相比高人气的 Rust、Go,为何 Java、C 在工具层面进展缓慢?

2022年 Stack Overflow开发者调查结果已经正式公布。每当这个时候,开发者们都有一肚子的话要吐槽或表扬,开发者 Adam Gordon Bell 也不外如是。Bell 最关注的是最受欢迎和最不招人待见的编程语言。我们先简单看下调查结果:

 

  • 最受欢迎的高人气编程语言(2022):

 

Rust,Typescript,Python,Go,C#,Kotlin,JavaScript

 

  • 最不受待见的高人气编程语言(2022)

Ruby,C++,Java,PHP,C

 

为什么有的语言受欢迎、有的被讨厌

 

在上一次开发者调查报告时,Bell 提到当人们喜爱一种新的编程语言时,大家或多或少会抱有些许偏见,即认为新语言应该拿来开发新项目、旧语言则用于开发旧项目。但这明显忽略了另一个现实:语言工具本身也在不断改进。因此,Bell 写了一篇文章来论述了自己的观点,并将编程语言被喜欢的原因归结到了工具性发展上。

 

以 Go 和 Rust 为例,业界关于两者的争论从未停止,但两种语言的开发者工具在体验上非常相似:它们都非常现代,无论是测试、模糊测试、打包还是校验,它们都能提供相应的最佳工具标准包。 Bell 认为,Go 和 Rust 跟不受待见榜单中那些语言的最大区别,并不在于语法细节,而是工具选项和生态系统。正是如此,二者才能双双进入最受喜爱语言名单。

 

Bell 认为,随着时间的推移,编程语言的工具和开发者体验正在改善,但这种改善在新语言中体现得更加明显。总体来说,在创新成果出现之后,新语言会更快采用并加以标准化,最终提供超越老牌语言的效果。随着这类增量的积累,曾经的王牌语言就会显得陈旧而腐朽。


“为什么不能交个朋友?”

 

网友 “crashorbit”指出了实际开发中存在的问题。“大多数从事系统工作的人都是短期的承包商,他们不了解问题所在,并且在交付了一个测试不佳的系统后很快就离开了。可能忽略了版本控制、自动化测试、文档更新、发布工程和预期的系统开发生命周期的其余部分。”

 

crashorbit 表示,中层管理者不懂系统工程,高级管理人员更感兴趣的是“完成”事情,而不是拥有可持续的系统工程实践。“坦率地说,我们很难区分一个设计良好的信息系统和一个基本可以工作但‘大风一吹’就会失败的系统。”

 

每年从事“软件工作”的人数都以几个百分点的速度增长。他们中的大多数人在非常垂直的环境中工作,经常在自己的桌面上编写电子表格或杂乱无章的应用程序。一些人编写的“脚本”只是做简单的事情。或者使用他们不理解的“机器学习”工具产生具有误导性的结果。

 

“我们以这种方式创造即时遗产。没有模块化、没有修订控制、没有部署策略,也没有灾难恢复计划。开发人员早已不在,更不用说系统工程师了。这就是我所说的‘传统阻力’的意思,这就是这个行业如此缓慢的原因。” crashorbit 表示。

 

开发者“fuddlesworth”表示自己所在的公司就已经被 React 16 “困住”,因为整个公司的核心 UI 组件都在使用 Enzyme 进行测试,一旦转变就要改动成千上万个测试。“我们不能再根据 React 来更新任何组件了,所以没有 bug 修复、新特性、性能改进等等。”

 

开发者“alexiooo98”则认为,更好的工具当然非常受欢迎,但仅凭这个并不能完全解释为什么有些语言受到喜爱,而有些则令人恐惧。比如,(现代)PHP 有很好的工具,但令人恐惧。Python 的包管理器环境非常混乱,然而 Python 很受欢迎。

 

下面是 Bell 文中关于编程语言发展差异的详细描述,我们进行了翻译并做了不改变原意的些许修改。请注意,下文中提到的创新跟语言的语法或语义无关。

 

标准库

 

我不确定这到底是好事还是坏事,但扩展标准库确实让开发者无需安装任何第三方库,就能直接享受到 PHP、Python 和 Go 的大量现成功能。它们大部分都带有 json、http 客户端和服务器,甚至包括数据库访问机制。

 

——Amir Saeid

 

所谓标准库,就是语言所附带的常用内容库。C 有 libc、C++有 libcpp,但与如今常见的内置“电池”标准库相比,前面二位的库规模实在小得可怜。

 

