Проанализирую каждую парадигму по одному и тому же простому предметному домену: регистрация книг, выдача читателям (заимствование) и поиск.
1) Процедурная (императивная)
- Что естественно:
- Последовательность операций: register_book(), lend_book(), return_book(), search_books() — хорошо описываются как набор процедур, вызываемых одна за другой.
- Явное управление состоянием (массивы/таблицы в памяти, глобальные структуры).
- Как моделировать:
- Общая структура данных (например, список книг, список займов) и функции, которые изменяют эти структуры.
- Простые транзакции реализуются последовательностью процедур с проверками ошибок.
- Сложности / минусы:
- Управление общей мутабельностью -> легко появления побочных эффектов и багов (состояние может изменяться в разных местах).
- Переиспользование и масштабирование: логика может разрастаться в многочисленные функции со связанной процедурной зависимостью.
- Сложности с параллельным доступом: нужно ручное синхронизирование и откат операций.
- Короткий эскиз:
- register_book(book): append books_list
- lend_book(book_id, user_id): проверить доступность, добавить запись в loans_list
2) Объектно-ориентированная (ООП)
- Что естественно:
- Сущности домена становятся классами: Book, User (Patron), Loan, Library. Инкапсуляция состояния и поведения (book.check_availability(), library.lend(book, user)).
- Полезно моделировать права/правила через методы и наследование/полиморфизм (например, разные типы пользователей с разными лимитами).
- Возможность скрыть детали хранения (Repository, DAO), применять шаблоны проектирования (UnitOfWork для транзакций, Observer для нотификаций).
- Как моделировать:
- Library как агрегат, управляющий коллекциями Book и Loan; операции вызывают методы агрегации, изменяющие внутреннее состояние.
- Сложности / минусы:
- Состояние по-прежнему мутабельно -> сложности с конкурентностью и тестированием (могут потребоваться мок-объекты).
- Избыточная связность: методы классов могут тесно связывать объекты, тяжело отделять слои (логика/хранение).
- Эволюция модели (изменение иерархий) может вести к рефакторингу большого объёма кода.
- Пример проблемы:
- Тяжело выразить «атомарную» выдачу с откатом без шаблонов (UnitOfWork) или поддержки транзакций в БД.
3) Функциональная
- Что естественно:
- Чистые преобразования состояния: операции возвращают новое состояние системы вместо изменения существующего; поиск выражается как фильтрация/композиция функций.
- Легко reasoning, тестирование и параллелизм благодаря неизменяемости.
- Правила и бизнес-логику удобно строить как композиции функций (валидация, проверка ограничений).
- Как моделировать:
- Библиотека как значение (структура данных); register/library = новая структура с добавленной книгой.
- Для имитирования «изменений» используют монады состояния/эффектов или архитектуру event sourcing (лог событий, из которого восстанавливается состояние).
- Поиск: чистые функции filter/map, индексы как неизменяемые деревья/хэши для быстрого доступа.
- Сложности / минусы:
- Моделирование состояния «времени» и побочных эффектов (запись в БД, уведомления) требует дополнительной абстракции (монады IO/State, эффекты), что повышает порог входа.
- Эффективность: копирование больших структур без специальных структур данных (persistent/консистентных коллекций) может быть затратным.
- Идентичность и мутабельные ссылки (например, номер экземпляра книги) требуют явного моделирования идентификаторов.
- Пример:
- lend(library, book_id, user_id) -> Either Error new_library_state (чистая функция), или State-монада, возвращающая состояние и побочные эффекты.
4) Логическая (пролог-подобная)
- Что естественно:
- Декларация фактов и правил: book(id, title, author). loan(book_id, user_id, due). Правила доступности и ограничения выражаются декларативно (available(B) :- book(B), \+ loan(B,...)).
- Поисковые и правила-ограничения (комплексные запросы, вывод новых фактов) очень выразительны — хорошие для сложных запросов, дедукции, проверки правил.
- Как моделировать:
- Факты представляют текущую базу (статические и динамические факты). Запросы соответствуют требованиям поиска.
- Правила описывают, кто и на каких условиях может взять книгу.
- Сложности / минусы:
- Модификация состояния (выдача книги) менее декларативна: assert/retract или версия фактов со временем, что ломает чистоту логического подхода.
- Управление транзакциями/атомарностью и масштабирование (большие наборы фактов) требует специальных механик или интеграции с СУБД.
- Параллельная/императивная логика (например, последовательность уведомлений, взаимодействие с внешними системами) неестественна и часто делается отдельно.
- Пример правила:
- can_lend(User,Book) :- registered(User), book(Book), \+ loan(Book,_), not_exceeded_limit(User).
- Выдача: выполнять assert(loan(...)) — это императивный шаг, ухудшающий чистоту модели.
Общие замечания и выбор парадигмы
- Если домен — в основном CRUD и последовательные операции с явным состоянием и транзакциями -> OOP/процедурный подходы просты и практичны (особенно в сочетании с реляционной СУБД).
- Если важна надежность, параллельность и простота тестирования бизнес-логики -> функциональный подход даёт преимущества, но требует четкого способа работы с эффектами (моноды, событийная модель, внешняя СУБД).
- Если ключевой функционал — сложные правила, дедукция и гибкие запросы -> логическая парадигма удобна для описания ограничений и поиска; для реального продукта обычно комбинируют логику с императивной/функциональной обвязкой.
- На практике чаще используют гибрид: OOP или функциональные ядра + СУБД для хранения + декларативные/логические движки для правил/валидации, либо event-sourcing для функционально-ориентированной архитектуры с удобным откатом и аудитом.
Если нужно, могу показать короткие примеры псевдокода для каждой парадигмы.