Привычки и практика

Руководства по кодированию

На автозаводах сборочные цеха подвергаются постоянному совершенствованию, поскольку люди, делающие непродуктивную работу, осознают, что они непродуктивны, и исправляют это. Оригинальная параллель с программной инженерией должна заключаться в том, что руководства по кодированию должны совершенствовать процесс. Одно из наиболее дорогостоящих последствий барьера между картостроителями и паковщиками состоит в том, что паковщики, паникуя из-за "кризиса программного обеспечения", отстаивают утверждение, что "процесс" -- это необъяснимый и мистический источник всего хорошего и, будучи таковым, он правильный. В некоторых организациях процесс становится механизмом принудительных попыток внедрить тупой роботизм паковщиков на всех рабочих местах, поскольку он кажется правильным состоянием ума на пути к магическому успеху.

Чтобы осознать масштабы проблемы, рассмотрим эволюцию языков программирования и моделей, средств разработки, инструментов CASE и так далее за последние тридцать лет. На самом деле нет никакого сравнения между концами этого интервала ни в чем, за исключением стандартов программирования. Некоторые аспекты структурного программирования, которые начал обсуждать Дейкстра (Djikstra), были превращены в ритуализированную догму, а затем эта догма перекочевывала из стандарта в стандарт и дошла до наших дней. Действительно, главная черта большинства стандартов кодирования, страстно пропагандируемых их сторонниками, состоит в том, что в них скопированы вещи, взятые откуда-то еще. Это история о том, как продать хлам запуганным и невежественным. Говоря, что угадал нечто, кому-то еще -- хороший способ без всяких оснований добавить к чему-нибудь фальшивый источник. Стандарты кодирования создаются менеджерами для программистов, а не открываются во время кодирования и не передаются наверх. Такой оживленной и квалифицированной (если примитивно) дискуссии, которая вела к первоначальным стандартам кодирования, которые были великолепны для своего времени, с тех пор не повторялось. Как только был принят первый стандарт и были замечены улучшения, мир бизнеса паковщиков ухватился за них, обратил их в камень и объявил, что установлена "соответствующая процедура". Споры о стиле скатились до религиозных войн, не были повернуты лицом к потребностям развивающейся индустрии и потому были глупыми. Между тем, существование этой "соответствующей процедуры" неявно отвергало существование новых стилистических явлений, возникавших с появлением новых языков и моделей, которые нуждались в квалифицированных обсуждениях, каких же интенсивных, как обсуждения, развернувшиеся вокруг структурного программирования, для того, чтобы научиться использовать эти новые языки.

Программист, использующий среду разработки типа ParcWorks Smalltalk получает столько же преимуществ от ханжеских разглагольствований о неиспользовании goto и помещении данных, на которые никто не смотрит, в стандартных строках комментариев в начале файла, как и авиадиспетчер, прочитавший во Второзаконии о каре за секс с верблюдами.

Кто украл мою мышку?

На Марсе (как все знают) есть скалы. Там есть также два вида живых существ. Это марсиане, которые едят мышей, и, что кстати для марсиан, есть мыши. Мыши скрываются среди скал и грызут их.

Мало что происходит на Марсе. В основном марсиане проводят свое время сидя в пустыне и выслеживая снующих между скал мышей. Поскольку скалы на Марсе повсюду, куда ни кинь взгляд, по всем направлениям, то марсианам нужно уметь хорошо видеть сразу во всех направлениях. Поэтому у марсиан характерные направленные в разные стороны четыре больших глаза, каждый на стебельке.

Мало что происходит на Марсе, поэтому эволюция марсиан полностью направлена на совершенствование обнаружения мышей. Сзади каждого огромного глаза расположена огромная мозговая корка, которая может обнаружить мышь за несколько миль в любое время суток (при любой освещенности). Большая часть мозга марсианина состоит из зрительной коры и эти четыре подмозга имеют многочисленные связи, чтобы компенсировать неблагоприятные условия освещенности. Марсиане интенсивно обрабатывают изображение ландшафта в полуавтономных подмозгах, поэтому им на самом деле не требуется "внимание", как людям -- вместо этого они сосредоточены на переключении входов между своими "вниманиями".

