Ruby元程式設計

現在關于Ruby元程式設計可以說比較熱門，這個隐藏在Ruby背後的特性随着大家對Ruby的了解逐漸顯現出來啦。這篇文章是自己對Ruby MetPrgamming的了解。

元程式設計中的元是指元資訊(Meta)，主要是為其載體提供基本資訊，如html頁面中就有meta，如content type說明，SEO等。在C++，Java和Ruby語言中，也有元資訊概念，如加載到記憶體中（運作期）的當個對象模型（Class或者Object），都會包含元資訊（藍色）和執行代碼（灰色）：

圖中藍色區塊表示元資訊，C++最少，在C++編譯的過程中，編譯器僅保留了很少的元資訊；Java次之，包含了部分元資訊；Ruby在解析過程中保留很多資訊，是以元資訊最多。當然這裡不能說C++設計不合理，C++流行的時候，那個時候記憶體說不定是640K的，硬碟16M的，如果保留過多的資訊，那勢必導緻程式無法運作，這些設計都是出于性能的考慮。當然Java在後續的版本（Java 9，Java 10？）中可能會添加更多的元資訊，都不确定，畢竟語言在發展。

就一個Class來說，這些元資訊是什麼，如Java，元資訊區塊包括編譯版本号、類名、屬性、函數方法名、傳回值、參數類型、annotation等等，這個我們可以通過檢視Java Class檔案得知。對于Ruby來說，元資訊則更豐富，如對函數來說，函數的參數名都會儲存下來。接下來還有一個關于元資訊的是否可以修改的問題，C++和Java中，這些元資訊都是隻讀的，你不能更改。一個例子，我們在做Java Debug的時候，如果我們修改函數内部的邏輯，那麼hotspot機制可以重新加載該class，但是你給Java Class添加屬性或函數後，hotspot機制會警告你無法進行新的class加載，這個時候我們需要重新啟動應用進行debug。當然也不是絕對的，JavaRebel能夠在修改Java Class結構後，仍能重新加載，其主要是其修改了Java對象模型，不在這裡讨論。但是Ruby就不一樣拉，元資訊不是封閉的，是可以動态修改的，這樣就可以在運作期調整其結構。綜合上述的讨論，Ruby的元資訊豐富，且可以動态修改，是以我們可以就元資訊進行更多的程式設計，實作某些特殊的功能，而C++和Java在這方面就表現的比較弱一些。

講述了元資訊，那麼什麼是元程式設計？就是利用元資訊進行編碼，也就是你的代碼中包含對元資訊的通路和修改。網上有對元程式設計的定義為”Write code to write code”（利用代碼去寫代碼），可能不便于了解，如你編寫Maven Plugin或者Velocity模闆來生成代碼，這些都不是元程式設計，因為它們壓根就沒有接觸元資訊，就是代碼生成工具而已。在Java中，如果你的代碼通路了元資訊(java.lang.reflect下的類），我們就說你使用了反射機制，反射其實就是Java中的元程式設計，是以這裡将代碼中涉及元資訊的操作定義為元程式設計。在代碼中如何通路元資訊？其實很簡單，有相關的API，如Java中，java.lang.reflect下的類都是圍繞元資訊設計的。在Ruby中，和Java一樣，有相關的函數，如instance_methods、class_eval, instance_eval, define_method等等，這些函數主要負責通路和修改元資訊，網上有很多文章介紹這些函數的，不會很難了解。

為何要進行元程式設計？我們寫代碼主要是為了實作業務邏輯，如資料庫操作，調用搜尋引擎等，而元程式設計隻是在操作元資訊，好像和業務邏輯無關，其實不然。我們通路和修改元資訊主要目的有兩個：簡化代碼和實作複雜邏輯。簡化代碼雖然不直接為業務邏輯服務，但是會降低維護成本，如動态函數定義等都是這樣的目的；實作複雜邏輯，舉一個例子，如Java中，我們利用反射機制來實作AOP，這樣一些複雜的功能（事務、監控統計、Cache、權限控制等）就非常容易實作。在Ruby中，使用元程式設計實作的ActiveRecord讓複雜的資料庫操作更加簡單，利用Ruby元程式設計可以實作各種DSL，如Sinatra就是HTTP的DSL。

我們進行元程式設計的主要目的是解決業務邏輯實作中的技術問題，是以元程式設計時有一定的适用場合，不是說利用元程式設計實作某種奇淫技巧，造成代碼了解困難，增加維護成本，那就不必要啦。元程式設計也有一些局限性：

1 動态結構更改可能導緻某些不可預料的錯誤，如程式A按照既定的邏輯程式設計，而B程式使用元程式設計，更改了相關的元資訊，導緻邏輯不正确，這些都是有的；