我有点记不清了,但 1991 年诞生的 Python 似乎是第一种真正拥有广泛标准库的编程语言。Java 1.0(1996 年)也附带一个扩展标准库(Java Class 库),随后引发其他语言纷纷效仿。

 

这种无需自行构建、又不必接触第三方依赖项的便捷工具交付方式,实在是全世界开发者的一大福音。

 

标准库中的佼佼者:GoLang

 

大部分现代语言(不包括 JavaScript )现在都附带丰富的标准库。不过,Go 对标准库的强调仍然无人能及,它承诺向下兼容,而且非常关注性能和完善的具体实现。正因为如此,Go 开发者对标准库的依赖性远超其他社区,对标准库也普遍更为重视。

 

第三方工具包库

 

就在标准库成形的同时,万维网也开始迅速腾飞。事实证明,互联网确实是一套出色的协作平台。

 

如果我们的需求无法在标准库中得到满足、必须自行构建新功能,该怎么做?Perl 通过 CPAN 推广了全球工具包集合的概念,一切就从那时起彻底改变。公平地讲,任何用过 CPAN 并为它做出贡献的朋友,都能感受到它改变游戏规则的重大意义。

 

CPAN 于 1995 年推出(基于 CTAN),并于 2003 年达到顶峰。它的出现为使用软件完成工作的人们开辟出一条新的路径,就是将第三方组件拼接起来。现在,很多现代开发项目都会遵循这种模式。

 

从 2003 年开始,之后诞生的常用编程语言几乎全部附带某种第三方工具包库。这股风潮的缔造者就是 CPAN,它告诉全世界:“真正的”编程语言,必须要有第三方工具包管理策略。

 

旁注:向后移植

 

说到这里,有朋友可能会问,既然 CPAN 让 Perl 变得更好、也让后来的新语言都接受了第三方工具包管理器这个概念,那为什么之前的语言就没想着亡羊补牢、加上包管理器呢?

 

其实他们有想过,但语言的发展一旦经过特定阶段,之后再想达成一致意见似乎变得越来越难。我不知道为什么会这样,可能大多数人不喜欢做改变?

 

反正只要编程语言的习惯表达、基本模式和技术社区一旦建立,就很难再回头调整了。正是因为这个,所以 JavaScript 有 NPC、Rust 有 crates,而 C++却自己独占 dds、cpm、conan、pacm、spakc、buckaroo、hunter 和 vcpkg。就是因为达不成普遍共识,所以 C++这边才冒出了八种工具包管理器。

 

但标准库的向后移植倒是比较顺利,C++成功把一部分 STL 招至麾下,虽迟但到底完成了标准库的添加。所以说,老语言也可以搭载工具创新,只是难度会更大一些。

 

总之,在 CPAN 之后,强大的标准库已经能帮助开发者完成大部分任务。另外,易于使用且接受直接贡献的第三方工具包库也成了标配。没有这两样,语言将毫无生命力。

 

文档支持

 


有了第三方工具包,接下来就是用简单的方式把它们记录下来。我遇到的最早文档版本就是 Javadoc。它让我能更轻松地在 Java Class 中找到自己需要的内容:只需在 Web 上的 Javadocs 中单击即可。之后,我们可以把 Javadoc 和 IDE 集成结合起来,快速使用自己之前从未见过的代码。由此,探索性编码成为了可能。

 

最强的文档工具:Rust 的 docs.rs

 

如今,Java 的 Javadocs 已经不再是业界标杆。Go 有 godoc,Julia 有 Documeter.jl,就连 hackage 也有很好的工具包文档。但纵观天下,最强的文档工具还要数 Rust 的 docs.rs。

 

一次编写,随处运行

 

我看到的一项改进是,J2EE 和 Web 服务器的标准化,成就了我们今天赖以生存的计算基础。Java 与 JVM 虽然做出开创,但我觉得它们并没得到充分的认可。在 Java 普及之后,开发平台与部署平台真正实现了互不干扰。如今每个人都习惯了这样的优势,但在 20 年前,这绝对是场革命性的颠覆。

 

——Cédric Beust

 


Java 和 JVM 确实推动了跨平台开发的一路前行。开发环境不再需要跟生产环境紧密匹配。使用 JVM,我们可以将内容编译成 JAR,并随意运行在任何安装有 Java 虚拟机的环境当中。

 

后来的虚拟化和容器化进一步拓宽了随处运行的道路,但 Java 确实是第一种支持这类随处运行工作流的主要编程语言。

 

随处运行中的最强者:Zig

 