Обнаружив мышку, марсианин должен подкрасться к ней. Это означает, что нужно преодолеть скалы. Это требует Разума. Вскоре после обретения Разума марсиане изобрели Великую Литературу. Ее выбивали на больших скалах с помощью каменных обломков. Она подчиняется правилам марсианской грамматики и использует Северный голос для эмоций, Южный голос для действия, Восточный голос для речи и Западный голос для обстоятельств. Мало что происходит на Марсе, поэтому наиболее близкий марсианский эквивалент нашего "Преступления и наказания" называется "Кто украл мою мышь?":

Emotion     Action         Speech            Circumstance
Grumpy      Sneak          Horrid Martian    Cold, Gloomy
Determined  Bash           Die! Die! Die!    Old Martian's Cave
Ashamed     Steal Vole                       Dead Martian

Эмоция      Действие       Речь              Обстоятельства
Сердитый    Подкрадывается Ужасный марсианин Холодно, мрачно
Непреклонно Бить           Умри! Умри! Умри! Пещера старого марсианина
Стыдно      Украсть мышь                     Мертвый марсианин

Захватывающе, не правда ли? Этот неожиданный пробел в Восточном голосе, сменяющий Южный голос -- непроизнесенное проклятие, очень реальное само по себе! Я утверждаю, что это помогает получить правильную структуру мозга...

В чем смысл этой Странной Истории? Хорошо, представим, что марсианский программист мог бы создать теорию взаимодействующих последовательных процессов Ч.Хоара (C.A.R. Hoare's Communicating Sequential Processes -- CSP). Их мозг (легко избегаем рода -- у марсиан 16 полов и для организации брачной ночи требуется десять лет) уже создан таким (hardwired), чтобы позволить им почувствовать сложные отношения между независимыми действиями, поэтому процессы, которые Хоар располагает линейно, используя последовательности символических преобразований и таким образом делая их понятными человеку, становятся непонятными марсианам.

Попытки разработать систему управления совместного человеко-марсианского космического корабля, в которой множество взаимодействующих последовательных процессов управляют двигателями, фотонными пушками и т.п. столкнутся с проблемами, напоминающими коммуникационный барьер между картостроителями и паковщиками, даже несмотря на то, что доказыватели теорем с помощью CSP могли бы предложить автоматические трансляторы на основе своих идей.

Дело в том, что сложность находится в глазу зрителя. Нам не требуется инопланетная философия, чтобы заметить различие между тем, как отдельные личности оценивают сложность, -- это полностью сфера мысленных карт. Когда мы открываем структуру, которая позволяет нам понять, что происходит, то мы можем понять истоки гораздо большего числа явлений с одного взгляда. Поразмышляйте над любой сложной ситуацией, в которой вам нужно разобраться, будь это палуба яхты или сцена любительского драматического театра. Когда вы впервые посмотрите на нее, она будет выглядеть как хаос из тросов, блоков, ящиков, трапов, железяк совершенно непонятного назначения. Когда вы получите картину, выяснив назначение каждого предмета, палуба, сцена и все что угодно кажется уже просторнее, аккуратнее, чем когда вы первый раз посмотрели на нее. Но там ничего не изменилось, изменились вы.

Ни один здравомыслящий шкипер или режиссер не стал бы пытаться действовать таким образом, чтобы любой самый зеленый новичок смог с первого раза понять, что происходит. Даже плавание по бухте или поднятие занавеса требуют некоторого навыка.

