一位國外老程序員的反思:C、Python、Java 不可兼得,專心學好一門編程語言就行!
最近,著名游戲程序員、id Software 創始人之一John Carmack在采訪中表示,程序員應該專心學好一門編程語言。這倒讓我感到有點驚訝。雖然我個人非常贊同這條建議,但在如今的程序員圈子里,這種觀點是有爭議的。
我猜,我就是大家所說的“老程序員”了。我的歲數不小了,一生都在從事編程工作,而且從步入社會之后就一直在從事這項專業工作。有時,我覺得自己是一名編程語言愛好者,親眼目睹了許多編程語言的發展。回顧過去,這是一段激動人心的歷史,我們會不由自主地得出一個(錯誤的)結論:多掌握幾種編程語言總沒壞處。編程語言的歷史發展非常精彩,但如今的發展形勢相對比較平和。
在本文中我想回顧一下曾經的歷史,總結經驗教訓,并看一看究竟哪種編程語言才是最好的標準化語言。
史前階段(50年代~80年代)
隨著計算硬件和計算機科學作為一門學科逐漸興起,計算機編程(除了處理器本身的指令之外)也開始緩慢地發展。在最初的幾十年里,編程語言主要是學術界的研究對象,還俘獲了一小部分研究人員。程序員的選擇很有限,主要取決于領域。
業務編程使用COBOL,科學編程使用Fortran,還有一些其他語言通常用于特定領域、研究或硬件。
對于大多數程序員來說,整個編程生涯或在很長一段時間里,只需專心學習一門編程語言。雖然有人對編程語言的設計感興趣,但彼時該領域還很稚嫩。盡管出現了一些很有趣的創新,但對于如何才能設計一種好的編程語言,人們還沒有很好的理解。
專業化(80年代~90年代)
隨著計算機硬件數量的增加以及用途的日益多樣化,編程語言的數量也開始增長,編程語言的選擇變成了一個流行的話題。人們開始對編程語言進行分門別類。我們可以通過程序員的種類以及他們渴望達到的專業水平,判斷他們會選擇哪種語言。
個人計算機編程愛好者使用越來越流行的BASIC。這是一種很荒誕、很原始的編程語言,卻被廣泛使用并成為了一代程序員(包括我自己)的引路人。Pascal引入了結構化編程,并產生了巨大的影響(Pascal與Turbo-Pascal 和 Delphi 建立了一個蓬勃發展的社區,但最終消失了)。
起源于UNIX的C成為了系統編程語言。C++成為了C的后繼者,并借鑒了Smalltalk的面向對象編程,成為了專業應用程序和服務開發人員的語言。最終 Visual Basic(與BASIC毫無關系)普及了“可視化編程”,滿足了應用程序開發的需求(隨著 Windows 的出現而迅速增長),并成為大眾的首選。但人們普遍認為,VB程序員是領域專家兼職編程工作,而C和C++才是“專業”的編程人員。
這個階段,人們仍然沒有很好地理解編程語言的設計,導致許多流行的編程語言很多方面的設計都不太理想。C語言簡單而強大,但很難熟練掌握,有可能出錯的地方太多。C++的意圖雖好,但最終的設計不佳,而且使用感不好。Visual Basic既有趣又簡單,但有點兒戲,在當時的技術條件下,優雅與效率都不達標。Smalltalk 和 LISP 都是有趣而優雅的語言,但由于捆綁到了專門的硬件和昂貴的工具,導致最后失勢。
成熟(90年代~2000年)
后來,互聯網興起。互聯網對編程語言的影響究竟有多大也許未可知,但無疑這是一個重大因素。很久以前,編程語言是一個稀有之物,通常誕生于研究實驗室和大型商業公司;但如今似乎任何一個人都可以開發出自己的編程語言。曾有一段時間,PERL成為了流行的通用語言,涵蓋了從系統管理到 Web 編程的方方面面。
后來,Python從科學研究語言變成了簡單易學的通用語言,盡管最初發展緩慢,但最終席卷了整個世界。據傳,Netscape 的 Brandan Eich僅用了幾天時間就開發出了JavaScript(作為一種功能十分有限的瀏覽器擴展語言)。這不僅證明Eich是一個天才,也證明那個時期人們對編程語言的設計有了很好的理解。
這一時期出現了許多其他的編程語言,其中最有名的是Java。這門語言本身并沒有特別之處,但它提供的JVM是一個通用的運行時環境,實現了“編寫一次,到處運行”,也就是說該語言十分通用,不受特定硬件、操作系統、或目標環境的限制。嚴格來講,早期的JVM并沒有什么值得炫耀的,但它開創了語言運行時及部署選項日益成熟的時代。
迅速發展(2000年~2010年)
自JVM以后,編程語言就開始朝著一個有趣的方向迅速發展。源自Self語言(Smalltalk的后繼者,雖然優秀但非常失敗)的即時編譯器(JIT)得到了更深入的研究,從而誕生了Java的HotSpot,而微軟為了對抗Java推出了.NET CLR。.NET則更進一步,將 CLR(Common Language Runtime,公共語言運行時)作為了多語言的通用運行時,而不僅僅是C#。事后看來,這是一個分水嶺:編程語言的選擇變得無關緊要。
