیر، ارتقا یا جایگزینی آسان قطعات را فراهم می‌کند و معمولا بر پایه استانداردهای اتصال ساخته می‌شود.
• ماژول نرم‌افزاری: بخشی از یک نرم‌افزار است که عملکرد مشخصی (مانند ماژول مالی یا منابع انسانی در سیستم‌های ERP) را انجام می‌دهد. در واقع ماژول‌ها استفاده از نرم‌افزار را برای کاربران تخصصی ساده‌تر می‌کنند و باعث می‌شوند که توسعه سیستم سازمان‌یافته‌تر انجام شود.
• ماژول برنامه‌نویسی: بخشی از کد منسجم و قابل استفاده مجدد است که معمولا شامل توابع، کلاس‌ها یا متغیرهای مرتبط با یک وظیفه خاص است. این ماژول‌ها در زبان‌هایی مانند Python، Java یا C++ به شکل بسته‌ها یا فایل‌های جداگانه تعریف می‌شوند و به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهند کد را ساختارمند و قابل توسعه نگه دارند.

آناتومی یک ماژول

آناتومی یک ماژول را اجزا و انواع آن مشخص می‌کنند. برای درک بهتر این موضوع بیایید به دو مفهوم اجزا و انواع، نگاه دقیق‌تری بیندازیم.

اجزای یک ماژول

یک ماژول مانند یک جعبه کوچک است که سه بخش اصلی دارد. این بخش‌ها با هم کار می‌کنند تا یک ماژول کار خود را به خوبی انجام دهد:

1. رابط (Interface): همان‌طور که از نامش پیداست، رابط بخشی از ماژول است که با دنیای خارج ارتباط برقرار می‌کند. به‌عنوان مثال لیستی از دستورات را در نظر بگیرید که سایر بخش‌های برنامه می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند.
2. پیاده‌سازی (Implementation): پیاده‌سازی یا اجرا، شامل همه کدها و مراحلی است که باعث می‌شود ماژول کار کند، اما به همه نشان داده نمی‌شود.
3. ساختارهای داده (Data Structures): این بخش تمام اطلاعاتی را که ماژول برای انجام وظایفش نیاز دارد، در خود نگه می‌دارد تا دلیل و نحوه استفاده از هر داده مشخص باشد و به‌راحتی بتوان آن‌ها را مدیریت کرد.

انواع ماژول‌ها

ماژول‌ها انواع مختلفی دارند، اما به‌صورت کلی‌تر در دو دسته قرار می‌گیرند:

ماژول‌های کنترل برنامه (Program Control): این نوع ماژول‌ها مانند یک مدیر عمل می‌کنند. آن‌ها نحوه شروع و پایان برنامه، برخورد با اشتباهات و تعامل با کاربران را مدیریت می‌کنند تا مطمئن شوند که سایر ماژول‌ها به‌خوبی با هم هماهنگ هستند.
ماژول‌های کار خاص (Specific Task): این ماژول‌ها مانند متخصصان هستند. آن‌ها روی انجام یک کار تمرکز می‌کنند، مانند کار با اعداد، مدیریت متن یا صحبت کردن با دستگاه‌ها. به‌عنوان مثال، در برنامه نویسی C، ممکن است این نوع ماژول‌ها را به شکل زیر ببینید:

• stdio.h: به نمایش و دریافت اطلاعات کمک می‌کند.
• string.h: کار با متن را آسان‌تر می‌کند.
• math.h: با مسائل ریاضی سروکار دارد.

در جاوا اسکریپت هم، TinyMCE وظایف را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند تا هر کدام بر مواردی مانند ظاهر برنامه، ویرایش محتوا یا آپلود فایل‌ها تمرکز ‌کنند.

مزایای برنامه نویسی مدولار

تقریبا همه مزایایی که این نوع برنامه‌نویسی ارائه می‌کند، ناشی از تقسیم پروژه به قسمت‌های کوچک‌تر هستند. بیایید مهم‌ترین مزایای آن در برنامه‌نویسی را بررسی کنیم:

۱- خوانایی آسان

همه ما می‌دانیم که خواندن یک برنامه بزرگ و پیچیده دشوار است، اما وقتی برنامه بزرگ خود را به بخش‌های کوچکتر تقسیم می‌کنید، درک آن آسان‌تر می‌شود. علاوه‌بر این، هنگامی که ماژول‌های جداگانه برای عملکردهای خاص دارید، استفاده از ماژول مناسب به صرفه‌جویی در وقت شما کمک می‌کند.