В программной индустрии метод рычага, коммуникационный барьер картостроитель/паковщик и языковая специализация маскируют этот момент. Метод рычага говорит, что преимущество, которое мы получаем перемещая числа вместо кирпичей, означает, что мы можем приложить усилия, чтобы простые числа, описывающие кирпичи, были представлены в доступной всем форме. Индустриальный и коммерческий контекст многих операций программирования подразумевает, что раз специалист организовал свою информацию, то ее сложность управляется сама собой, а, исходя из этого, прогресс кирпичей гарантирован. Все это так, и это вполне правильный подход к информации о кирпичах. Но когда мы подменяем информацией кирпичи, то получаем проблему. Мы не можем абстрагировать от большого безобразного кирпича к информационной "1". Конечно, мы можем абстрагировать, но каждый раз, когда мы делаем это, мы теряем важную информацию, которая позднее может сыграть с нами злую шутку. Мы не можем просто сказать, что специалист упорядочил свои данные, поскольку работа в наше время состоит в организации огромного потока данных, который сваливается на нас. Нам больше не нужны навыки оператора автопогрузчика, но нам необходимы новые навыки. И мы не можем управляться с представлением сложности просто требуя, чтобы представление было простым. Коммуникационный барьер между картостроителями и паковщиками делает обсуждение ситуации с такой неадекватной аналогией между информацией и кирпичами еще более сложным просто потому, что почти в каждом шаге логики кирпичей есть информационный аргумент, но вместо 1% управления и 99% полезной нагрузки, проблема менеджмента скорее в 90% управления и 10% полезной нагрузки. Это соотношение -- то, что отличает все эвристики управления кирпичами, и это то отношение, которое, к сожалению, задают паковщики. Они думают, что они распознали ситуацию, щеголяют пакетом знаний, аккуратным и документирующим все, и на этом останавливаются. Идея о том, что, может быть, они изобрели многоступенчатую ракету, которой никогда не оторваться от земли, поскольку двигатели слишком неэффективны, и понадобится гораздо больше менеджмента менеджмента, чтобы компенсировать недостаток искусности, очень тяжела для осознания теми, кто не обучен рисовать мысленные модели и видеть в них структуру. Наконец, существование специализированных языков (профессиональных жаргонов) способствует появлению такой возможности. Если бы все было так же просто, как SQL. Нужно помнить:

1. Это заняло 30 лет
2. Область применимости очень ограничена
3. Это требует большой вычислительной мощности процессоров

И вновь здесь возникает "ход конем". Что лучше: разработать действительно сложный код, послать его, и затем получить короткий ответ, или послать простой код и получить длинное сообщение. Каковы предположения о квалификации и опыте администратора базы данных? Насколько мы можем расширить их понимание в документации, чтобы мы могли использовать более "сложные" идиомы? Огромный switch()- обычно довольно ужасный способ управлять процессом, если только вы не пишете цикл обработки событий GUI, где мы все его предполагаем и ищем его.

Нет абсолютной меры "сложности". Это должно родиться в мозгу, в обсуждениях сложности алгоритмов и стиля кодирования и того, что выдают средства анализа сложности после графического представления системы, которое может оказаться очень полезным. Сложность в этих картинках (после того как систему упростили до необходимой достаточности) не есть Плохая Вещь -- это существо лежащей перед вами проблемы. Нам не следует пытаться избегать внутренней (присущей) сложности проблем. Это бесполезная стратегия, которая уводит нас от достижения абстрактного понимания, которое позволит нам упорядочить сложность.

Рецензии и анонсы

Конечно, есть еще одна цель -- в том, что рецензия также может выявить небольшие оплошности, которые необходимо поправить перед тем, как работу можно будет отдать заказчику. Это напоминает осмотр "Роллс-Ройса" и стирание пятнышек на капоте мягкой тряпочкой -- но это не превратит какую-нибудь колымагу в "Роллс-Ройс".

