10 Bí quyết thiết kế & lập trình phần mềm mà dân IT nên nắm vững

Thiết kế và lập trình phần mềm là khía cạnh quan trọng, ảnh hưởng lớn đến sự thành công và khả năng bảo trì của dự án. Nắm vững những bí quyết then chốt sau đây sẽ giúp nâng cao chất lượng code của bạn một cách nhanh chóng, đó cũng là điều vô cùng cần thiết đối với các lập trình viên nếu muốn phát triển sự nghiệp của mình vào ngày nay.

1. Cân nhắc về hiệu suất phần mềm

Các cân nhắc về hiệu suất của phần mềm là điều cần thiết trong thiết kế phần mềm để đảm bảo các ứng dụng hoạt động hiệu quả và đáp ứng được mong đợi của người dùng.

Bằng cách đưa ra những lựa chọn sáng suốt trong việc lựa chọn thuật toán, thiết kế cấu trúc dữ liệu và quản lý tài nguyên, các lập trình viên hoàn toàn có thể tạo ra phần mềm hoạt động tốt, ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt.

Những nỗ lực tối ưu hóa có thể giúp tăng thời gian phản hồi, cải thiện khả năng mở rộng và nâng cao trải nghiệm tổng thể của người dùng.

Sau đây là những điều bạn có thể làm để cải thiện hiệu suất của phần mềm:

• Hãy lưu ý đến những tác động về hiệu suất khi thiết kế phần mềm.
• Chọn cấu trúc dữ liệu và thuật toán phù hợp.
• Thường xuyên lập hồ sơ và tối ưu hóa các phần quan trọng trong mã của bạn.

2. Phát triển phần mềm theo hướng kiểm thử

Phát triển phần mềm theo hướng kiểm thử (Test-Driven Development hay TDD) là phương pháp phát triển phần mềm trong đó các bài kiểm thử được viết trước khi triển khai mã thực tế.

Chu trình TDD thường bao gồm ba bước: viết một bài kiểm tra không đạt, viết lượng mã tối thiểu để bài kiểm tra vượt qua, sau đó cấu trúc lại mã trong khi vẫn đảm bảo các bài kiểm tra vẫn vượt qua.

TDD nhấn mạnh vào việc tạo ra mã đáng tin cậy, dễ bảo trì thông qua việc kiểm tra liên tục và tự động các đơn vị phần mềm.

Tóm lại, phát triển phần mềm theo hướng kiểm thử là một phương pháp thúc đẩy cách tiếp cận có hệ thống và chặt chẽ trong phát triển phần mềm.

Bằng cách viết các bài kiểm tra trước, các nhà phát triển sẽ tạo ra một mạng lưới an toàn cho mã của họ, dẫn đến cải thiện độ tin cậy, khả năng bảo trì và sự tin tưởng vào tính chính xác của phần mềm.

3. Bình luận và tài liệu (Comments & Documentation)

Bình luận và tài liệu là những yếu tố quan trọng trong phát triển phần mềm giúp tăng cường khả năng hiểu mã, khả năng bảo trì và cộng tác.

Bình luận là chú thích trong mã cung cấp thông tin bổ sung, giải thích hoặc bối cảnh, trong khi tài liệu đề cập đến mô tả bên ngoài về mục đích, cấu trúc và cách sử dụng của mã.

Cả hai đều góp phần tạo nên sự hiểu biết toàn diện về phần mềm cho các lập trình viên, người bảo trì và các bên liên quan khác.

Ngoài ra, bạn có thể cung cấp tài liệu bên ngoài nêu rõ cách sử dụng thuật toán sắp xếp, độ phức tạp về thời gian và mọi cân nhắc về hiệu suất.

Sau đây là những điều bạn có thể làm để có được tài liệu tốt hơn cho dự án của mình:

• Thêm các chú thích có ý nghĩa để giải thích các phần phức tạp trong mã của bạn.
• Viết tài liệu rõ ràng và súc tích cho cơ sở mã của bạn.
• Giúp người khác hiểu mã của bạn và đẩy nhanh quá trình tiếp nhận.

Tóm lại, bình luận và tài liệu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng bảo trì, khả năng đọc và tính cộng tác của cơ sở mã.

4. Xử lý lỗi

Xử lý lỗi là một khía cạnh quan trọng của phát triển phần mềm liên quan đến việc quản lý và ứng phó với các tình huống hoặc lỗi bất ngờ trong quá trình thực hiện chương trình.