۲- امکان همکاری ساده‌تر

زمانی که تیم‌های مختلف روی یک پروژه بزرگ کار می‌کنند امکان به وجود آمدن مشکلات و تضادها در قسمت‌های مختلف بیشتر می‌شود. اگر هر تیم وظایف خود را به‌خوبی بداند، روحیه بیشتری برای همکاری پیدا می‌کند. اهمیت این موضوع را در مدیریت پروژه با روش چابک دیدیم. حالا تصور کنید که پروژه به ماژول‌ها و فایل‌های جداگانه تقسیم شده باشد؛ در این صورت تیم‌ها وظایف خود را بهتر می‌شناسند و امکان ایجاد تضادها هم کمتر می‌شود. به نظر شما در این صورت روحیه کار تیمی افزایش پیدا نمی‌کند؟

۳- تست آسان‌تر کدها

کاملا واضح است که یک ماژول را می‌توان راحت‌تر و سریع‌تر از یک پروژه کامل تست کرد. با استفاده از برنامه نویسی ماژولار، می‌توانید ماژول‌های تقسیم‌شده را با جزئیات کامل تست کنید، زیرا آزمایش بخشی از کد که فقط برای یک کار خاص طراحی شده است، خیلی آسان‌تر خواهد بود.

۴- کاهش زمان اشکال‌زدایی

وقتی نوبت به اشکال‌زدایی مشکلات و باگ‌ها می‌رسد، ماژول‌ها شما را از ساعت‌ها خیره شدن به صفحه نمایش نجات می‌دهند. پیدا کردن یک اشکال در کل کد فرایندی زمان‌بر است، اما اگر یکی از ماژول‌ها با مشکل مواجه شوند، تشخیص کدی که مشکل در آن رخ داده است، آسان‌تر می‌شود و می‌توانید به‌راحتی از شر آن خلاص شوید.

۵- قابلیت استفاده مجدد

این برای هر برنامه‌نویسی پیش می‌آید که نیاز به کدهای مشابه در برنامه‌های متنوع داشته باشد. نوشتن یا حتی کپی کردن کد ممکن است سخت و زمان‌بر باشد. به جای نوشتن دوباره کد یا کپی آن، کافیست ماژول مورد استفاده در یک برنامه را به‌راحتی در برنامه‌های مختلف اعمال کنید. فرض کنید یک کتابخانه بزرگ از ماژول‌های مختلف را دارید، این شما را به یک برنامه‌نویس توانمند تبدیل می‌کند!

۶- نوشتن برنامه‌های با کیفیت

وقتی کل برنامه را به ماژول‌های مختلف تقسیم می‌کنید، تیم‌های مختلف می‌توانند روی ماژول‌های مختلف کار کنند. هنگامی که تیم‌ها تمام توجه خود را به یک ماژول خاص معطوف می‌کنند، نتایج باکیفیتی حاصل می‌شود که رضایت کاربران را در پی خواهد داشت. همین مزیت به ظاهر ساده، ده‌ها مزیت دیگر مثل افزایش نرخ بازگشت سرمایه را به ارمغان می‌آورد.

۷- یافتن سریع‌تر بخش‌های مورد نیاز کد

در ساختار ماژولار، فایل‌ها و توابع مرتبط در پوشه‌های مشخص و با نام‌گذاری استاندارد قرار می‌گیرند. این نظم باعث می‌شود توسعه‌دهنده بتواند به‌راحتی محل دقیق هر تابع یا ویژگی را حدس بزند و آن را بدون اتلاف وقت پیدا کند.

۸- کاهش حجم و تکرار کد (Avoiding Code Bloat)

به جای اینکه یک قطعه کد در چند نقطه مختلف کپی شود، از یک ماژول واحد استفاده می‌شود. این رویکرد علاوه‌بر صرفه‌جویی در حافظه و حجم کد، احتمال مواجهه با خطاهای ناشی از تکرار و ناهماهنگی را کاهش می‌دهد.