Java 方法当然不是完美的,首先就是 JIT 代码的启动速度很慢,另外是无法轻松调用非 Java 编写的代码。GraalVM 声称能够解决这些问题,但目前的主流趋势仍然是提前交叉编译。只要不包含 C 或 libc 依赖项,Rust 和 Go 就都能轻松实现随处运行。

 

但目前随处运行中的最强者似乎要数 Zig,它不仅能够轻松完成 Zig 程序的交叉编译,还能兼容由 Clang 或 GCC 构建的任何代码。

 

工具包管理器

 

有语言就有编译器,其中提供大量标记可用于灵活调用,但使用过程也是相当麻烦。所以出现了 Make 和 AUtotools 这类工具。而后来的第三方工具包生态系统,又让复杂度提升了一个量级。为了解决问题,出现了 Maven 和 pip。但与之对应,我们又遇上了编译器或运行时版本不统一的问题,于是不同的程序就需要匹配不同的工具包版本。Python 给出了自己的解决方案,就是 pipenv、妙手 ualenv 以及 conda 之类我压根理解不了的东西。

 

所有这一切让复杂度继续提升,导致新用户几乎跟不上节奏。因此,新的语言开始尝试把这些一切集中管理起来,简化开发流程。

 

我想说,工具包管理和 LSP 是我编程职业生涯中见证过的,真正改变游戏规则的两大重要因素。

 

——Ganesh Sittampalam

 

就像内置“电池”标准库扩展了语言的定义一样,现代工具包管理器也大大提高了开发者对于体验的预期。这种扩展的优势在于易上手、开发体验更好,缺点就是软件的打包、发布和构建会带来相应成本。语言作者需要在工具中投入大量时间来解决这些问题。

 

工具包管理器中的最强者

 

我认为 cargo 的一大核心优势,在于它与语言相伴而生。而以往的主动构建工具往往缺乏与整个平台的全面集成。

 

——Robert Masen

 

工具包管理器正在迅速发展。所以只要舍得投入工程时间,我们就能显著改善自己语言的上手和日常使用体验。于是,新项目在这方面的投入与日俱增。

 

Rust 的 cargo 和 rustup 文档在体量上已经基本看齐 rust book,而且就这还不足以涵盖所有 cargo 插件。无论是轻松切换语言的编译器版本、快速运行测试、执行代码覆盖与性能测试、获取供应商代码、生成说明文档、校验代码还是修复校验问题,这些以往存在于语言生态系统中的独立工具,如今都成为 Rust 中的开箱即用功能。Go 的情况也差不多。可以想见,后续出现的新语言要想百尺竿头更进一步,需要付出多少努力。

 

代码格式化器

 

代码格式化器早在 gofmt 之前就已经出现,就如同 CPAN 之前就已经出现了第三方工具包,但这一切的最终成熟需要等待一场颠覆社区标准的深刻变革。

 

例如,在 Go 之前出现的任何语言,都不可能像 Go 那样实现几乎 100%的样式一致性。这是因为之前的语言必须兼容原有代码,而 gofmt 则强制执行单一样式,且不提供任何调整选项。Go 之后的语言当然也就站在巨人的肩膀上,于是 Rust(rustfmt)和 Zig(zig fmt)同样采用强大的默认代码风格与随附的代码格式化器,并由此建立起开发者体验优势。

 

其实可以聊的还有很多,包括运行时改进,其基本相当于对语言的直接改进。IDE、LSP、模糊支持和重构工具等,则把侧重点放在了开发者这一边。但受篇幅所限,我们不可能无限延伸下去。

 

也有一些在语言创造者眼中必将改变世界的成果,最终从未得到广泛采用,或者只在某个特定领域拥有影响力。很明显,Jupyter notebook 与 REPL 就是典型。它们在某些应用领域特别关键,但在其他领域却毫无知名度。Smalltalk 基于图像的方法和 Mathematica/Wolfram 语言的语言集成数据虽然极具特色,但也更加小众。

 

总结

 

能帮助开发者顺利完成工作的工具,已经是编程语言可用性中的重要组成部分。而工具本身也在持续变化,标准不断提高。

 

整个过程基本就是:在出现新的开发者创新工具时,比较年轻的编程语言更有机会将成果融入自身生态系统,由此形成增量优势。随着时间推移,这些增量优势会推动开发者体验迎来质变。

 

于是乎,较新的语言可以用更明确、更精准的方法解决问题,而旧有语言则面临大量相互矛盾的方法、甚至完全没有可行的解决路线。所以,开发者们才会普遍认为,传统编程语言工具发展进度缓慢。

 

原文链接:

 

https://earthly.dev/blog/programming-language-improvements/

本文文字及图片出自 InfoQ

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