Xử lý lỗi đúng cách đảm bảo rằng ứng dụng phần mềm có thể xử lý các trường hợp ngoại lệ một cách hiệu quả, cung cấp phản hồi có ý nghĩa cho người dùng và ngăn ngừa các lỗi nghiêm trọng.

Xử lý lỗi hiệu quả bao gồm việc dự đoán các vấn đề tiềm ẩn, xác định điểm lỗi và thực hiện các chiến lược để quản lý và phục hồi sau lỗi.

Sau đây là những điều bạn có thể làm để xử lý lỗi tốt hơn trong ứng dụng của mình:

• Triển khai cơ chế xử lý lỗi phù hợp để xử lý khéo léo những tình huống bất ngờ.
• Sử dụng khối try-catch hoặc các cấu trúc tương tự để xử lý các ngoại lệ.

Tóm lại, xử lý lỗi là một khía cạnh cơ bản của phát triển phần mềm giúp tăng cường khả năng phục hồi, khả năng sử dụng và bảo mật của ứng dụng.

5. Phân tách mối quan tâm

Phân tách Mối quan tâm (SoC) là một nguyên tắc thiết kế phần mềm, trong đó chủ đích chia một chương trình máy tính thành các phần riêng biệt và độc lập, mỗi phần giải quyết một mối quan tâm hoặc khía cạnh chức năng cụ thể.

Mục tiêu là cô lập các trách nhiệm khác nhau và đảm bảo rằng mỗi thành phần tập trung vào một nhiệm vụ duy nhất, làm cho hệ thống trở nên mô-đun hơn, dễ bảo trì và dễ hiểu hơn.

Dưới đây là những điều bạn có thể làm để đạt được sự phân tách mối quan tâm tốt hơn trong phần mềm của bạn:

• Chia mã của bạn thành các phần riêng biệt, mỗi phần xử lý một mối quan tâm cụ thể.
• Cải thiện cấu trúc mã và giúp dễ hiểu và bảo trì hơn.

Tóm lại, phân tách mối quan tâm là một nguyên tắc cơ bản góp phần tạo nên sự rõ ràng, khả năng bảo trì và khả năng mở rộng của phần mềm.

6. DRY (Don't Repeat Yourself)

DRY, hay Don't Repeat Yourself (Không lặp lại chính mình), là một nguyên tắc phát triển phần mềm khuyến khích loại bỏ trùng lặp mã.

Ý tưởng là thúc đẩy khả năng tái sử dụng và khả năng bảo trì mã bằng cách đảm bảo rằng một phần kiến ​​thức cụ thể (mã, logic hoặc chức năng) chỉ được thể hiện ở một nơi trong cơ sở mã.

DRY nhằm mục đích giảm dư thừa, cải thiện tính nhất quán và làm cho cơ sở mã hiệu quả hơn.

Dưới đây là những điều bạn có thể làm để đạt được DRY trong dự án của mình:

• Tránh sao chép mã; thay vào đó, hãy tạo các hàm hoặc lớp có thể tái sử dụng.
• Giảm nguy cơ xảy ra lỗi và giúp bảo trì mã dễ dàng hơn.

Tóm lại, DRY là một nguyên tắc cơ bản thúc đẩy hiệu quả mã, tính nhất quán và khả năng bảo trì.

7. Nguyên tắc SOLID

SOLID là từ viết tắt đại diện cho một tập hợp năm nguyên tắc thiết kế trong lập trình hướng đối tượng nhằm mục đích tạo ra phần mềm dễ bảo trì, có khả năng mở rộng và linh hoạt hơn.

Các nguyên tắc này được giới thiệu bởi Robert C. Martin trong cuốn sách kinh điển Clean Code của ông và được coi là nền tảng để xây dựng các hệ thống hướng đối tượng mạnh mẽ.

Dưới đây là những điều bạn có thể làm để triển khai nguyên tắc SOLID trong dự án của mình:

• Tìm hiểu và áp dụng các nguyên tắc SOLID (Trách nhiệm duy nhất, Đóng/Mở, Thay thế Liskov, Phân tách giao diện, Đảo ngược phụ thuộc).
• Giúp tạo phần mềm có khả năng mở rộng, linh hoạt và dễ bảo trì hơn.

Việc tuân thủ các nguyên tắc SOLID thúc đẩy việc tạo ra phần mềm chất lượng cao, dễ bảo trì và có khả năng mở rộng.

Các nguyên tắc này cung cấp một hướng dẫn để thiết kế các hệ thống linh hoạt và mô-đun có thể phát triển theo các yêu cầu thay đổi và dễ hiểu và mở rộng hơn theo thời gian.