۹- به‌روزرسانی و نگهداری آسان‌تر

زمانی که یک ماژول در چند بخش از پروژه استفاده شده باشد، کافیست تنها در یک محل آن را به‌روزرسانی کنید. با انجام این کار، تمام بخش‌هایی که به آن ماژول وابسته‌ هستند، به‌صورت خودکار آخرین نسخه را دریافت می‌کنند.

۱۰- کاهش ریسک در به‌روزرسانی‌ها

معمولا ماژول‌ها از طریق رابط‌های مشخص یا API با سایر قسمت‌های برنامه در ارتباط هستند. این موضوع به شما اطمینان می‌دهد که تا زمان تغییر رابط، بتوانید بدون اینکه کل سیستم دچار مشکل شود، تغییراتی را در داخل ماژول انجام دهید.

۱۱- امکان Refactor کردن آسان‌تر کد

زمانی که برنامه به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم شده باشد، بازنویسی یا بهبود ساختار کد (Refactoring) بسیار ساده‌تر انجام می‌شود. در واقع توسعه‌دهنده می‌تواند بدون اینکه نگران تاثیر مستقیم آن بر سایر بخش‌ها باشد، هر ماژول را به‌صورت مستقل بهینه‌سازی کند.

۱۲- یادگیری و ورود آسان‌تر توسعه‌دهندگان جدید

یکی دیگر از مزایای برنامه‌نویسی ماژولار، یادگیری و ورود آسان توسعه‌دهندگان است. باتوجه‌به اینکه ماژول‌ها وظایف مشخص و مستقلی دارند، برنامه‌نویسان جدید می‌توانند به‌سرعت یک ماژول خاص را بررسی و درک کنند. این ویژگی باعث کاهش زمان آشنایی با پروژه و افزایش سرعت ورود به روند توسعه می‌شود.

معایب و چالش‌های برنامه نویسی ماژولار

حالا که درباره مزایای برنامه‌نویسی مدولار صحبت کردیم، بد نیست نگاهی به معایب و چالش‌های آن هم بیندازیم که بهتر است از آن‌ها مطلع باشید:

• نیاز به منابع بیشتر: پیاده‌سازی ساختار مدولار معمولا به زمان، تخصص، هزینه و نیروی انسانی بیشتری نیاز دارد.

• پیچیدگی در ادغام ماژول‌ها: هماهنگ‌سازی بین ماژول‌هایی که توسط افراد مختلف توسعه داده شده‌اند، می‌تواند دشوار و پرخطا باشد.

• افزایش مصرف منابع: احتمال تکرار عملکرد یا داده‌ها بین ماژول‌ها باعث افزایش حجم برنامه، مصرف حافظه و زمان اجرای بیشتر می‌شود.

• مدیریت دشوار وابستگی‌ها: در بسیاری از موارد، ماژول‌ها کاملا مستقل نیستند و کنترل ارتباط میان آن‌ها نیاز به تجربه و دقت بالایی دارد.

• افت کارایی در پروژه‌های بزرگ: ساختار لایه‌ای و ماژولار ممکن است در پردازش‌های سنگین باعث کاهش محسوس عملکرد شود.

• نیاز به ابزار و هماهنگی تیمی: استفاده مؤثر از برنامه‌نویسی ماژولار وابسته به وجود استانداردهای مشترک، ابزارهای کمکی و همکاری دقیق اعضای تیم است.

• خطر پیچیدگی تدریجی: اگر ساختار ماژولار به‌درستی طراحی یا نگهداری نشود، ممکن است در بلندمدت به کدی پیچیده و غیرقابل توسعه تبدیل شود.

کاربردهای برنامه‌نویسی ماژولار کدامند؟

این نوع برنامه‌نویسی کاربردهای گسترده‌ای در دنیای برنامه‌نویسی دارد و با پیشرفت تکنولوژی و نیازهای روزافزون، به طور مداوم در حال تکامل و نوآوری است. از کلیدی‌ترین و مهم‌ترین کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

میکروسرویس‌ها

میکروسرویس‌ها یک معماری محبوب بر پایه خدمات مستقل و کوچک هستند که از طریق رابط‌های برنامه نویسی (API) با یکدیگر تعامل دارند. برنامه‌نویسی ماژولار به‌طور ذاتی با این رویکرد سازگار است و به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد میکروسرویس‌های قابل حمل و مقیاس‌پذیر را بسازند.

