Программист за работой

Подходы, методологии, языки

 

Когда мы рассматривали простейшую программу, мы увидели, что необходимо найти взаимосвязь (карту) между проблемной областью и семантикой системы, которая удовлетворит желание. Очевидно, чем меньше возможный набор взаимосвязей, тем легче найти нужную, если, конечно, она существует. Любая заданная проблемная область будет обладать своей собственной присущей ей сложностью, а каждая проблема внутри нее будет иметь свои уникальные сложности. Когда мы рассматриваем проблему, она - вещь в себе. Мы редко можем изменить ее определение, чтобы управлять ее сложностью (хотя иногда это и можно и нужно делать, и поэтому это хорошо). Поэтому в поисках точки приложения усилий, наиболее эффективного способа сделать работу, все чем мы можем поиграть -- это семантика системы.

На одном конце этого спектра расположены продукты COTS (Commertial Off The Shelf - Коммерческие, взятые с полки). Загрузи его, запусти его, работа сделана. На другом -- набор команд процессора, который позволяет нам выжать из железа все, на что оно физически способно. Между этими крайностями располагаются различные промежуточные семантики, которые упрощают поиск взаимосвязей ограничивая семантику.

В этих терминах, язык -- это произвольный набор (ящик инструментов -- kitbag) семантик. Cи - язык, но также и Excel -- язык, как и средства создания интерфейса пользователя (GUI builders). Эти наборы лежат, но не дают никакого намека, как использовать их содержимое. Языки специализируют по проблемным областям, чтобы достигнуть большой вероятности получения более простых взаимосвязей для любой проблемы из выбранной области. Чтобы решить, какую из двух семантик (языков) выбрать, обычно нужно спросить, какая из них требует более простых взаимосвязей (более простой программы), чтобы выполнить работу. За исключением самых тривиальных случаев, это требует знакомства с обоими наборами семантик на практике.

И хотя мы можем получить ясное понимание того, что из себя представляет язык, методология гораздо труднее поддается рассмотрению в таких терминах. Мы предполагаем, что причина состоит в том, что идея "методологии", как ее обычно рассматривают, включает неявные предположения, что это процедурный подход к решению программных проблем, а мы знаем, что это не так. То, что мы можем описать вместо этого, немного иное -- подход.

Подход заключается в совете, даваемом одним опытным картостроителем другому, о том, как лучше всего решать проблему какого-то типа. Это приглашение посмотреть на мир определенным образом, даже если это выражено как процедурный рецепт. Предписание "Получи диаграмму (Data Flow Diagram) изменения начислений по неделям" в книге "Как построить систему печати платежной ведомости" (How To Build A Payroll System) на самом деле выглядит так "Ограничь рассмотрение до систем с понедельным начислением, и выведи перечень этих начислений".

Это совет для создателя систем печати платежной ведомости, при условии, что все ситуации можно свести к понедельным начислениям. Как и язык, подход получается тем проще, чем больше он специализирован на заданной предметной области. Кроме того, как и язык, подход трудно выбрать правильно без понимания "цен" имеющихся подходов и проблемы. При большом числе умных разработчиков, каждый год пишущих коммерческие (COTS) продукты, которые автоматизируют подход в виде высоко специализированного языка, с которым сможет работать любой дурак, в будущем наиболее вероятным приложением сил для хороших программистов станет изучение более глубоких, перспективных подходов и выработка новых подходов перед лицом новых проблем. Но, вероятно, всегда будут толпы людей, использующих один и тот же подход для ритуального производства еще одной точно такой же бухгалтерской системы для еще одного клиента. Они могут постоянно "переобучаться новым методологиям". Но они есть и останутся клерками, а разрыв в производительности и отдаче между клерками и программистами будет расширяться. Вот что означает быть игроком в эру информации.

Имеются языки, которые специализируются на определенном подходе. Smalltalk требует от пользователя рассматривать мир в виде объектов. Lisp требует применения неудобоваримых манипуляций с лямбда исчислением, которые приводят к появлению "собаки еды" (dog of food), вместо накормленной собаки.