這可能不是微軟做出這個選擇的主要原因(當時他們仍在努力繼續支持流行度非常高的Visual Basic,還有C#),再加上那段時間微軟的封閉式許可,最終CLR未能成為最受歡迎的運行環境。但在千禧年之后的第一個十年中,編程語言的數量越來越多,而且無處不在。
另一方面,程序員的數量也出現了爆炸式增長。隨著軟件的需求快速增長,以及工具和知識的普及,全世界數百萬人都變成了程序員。這些程序員也是人類,他們渴望強烈的群體認同。就像普通人對體育運動團體有著強烈而非理性的看法一樣,程序員也開始在編程語言的選擇問題上站隊。許多程序員迫不得已選擇某種新興、獨特、特殊的編程語言。
例如,有人聲稱函數式編程才是王道、Ruby比Python好、Scala將徹底改變數據科學、不選Clojure是你的損失……至此,編程語言從線性發展進入了混亂的達爾文優勝劣汰時期。
超標準化(2010年至今)
原以為,這個時期的人們會意識到某些編程語言過于瘋狂,無法持續發展。然而,實際情況并非如此,相反,情況出現了意想不到的轉變。在“云”計算時代,許多應用程序和服務的部署跨互聯網上的大量分布式節點,使用哪種編程語言似乎已無關緊要。程序員都在開發互相交流的獨立組件,又有什么必要糾結編程語言呢?組件之間并不需要知道彼此是用哪種語言編寫的。如果程序員喜歡用X語言編寫組件,那么就用這種語言好了。誰在乎呀。
在不同機器上運行的組件也是如此,隨著Docker的發布,容器得到了普及,無論是在一臺機器上運行的應用程序,還是通過編排軟件在機器集群上協作運行的軟件,都可以使用相同的范例輕松管理。
如今人們仍在開發新的編程語言,其中不乏前途無量且備受期待的語言。有些是特定領域的(移動應用程序使用的Swift、Kotlin 和 Dart,以太坊智能合約使用的Solidity),而有些則比較通用,但每種語言都得益于這幾十年來積累的經驗教訓(面向云編程的Go,面向系統編程的Rust,以及JavaScript的超集TypeScript,等等)。
與此同時,編程世界達到了一個新的成熟度,我們不再追逐每一種新趨勢,采用每一種新語言。我們都成長了。
專心學好一門編程語言
毫無疑問,有些編程語言確實更為出色,而有些編程語言則更適合處理某些特定的用例。任何從事過編程一段時間的人都清楚,學習一門新語言一點也不難。大多數程序員只需一個下午,就可以輕松學習一門新語言的基礎知識,使用幾天后就可以多或少地提高工作效率。新手程序員可以從任何一門主流編程語言開始學習,并將學到的編程知識輕松地應用到其他語言中。
然而,頻繁變更編程語言并非好事,原因主要有兩個。首先,學習編程語言有點像學下棋。你可以快速學習規則,但這并不意味著你可以戰勝經驗豐富的玩家。你需要學習策略,而這需要時間和練習。這是一個由最佳實踐、陷阱、優化技術,以及庫、工具和社區組成的生態系統。其次,編程雖簡單,卻容易出錯。
即使擁有常見的編程經驗和最好的工具,將想法轉換為計算機代碼也不是一件直覺行為。無論程序員建立了怎樣的直覺,也必須經歷反復使用、即時反饋和糾錯的循環。每次更換編程語言,你都需要付出代價。所以,根據我的經驗,編程語言的選擇很重要,但是一旦做出了選擇,從長遠來看,就應該堅持下去。
如何選擇編程語言
時至2022年,我們在選擇編程語言時,需要考慮以下幾點。
首先,最關鍵的考慮因素是語言的適用范圍。如果是特定的領域,必須使用一些特定于領域的語言,則最具普遍適用性的語言是首選。值得慶幸的是,自從Java提出“編寫一次,到處運行”以來,運行時和部署便不再是問題,成本和許可也不再是制約因素。時至今日,所有編程語言、運行時以及各種工具基本都可以免費獲取。如果某種語言不適合某個特殊的場合,只能說它的流行度不夠,沒有普及到所有人;要么是因為一些基本因素,導致該語言確實不適合該任務。
流行度很重要,我們應該選擇擁有強大的社區、豐富的信息來源、大量其他程序員可供合作或雇傭的語言。任何不受歡迎的語言都不值得選擇。如果遇到特殊情況,則選擇會更困難。沒有任何一種語言能夠適用于所有場景,但在理想情況下,通用的主流語言應該足以應對大多數場景。
最后,我們選擇的編程語言應該優于大多數其他語言。即使在2022年,仍有一些糟糕的編程語言,難以學習和使用,很容易讓程序員陷入困境。
鑒于上面的陳述,我認為實際上我們并沒有太多選擇。下面,就讓我們來看看這些最佳編程語言。
最佳編程語言
JavaScript / TypeScript
編程語言界的JavaScript就像人類交流時使用的英語一樣。它是最流行、最通用的編程語言,適用于許多不同的場景(瀏覽器/前端、系統/后端、作為擴展語言嵌入到許多環境中)。JavaScript的運行時(V8 / Node / Deno)非常高效,擁有許多出色的工具和龐大的社區。