کانتینر سازی

کانتینرها روشی برای بسته‌بندی نرم‌افزار و ملحقات آن به‌گونه‌ای ایزوله‌شده هستند که به‌راحتی می‌توان آن‌ها را بین محیط‌های مختلف جابه‌جا کرد. همانند میکروسرویس‌ها، برنامه‌نویسی مدولار با کانتینر‌سازی هم همسو است و به توسعه‌دهندگان امکان می‌دهد ماژول‌های خود را به‌طور مستقل و قابل حمل توسعه دهند.

برنامه‌نویسی بدون کد

ابزارهای برنامه‌نویسی بدون کد روزبه‌روز در حال محبوب شدن هستند و برای افرادی که تجربه برنامه‌نویسی قبلی ندارند، امکان ایجاد برنامه‌های ساده را فراهم می‌کنند. این نوع برنامه‌نویسی می‌تواند در این زمینه هم نقشی کلیدی ایفا کند و به کاربران امکان دهد ماژول‌های قابل استفاده مجدد را بدون نیاز به نوشتن کد ایجاد کنند.

توسعه اپلیکیشن‌های وب در مقیاس وسیع

سایت‌ها و پلتفرم‌هایی مانند Amazon یا Digikala برای مدیریت پیچیدگی و توسعه‌ سریع‌تر، کدهای خود را به ماژول‌های جداگانه مانند مدیریت کاربران، سبد خرید، پردازش پرداخت، گزارش‌گیری و… تقسیم می‌کنند. این معماری باعث می‌شود هر بخش به‌طور مستقل توسعه، تست و منتشر شود.

توسعه بازی‌های کامپیوتری

برنامه‌نویسی modular در حوزه ساخت بازی هم کاربردهای مختلفی دارد. این روش به تفکیک بهتر بخش‌هایی مانند هوش مصنوعی، فیزیک، گرافیک، کنترل کاربر و صدا کمک می‌کند. همچنین این جداسازی امکان تست، توسعه و نگهداری آسان‌تر را فراهم و کدهای مشترک را قابل استفاده مجدد می‌کند.

سیستم‌های توکار (Embedded Systems)

هنگام برنامه‌نویسی برای سخت‌افزارهای خاص (مانند کنترلرهای صنعتی یا تجهیزات پزشکی)، ماژولار بودن باعث می‌شود که بتوانید قسمت‌هایی مانند ورودی از سنسورها، کنترل موتورها یا پروتکل‌های ارتباطی را به‌صورت جداگانه توسعه دهید. این کار، نگهداری و ارتقا سیستم را ساده‌تر می‌کند.

مدیریت تیم‌های بزرگ توسعه

وقتی تیمی از توسعه‌دهندگان روی یک پروژه کار می‌کنند، ساختار مدولار تقسیم وظایف را راحت‌تر می‌کند. در واقع هریک از توسعه‌دهندها می‌تواند بدون اینکه تداخلی در سایر بخش‌ها ایجاد شود، روی ماژول خاصی تمرکز کند. این رویکرد همکاری را ساده‌تر و خطاها را کاهش می‌دهد.

طراحی کتابخانه‌ها و فریمورک‌ها

اغلب فریمورک‌ها و کتابخانه‌های مشهور مانند React، Vue یا Bootstrap از معماری ماژولار بهره می‌برند. این ساختار به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تنها ماژول‌هایی را بارگذاری کنند که واقعا به آن نیاز دارند و در پروژه‌های دیگر هم به‌راحتی از آن‌ها استفاده کنند.

سیستم‌های مدیریت پایگاه داده

در طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های بانک اطلاعاتی (مانند PostgreSQL یا MySQL) بخش‌هایی مانند ذخیره‌سازی داده‌ها، پردازش پرس‌وجو و مدیریت تراکنش به‌صورت ماژولار طراحی می‌شوند. این ساختار توسعه و مقیاس‌پذیری سیستم را آسان‌تر می‌کند.

آموزش و تحقیقات علمی

ماژولار بودن در محیط‌های آموزشی به دانشجویان کمک می‌کند که مسائل پیچیده را به بخش‌های کوچک‌تر و قابل فهم‌تری تقسیم کنند. همچنین از این رویکرد در حوزه تحقیقات علمی برای ساخت ماژول‌های محاسباتی مستقل استفاده می‌شود.