8. Quy ước đặt tên nhất quán

Quy ước đặt tên nhất quán là một tập hợp các nguyên tắc để đặt tên cho các biến, hàm, lớp và các thực thể mã khác một cách thống nhất và tiêu chuẩn hóa.

Việc áp dụng các quy ước đặt tên nhất quán trên toàn bộ cơ sở mã giúp nâng cao khả năng đọc, khả năng bảo trì và cộng tác giữa các nhà phát triển.

Các quy ước này xác định một ngôn ngữ chung để thể hiện mục đích và vai trò của mỗi thực thể mã, giúp các nhà phát triển dễ dàng hiểu và làm việc với mã hơn.

Dưới đây là những điều bạn có thể làm để đạt được cách đặt tên nhất quán trong dự án của mình:

• Áp dụng quy ước đặt tên nhất quán cho các biến, hàm và lớp.
• Nâng cao khả năng đọc mã và giúp người khác dễ dàng hiểu mã của bạn hơn.
• Tuân theo các quy ước đặt tên đã được thiết lập trong ngôn ngữ lập trình hoặc khuôn khổ bạn đang sử dụng.

Nói tóm lại, quy ước đặt tên nhất quán rất cần thiết để tạo mã có thể bảo trì, dễ đọc và có tính cộng tác.

9. Đóng gói

Đóng gói là một khái niệm cơ bản trong lập trình hướng đối tượng bao gồm việc đóng gói dữ liệu (thuộc tính) và phương thức (hàm) hoạt động trên dữ liệu thành một đơn vị duy nhất được gọi là lớp.

Ý tưởng chính là đóng gói hoặc che chắn các chi tiết bên trong của một đối tượng khỏi thế giới bên ngoài, cho phép kiểm soát quyền truy cập vào chức năng của đối tượng.

Quyền truy cập vào trạng thái nội bộ của một đối tượng thường bị hạn chế và các tương tác với đối tượng được tạo điều kiện thông qua các giao diện được xác định rõ ràng.

Đóng gói thúc đẩy cơ sở mã an toàn hơn, dễ bảo trì và dễ hiểu hơn bằng cách hạn chế quyền truy cập trực tiếp vào trạng thái nội bộ của đối tượng. Việc tuân theo các nguyên tắc đóng gói dẫn đến mã dễ quản lý, cập nhật và gỡ lỗi hơn.

Không đóng gói có thể dẫn đến hành vi không thể đoán trước, tăng phụ thuộc và khó khăn trong việc duy trì và phát triển phần mềm theo thời gian.

Dưới đây là những điều bạn có thể làm để đạt được Đóng gói tốt hơn trong mã của mình

• Đóng gói các chi tiết nội bộ của một mô-đun, chỉ hiển thị những gì cần thiết.
• Sử dụng bộ sửa đổi truy cập để kiểm soát khả năng hiển thị (ví dụ: công khai, riêng tư, được bảo vệ).
• Giảm sự phụ thuộc và cô lập các thay đổi.

10. Tính Mô-đun

Tính mô-đun là về việc chia nhỏ một hệ thống phức tạp thành các mô-đun nhỏ hơn, dễ quản lý và độc lập.

Khi tính mô-đun không được tuân theo, mã trở nên phức tạp, khó bảo trì và thiếu linh hoạt để thích ứng với những thay đổi.

Việc nắm bắt tính mô-đun dẫn đến cơ sở mã có tổ chức hơn, có thể tái sử dụng và có khả năng mở rộng, giúp việc phát triển và bảo trì hiệu quả hơn.

Dưới đây là những điều bạn có thể làm để đạt được tính mô-đun trong dự án của mình

• Chia mã của bạn thành các mô-đun nhỏ, độc lập.
• Mỗi mô-đun phải có trách nhiệm hoặc chức năng được xác định rõ ràng.
• Thúc đẩy khả năng tái sử dụng và khả năng bảo trì.

Như vậy, chỉ với 10 bí quyết trên là đã quá đủ để giúp các lập trình viên có thể vững bước trên con đường sự nghiệp của mình. Đây là ngành nghề không ngừng đổi mới, phát triển, nếu như bạn không thường xuyên cập nhật kiến thức thì sẽ mau chóng lạc hậu. Còn khi bạn đã nắm vững các kiến thức này trong tay thì tôi tin rằng không có gì là các bạn không thể làm được. Chúc các bạn gặp nhiều may mắn.