В программной индустрии у нас есть процессы, которые уделяют значительное внимание рецензиям, что само по себе либо тривиальная либо полицейская акция, но ничего не делают, чтобы обратить основное внимание команды и опыт группы на нахождение наилучшего способа сделать работу. Это приводит к рецензиям, на которые отдельные работники или подгруппы тратят свои лучшие силы, но которые оказываются откровенно плохими, особенно если за дело берутся неопытные программисты. Время на выполнение этой работы потрачено, поэтому если для решения задач, с которыми способна справиться сама операционная система (бесплатно), были выбраны какие-нибудь древние библиотеки процессов уровня приложений со сложными правилами инициализации, то на перепроектирование просто не остается времени. Членам группы рецензирования приходится сговариваться не замечать изъяны логики и сконцентрировать свои усилия на ритуальных предметах, касающихся просто стиля. Это ничего не дает для качества.

Решение, конечно, картостроительское. Мы должны принять, что программисты любят делать настоящую хорошую работу, если им дать шанс, и нужно инвестировать в помощь им, а не в их запугивание. Вместо того, чтобы тратить полдня на рецензирование, когда уже поздно что-то менять, следует проводить это время над анонсом (preview), в котором мы могли бы оценить условия и согласовать общее направление до того как сделана работа. В такой ситуации от работы по рецензированию можно просто отказаться, поскольку если уж получился "Роллс-Ройс", то финальное рецензирование нужно лишь для проверки, не осталось ли пятнышек на капоте.

Инспектирование кода и пошаговые проверки

Когда-то давно программы приходилось писать на специальных листах, которые передавались операторам для набивки перфокарт. Результат распечатывался для проверки, затем перфокарты загружались в компьютер. И все это имело смысл из-за необычайно высокой стоимости работы компилятора. И это была не просто стоимость работы и амортизации -- время цикла одного прогона могло составлять неделю. Поэтому было мудрым решением выработать привычку посидеть и проверить кодовые листы друг друга перед тем, как отправить их на перфорирование.

Сейчас у нас на столе мощные редакторы и процессоры, поэтому изначальные мотивы больше неприменимы, но нам по-прежнему нужно продолжать проверять наш код, чтобы можно было идентифицировать логические ошибки до того, как они уронят систему. Здесь заключается причина помрачения сознания. У некоторых организаций так же помрачено сознание, как у того IT менеджера, который недавно сказал, что работники должны выполнять инспектирование кода по листингу перед тем как его компилировать. Чтобы избежать неприятностей, у нас есть стадия проектирования для получения правильной большой картины и компилятор для обнаружения синтаксических ошибок. Ручной просмотр кода в поиске синтаксических ошибок не дает ничего полезного, а является очень дорогим и ненадежным методом поиска синтаксических ошибок, несмотря на то, что так делали всегда! Баланс изменился, и нам нужно свериться с нашими мысленными картами, как и во всем, что нам приходится делать в этой насыщенной информацией игре.

Хотя в большинстве организаций людям разрешают компилировать и тестировать код перед инспектированием, веточка омелы все еще висит над очагом. Почему это полдюжины людей вдруг вскочили, бросили свои навороченные браузеры классов, средства абстрактного моделирования, среды разработки с графическим интерфейсом и удалились с пачкой листинга на целый день, организация за организацией, день за днем? Пусть это делается на компьютере, чтобы можно было, например, запустить поиск и получить ответ на вопрос, всегда ли эта величина положительна.

Инспектирование кода очень дорогое удовольствие, и нам следует избавиться от него. Очень хороший способ сделать это (при наличии символического графического отладчика) -- разбить работу на две части. Сначала отдельный программист, который хорошо знаком со структурой и назначением кода, использует отладчик в пошаговом режиме и тестирует программу. Это может казаться очень трудоемким и малопродуктивным, но эффект потрясающий. Программа сама естественным образом отслеживает путь, который проверяет разработчик, а глаза разработчика фокусируются на каждом отдельном шаге логики. И не придется трассировать ошибочную часть, чтобы ее увидеть, поскольку ум работает гораздо быстрее пальца на кнопке мыши, и быстро выявляет такие вещи, если устремлен в правильном направлении. Может оказаться полезным распечатать листинг, разбить его горизонтальными линиями по функциям и блокам кода, и рисовать вертикальные линии на полях листинга по мере проверки. При этом используется знание разработчика, помогает машина, и для этого требуется один человек, хотя выявляется множество проблем. А полная групповая инспекция кода может затем сфокусироваться на вещах, которые может привнести свежая точка зрения, например обнаружение неявных предположений, которые могут оказаться неверными, по мере того, как разработчик объясняет логику.