با توجه به مزایا و کاربردهای متعدد برنامه‌نویسی ماژولار، از جمله افزایش کارایی، قابلیت نگهداری و مقیاس‌پذیری، به احتمال زیاد شاهد پذیرش گسترده‌تر آن در سال‌های آینده خواهیم بود.

چه زبان‌هایی از برنامه‌نویسی ماژولار پشتیبانی می‌کنند؟

برخی از زبان‌ها به صورت ذاتی از برنامه‌نویسی ماژولار پشتیبانی می‌کنند مثل Lisp و Pascal یا با استفاده از ابزارها، کتابخانه‌ها و ساختارهای پیشنهادی این امکان را به وجود می‌آورند. در ادامه مهم‌ترین زبان‌هایی که امکان برنامه‌نویسی modular را فراهم می‌کنند معرفی می‌کنیم:

۱. زبان Java

جاوا یکی از زبان‌های شی‌گرا و ساخت‌یافته است که به‌طور طبیعی از مدولار بودن پشتیبانی می‌کند. استفاده از کلاس‌ها، بسته‌ها (Packages) و نسخه ۹ به بعد، معرفی سیستم ماژولار Java Platform Module System (JPMS)، امکان توسعه‌ ماژول‌های مستقل و قابل نگهداری را فراهم می‌کند.

۲. زبان Python

پایتون زبانی بسیار محبوب است که از طریق ماژول‌ها (Modules) و بسته‌ها (Packages) به‌خوبی از modular بودن پشتیبانی می‌کند. توسعه‌دهندگان می‌توانند کدها را در فایل‌های جداگانه نگه دارند و مجددا از آن‌ها در پروژه‌های دیگر استفاده کنند.

۳. زبان‌های C و ++C

در زبان‌های خانواده C، ماژولار بودن از طریق فایل‌های هدر (Header Files)، توابع جداگانه و ساختارهای کد امکان‌پذیر می‌شود. شما می‌توانید در C++، با بهره‌گیری از کلاس‌ها و فضای نام (Namespaces)، ساختار پروژه‌ها را به‌صورت modular طراحی کرد. همچنین استاندارد جدید C++20 به‌صورت رسمی پشتیبانی از ماژول‌ها را هم معرفی کرده است.

۴. زبان JavaScript

با اینکه در گذشته جاوااسکریپت به‌صورت یک‌پارچه (Monolithic) استفاده می‌شد، اما اکنون با کمک سیستم‌های مدرنی مانند ES Modules (با دستور import و export) و ابزارهایی مانند Webpack و Rollup، توسعه ماژولار را فراهم کرده است. این ویژگی باعث می‌شود کدهای جاوااسکریپت در پروژه‌های بزرگ خواناتر و قابل نگهداری‌تر شوند.

۵. زبان PHP

زبان PHP هم با استفاده از فایل‌های جداگانه و ساختارهایی مانند کلاس‌ها و Namespaces، امکان توسعه ماژولار را فراهم می‌کند. این ویژگی در فریم‌ورک‌هایی مانند Laravel به‌خوبی قابل مشاهده است.

۶. زبان‌های Pascal و Lisp

زبان‌های Pascal و Lisp از جمله پیشگامان پشتیبانی ذاتی برنامه‌نویسی ماژولار محسوب می‌شوند. در Pascal از طریق واحدها (Units) و در Lisp از طریق ماژول‌ها و ساختارهای توابع مستقل، امکان ساخت برنامه‌هایی با ساختار واضح و تفکیک‌شده فراهم شده است.

تفاوت برنامه‌نویسی ماژولار با برنامه‌نویسی ساخت‌یافته و شی‌گرا

هنگام ورود به حوزه سازمان‌دهی کد و مدیریت پیچیدگی، با سه رویکرد اصلی برنامه‌نویسی ساختاریافته (Structured Programming)، برنامه‌نویسی شی‌گرا (Object-Oriented Programming) و برنامه‌نویسی ماژولار (Modular Programming) مواجه می‌شوید.
هریک از این سبک‌ها دارای فلسفه، اهداف و روش‌های خاص خود هستند و انتخاب صحیح میان آن‌ها به نیاز پروژه، اندازه تیم، مقیاس سیستم و قابلیت نگهداری بلندمدت بستگی دارد.