TypeScript是JavaScript的超集,引入了強類型和標準工具,正在迅速發展成為JS編程的默認選擇。
Rust
Rust擁有C/C++的所有功能,更易于使用,而且也沒有太多陷阱。Rust的社區和生態系統非常強大且在不斷發展,工具也很好用。如果你需要的功能Rust都提供了,那它絕對是不二之選。以前只能使用C或C++的場合,如今也可以選擇Rust。此外,Rust還在建立自己的WebAssembly通用語言(WebAssembly可以說是終極版的“編寫一次,到處運行”的運行時)。
強有力的競爭對手
Python
我使用Python已經超過20年了,可惜時至2022年,Python依然算不上真正的通用編程語言。原因之一是,Python仍然非常低效,很多注重性能的場合都無法采用Python。還有一個原因是,它未能進入主流的面向用戶環境,比如網絡瀏覽器或手機。盡管如此,Python仍不失為一種出色的編程語言,而且在數據工程/數據科學/機器學習中占據了重要位置,所以如果你從事這些領域的工作,那么Python絕對是一門值得了解和熱愛的語言。就目前的情況來看,Python很可能會作為數據科學的通用語言繼續發展下去,但可能無法突破這個領域。
Go
Go是一種非常適合“云”編程的語言。Go語言優雅、易于學習和使用,擁有出色的社區、生態系統和工具。它被廣泛應用于云原生領域的核心產品,因此它會長期發展下去。不幸的是,Go并沒有普遍的適用性,基本無法用于互聯網服務器之外的環境。此外,由于Go設計上的選擇,它在C/C++世界中表現不佳。Go固然好,但如果必須做出選擇,凡是Go能實現的功能Rust都可以實現,隨著時間的推移,Go有可能會被主流系統編程語言取代。
C#/Java
C#及其生態系統非常出色,你可以用它實現很多功能。Java的各個方面都比不上C#,所以我不理解為什么有人會喜歡它,但Java確實很流行。C#的應用很廣泛,不僅是一種系統和“商業”語言,現在更是延伸到了移動應用程序和瀏覽器。強大的運行時,偉大的生態系統。但是,除非你需要C#的一些量身定制的運行時和工具的功能,否則在短期內C#很難與JavaScript和Rust競爭。
C/C++
根據林迪效應,C和C++在未來幾十年內將繼續流行下去。如果你已是這兩種語言的專家,肯定不愁找工作。如果有這方面的需求,則花時間學習二者也是不錯的選擇。否則,選擇Rust更合適。
榮譽獎
Swift / Kotlin / Dart
這幾種語言在特定領域占有一席之地。如果需要移動UI編程,則這些是不錯的選擇。但JavaScript的適用性更普遍,而且也同樣適用于移動開發,因此我們更應該選擇JavaScript。
LISP(Racket / Clojure)
LISP很特別,即使日常工作沒有這種需求,也應該學習一下。Racket 是最先進的、非常復雜的語言(實際上它是一種語言構建工具包)。據傳,Clojure的功能很強大,因為它的目標是JVM,可以使用 Java 庫。但我不清楚這個賣點有多大作用。
Haskell / F# / Scala
函數式語言很重要。在某些情況下,它們是更優的選擇。Haskell是函數式編程的代表。F#具有更好的普遍適用性,因為它的運行平臺是CLR,并且可以使用 .NET 庫。Scala不是純粹的函數式,但非常通用,并且在 JVM 上運行。
Julia / R / MATLAB
Julia非常適合數學領域。R和MATLAB都有各自擅長的特定場合。不過,在Python主導的數據工程領域,這些編程語言恐怕很難幸存下來。
PowerShell
如果你從事shell編程,那么PowerShell是迄今為止最好的選擇。它適用于所有操作系統,所以我們沒有理由使用任何其他 shell。PowerShell也算是一種通用編程語言,但實際上在非系統管理之外,沒有人使用它。
遲暮之年
PHP / 紅寶石 / PERL
這些語言也曾有過輝煌的歲月,主要是作為網絡“后端”語言。無論你如何看待這些語言,如今都不應該再在它們身上白花力氣。它們都在走向滅亡。
Visual Basic / VBA
VB 改變了世界,但如今卻被淘汰出局了,無論是作為通用語言還是作為對其他程序的擴展。在遙遠的過去可以用VB實現的功能,如今都可以用其他現代語言更出色地實現。
總結
我喜歡編程語言,而且永遠對新語言充滿了好奇。但是,就目前而言,TypeScript是我心目中的C位,而在需要強大的功能和低級訪問權限的情況下,Rust居第二。我相信,2022年幾乎所有程序員都與我有類似的看法。