Следует подчеркнуть, что языки объективны, подходы объективны, но методологии - плод нашего коллективного воображения и не существуют. Пренебрежение этим положением и неудачный выбор подхода может привести к ситуациям, в которых критические составляющие проблемы не учтены, поскольку оказывается, что подход их не рассматривает, в то время как тем, кто пытается разобраться в проблемах, вставляют палки в колеса коллеги, которым кажется, что те действуют "непрофессионально", поскольку не "применяют методологию". Это пример барьера между картостроителями и паковщиками.

Интересные методологии состоят частично из подхода, частично из языка. Структурный дизайн Джексона (Jackson Structured Design -- JSD) ограничивает свою область применения проблемами с ясно идентифицируемыми чертами (свойствами) и поэтому в состоянии предложить очень детальную инструкцию, как решать проблемы такого типа. Держите глаза открытыми, и JSD хорошо послужит в своей области. Однако за пределами этой области он может вызвать проблемы, поскольку если у задач нет нужных Джексону черт, то бесконечное латание дыр (kludging) будет делать хорошую систему из плохого понимания. Это не ошибка Джексона, поскольку он никогда не говорил, что JSD -- это ритуализованная панацея для решения всех компьютерных проблем.

На выходе JSD мы видим нечто совершенно неожиданное, артефакт того времени. Джексон описывает, как перейти от его диаграмм к коду, делая это вручную! Он осознает, что он делает, и поясняет, что автоматизм этой работы позволяет нарушить правила структурного программирования и использовать goto. Сегодня он не стал бы этого делать -- он бы просто направил диаграммы в генератор кода, как это многие и делают. Дело в том, что нотацию диаграмм JSD лучше всего рассматривать как язык программирования! Джексон создал язык, который был ориентирован на некий подход к проблемной области.

То же самое справедливо для подходов и языков Буча (Booch), Румбаха (Rumbaugh) и UML (Unified Modelling Language). В действительности, для каждой интересной методологии. В ранних публикациях Буча и Румбаха они не пропускали диаграммы через генераторы кода, но показали, что трансляция большинства диаграмм в большой степени механична. Не переживайте слишком сильно о реализации этих методов вручную -- в целом это несложно!

Создание языка и подхода, более или менее специализированного к какой-то предметной области -- крупное достижение. Поступая таким образом, авторы должны долгое время продумывать, как лучше всего управляться с проблемами, разделять их, исследовать их, смотреть на них с разных точек зрения и в соответствии с этим разрабатывать свой подход или язык. Но многое оказывается запутанным из-за пресловутого языкового барьера картостроитель/паковщик, и приходится отказываться от акцента на творческое мышление, необходимое для построения карты между проблемой и ее языком. Вместо того, чтобы представлять свой подход как структуру и предлагать некоторые эвристики для рассмотрения проблемы в терминах этой структуры, они вынуждены использовать процедурный язык и описывать действия, которые необходимо предпринять, императивно [строгим командным голосом - С.К.]. Если кто-то не обладает даром думать творчески, то есть конструировать мысленную карту своей проблемы посредством размышления и затем исследовать ее, то им не остается выбора, кроме как следовать этим (вероятно, некорректным) указаниям, а их результаты будут существенно зависеть от везения. Джексон тут хорош. Он специфически ограничивает свою область и говорит читателю, какие свойства искать. Читатель начинает с обследования проблемы в поисках (ключевых) признаков. Буч включает интересный раздел, посвященный поиску объектов, которого, если бы только он был выполнен глубоко и широко, достаточно, чтобы сделать путь императивов ненужным, поскольку он опирается на сугубо картостроительные моменты. Наконец, то, как книга Страуструпа (Stroustrup) описывает объектный подход и язык C++ -- праздник стиля, интуиции, структуры, глубины и творчества. Это тяжелая книга, описывающая сложный язык программирования, но она написана великим картостроителем в действии, у которого нет внутренней неразберихи относительно предмета.