Инспектирование кода, организованное таким образом и совмещенное с индивидуальной пошаговой проверкой имеет свое назначение, и маловероятно, что оно деградирует до маразма религиозных войн по поводу стиля комментариев, на которые сейчас тратят свое время многие высокооплачиваемые программисты.

Стандарты кодирования и руководства по стилю

Мы показали, что индустрия программирования часто пытается расположиться между двумя очень различными взглядами на мир. Паковщиков выдрессировали структурировать свои доводы и рассуждения вокруг идентификации ситуации с заученными ответами, а затем исполнения того действия, которое та предписывает. Их поведение в мире основано на том, чтобы делать правильные вещи. На работе им говорят, что делать. Картостроители стремятся получить общее понимание ситуации, применяя известные паттерны там, где они применимы, и создавая новые там, где их нет. Картостроители, если им задана цель, в своих действиях руководствуются своими картами. На работе они понимают проблему и находят оптимальное решение. Мы также увидели, что картостроительный подход -- это то, как создается новое программное обеспечение, и его нельзя создать паковкой.

Поэтому стандарты кодирования отражают частично мотивацию картостроителей, частично мотивацию паковщиков, и в результате цели создателей стандартов перепутываются. Проявляется коммуникационный барьер между картостроителями и паковщиками, поэтому картостроители рвут на себе волосы, поскольку паковщики растирают сложность, пока она не станет невидимой на каждой отдельной странице, цитируя Пакет Знаний 47684 (Ясность Это Хорошо) и в то же самое время вытирая ясность из работы.

Если мы примем, что картостроение и TQM -- основы хорошего программирования, и что суть картостроения и TQM - понимание и управление (контроль), мы можем посмотреть на цели и увидеть, что мы можем сделать для улучшения стандартов кодирования и руководств по стилю.

Сначала о ясности. Есть идея, что использование синтаксического богатства языка -- это Плохая Вещь, поскольку это "сложно". Ни когда составной синтаксис образует идиому. Ни даже когда эта идиома вводится и обсуждается в документации. И вообще не нужна ни при каких условиях. Когда Ньютон писал "Принципы" (Newton's Principia), то написал их словами, хотя мог использовать алгебраические символы, поскольку был сооткрывателем флюксий, или исчислений. В наше время мы решили, что в математике лучше иметь дело с алгебраической нотацией даже при описании. Сейчас то, что потребовало бы нескольких страниц текста, в алгебраической нотации займет всего страницу, и хотя при этом скорость чтения страницы снижается, общее время чтения стопки текста больше, поскольку в стопке текста гораздо труднее проследить мысль. Итак, следует ли нашим программам быть более похожими на прозу по концентрации сложности на страницу или на выражение, либо им следует быть ближе к математике? Мы предполагаем, что если человек -- новичок в языке, то лучше, если он сможет отчетливо увидеть всю структуру и тратить на каждую страницу несколько минут, чем читать каждую идиотскую строчку и не понимать, для чего это написано! Как часто нам приходится видеть напряженных людей, сидящих перед стопкой кода, не имеющих понятия, с чего начать, и думающих, что это их вина.