برنامه‌نویسی ساختاریافته بر کنترل جریان برنامه تاکید دارد، اما برنامه‌نویسی شی‌گرا مدل‌سازی مفاهیم واقعی با استفاده از اشیا را هدف قرار می‌دهد. همچنین برنامه‌نویسی مدولار تمرکز خود را روی جداسازی بخش‌های مستقل و قابل استفاده مجدد از برنامه قرار می‌دهد.

بهتر است بدانید که این رویکردها الزاما با یکدیگر در تضاد نیستند و حتی می‌توانند مکمل یکدیگر باشند. برای مثال، برنامه‌نویسی ماژولار می‌تواند با ساختار شی‌گرا ترکیب شود تا ساختارهای منعطف‌تری ایجاد شود. در ادامه این سه رویکرد را در قالب جدول باهم مقایسه می‌کنیم تا آشنایی بهتر و کامل‌تری با آن‌ها پیدا کنید:

ویژگی / سبک برنامه‌نویسی	ساختاریافته (Structured)	شی‌گرا (Object-Oriented)	ماژولار (Modular)
رویکرد کلی	مبتنی بر توابع، تصمیم‌ها و حلقه‌ها	مبتنی بر اشیا، کلاس‌ها و تعامل آن‌ها	تقسیم برنامه به بخش‌های مستقل و منطقی (ماژول‌ها)
نحوه سازمان‌دهی کد	استفاده از توابع و ساختارهای کنترلی	به‌کارگیری کلاس‌ها و اشیا	استفاده از فایل‌ها یا واحدهای مستقل
واحد اصلی	توابع (Functions)	اشیا و کلاس‌ها (Objects & Classes)	ماژول‌ها (Modules)
سطح انتزاع (Abstraction)	نسبتا پایین	بسیار بالا (با ویژگی‌هایی مانند وراثت و چندریختی)	وابسته به طراحی، اما تمرکز روی تفکیک وظایف
انعطاف‌پذیری	محدود	بسیار بالا	بالا، (درصورتی‌که به‌درستی پیاده‌سازی شود)
قابلیت استفاده مجدد از کد	محدود به توابع	زیاد، با استفاده از کلاس‌های قابل توسعه	زیاد، با استفاده از ماژول‌های مستقل
نگهداری و توسعه	آسان‌تر از برنامه‌نویسی بدون ساختار	آسان (در پروژه‌های بزرگ و تیمی)	بسیار آسان به‌دلیل استقلال ماژول‌ها
پشتیبانی از طراحی سیستم‌های بزرگ	نسبتا ضعیف	قوی	بسیار قوی
قابل ترکیب بودن با سایر رویکردها	محدود	قابل ترکیب با ماژولار	قابل ترکیب با هر دو سبک دیگر
رویکرد به داده و پردازش	تمرکز بر پردازش (Functions > Data)	متمرکز بر داده (Data > Functions)	تمرکز بر تقسیم وظایف بین ماژول‌ها
مدیریت پیچیدگی پروژه	کاهش جزئی پیچیدگی	مدل‌سازی پیچیدگی از طریق ساختارهای شی‌گرا	کاهش پیچیدگی با تفکیک عملکردها در ماژول‌ها
مناسب برای	پروژه‌های کوچک و متوسط	متوسط تا بزرگ	پروژه‌های متوسط تا بسیار بزرگ و تیمی

آینده برنامه‌نویسی مدولار

آینده برنامه‌نویسی در دستان برنامه‌ نویسی مدولار است! دلیل این امر آن است که امروزه همه صنایع از جمله صنعت توسعه نرم‌افزار طرفدار حداقل‌سازی هستند و به نحوی می‌خواهند مشکلات پیچیده و زمان‌بر را ساده‌تر کنند. از آنجایی که این نوع از برنامه‌نویسی در کمترین زمان به بهترین نتایج می‌رسد، در آینده نیاز داریم تا از آن در پروژه‌های بزرگ خود استفاده کنیم. شرکت‌هایی که این بینش را درک نکنند، همچنان با چالش‌های برنامه‌نویسی سنتی در تقلا خواهند بود و این یعنی عقب ماندن از رقبا و در نهایت حذف از چرخه رقابت!

 

منابع

tiny.cloud | javatpoint.com | geeksforgeeks.org (1), (2) | codingwithclicks.com | stackoverflow.com | dhiwise.com | syberlux.liveblog365.com | alexomegapy.com | daily.dev | lenovo.com | numberanalytics.com | techtarget.com