Второй момент -- соглашения. Прежде чем принять соглашение, убедитесь в том, что оно даст больше, чем будет стоить. Мы приводили ранее пример, в котором если кто-то не знает назначение переменной, то он ничего не получит от знания ее типа [тут идет речь о венгерской записи - С.К.]. Но это не просто вклад в перегрузку мозга соглашениями, которые, как предполагается, "хорошие" программисты должны хранить в виде пакетов знаний, что само по себе проблема. Дело еще и в том, что наличие слишком большого количества соглашений делает код некрасивым и даже уродливым. Если стремиться к красоте минимального кода, то этого сложнее достичь постоянно натыкаясь на обвешанных мусором уродцев типа gzw_upSaDaisies. Никогда не делайте того, что подавляет стремление команды создать великий продукт. Было место, где думали, что соглашения -- Хорошая Вещь. Несколько людей были назначены Создавать Правила, и они делали это должным образом. Один из них объявил, что длина имен переменных должна ограничиваться 31 символом. Очень разумно -- многие компиляторы могут различать имена не длиннее указанного. Другой объявил, что переменные, описанные в подсистеме, должны начинаться с трехбуквенного альфа-кода подсистемы. Любая переменная, даже если никто не использует ее глобально. (Еще один предложил помечать глобальные переменные.) Еще один произвел причудливую схему типов, параллельную собственным составным типам языка, и потребовал включения информации об этих типах в имена. Зачем -- мы не знаем. Еще один опубликовал список сокращений имен модулей кода, известных менеджеру конфигурации и сказал, что это тоже необходимо включить в каждое имя переменной. И т.д. Наступило настоящее веселье, когда оказалось, что все эти обязательные штучки плюс пометка типа "указатель на функцию, возвращающую указатель на запись" превысили 31 символ. Создатели Законов просто сказали, эта конструкция очень сложна и ее не следует использовать, хотя это было главным для архитектуры, и топтались вокруг описывания промежуточных переменных и приведения типов во время присваивания им значений, что совершенно не помогало ни ясности ни эффективности. Поэтому, наконец, пузырь лопнул и мы разработали некоторые прагматические стандарты, которые хорошо выглядели и говорили нам, как с помощью словаря проекта быстро образовать имя и некоторые разумные сокращения. Если посмотреть с точки зрения картостроитель/паковщик, мы видим, что ситуация развивалась подобным образом потому, что Создатели Законов были Объявителями Полезных Правил, что Хорошая Вещь, но цена, цена...

Третий момент -- о природе строительных кирпичей. Для целей сохранения хорошего порядка руководство по стилю, содержащее многослойный винегрет из соглашений об именовании, идиом и примеров модулей для разработчиков будет служить служить вам лучше, чем коллекция императивных (обязательных к исполнению) инструкций, ограничивающих способность программиста искать элегантность самостоятельно. Если вы не можете доверить команде самостоятельно решить, когда заключать блок в скобки, а когда нет, как вы можете доверить ей написать ваш суперпроект?

Четвертый момент -- об этих императивах. Есть некоторые средства, которые вообще не стоило изобретать, например scanf() и gets()в UNIX. Указания никогда не использовать их в разрабатываемом коде разумны. Но есть цели, которых просто невозможно безопасно достичь другим, лучшим путем. И всегда остается проблема баланса ясности. Мы рассмотрим два конкретных примера, из которых станет видно, что в Си все же существует хороший повод для использования goto -- хотя вам могли говорить, что таких поводов нет.

Вот первый, здесь нет другого способа. Представьте рекурсивный обход двоичного дерева:

void Walk(NODE *Node)
{
// Do whatever we came here to do...

// Shall we recurse left?
if(Node->Left) Walk(Node->Left);

// Shall we recurse right?
if(Node->Right) Walk(Node->Right);
}

Каждый шаг влево или вправо включает в себя открытие нового кадра стека, копирование аргумента в этот кадр стека, выполнение вызова и возврат. Для некоторых задач с многочисленной навигацией, но небольшой обработкой в узле, эти накладные расходы могут оказаться чрезмерными. Но посмотрите на такую мощную идиому, известную как устранение хвостовой рекурсии:

void Walk(NODE *Node)
{
Label:// Do whatever we came here to do...

// Shall we recurse left?
if(Node->Left) Walk(Node->Left);

// Shall we recurse right?
if(Node->Right)
{
// Tail recursion elimination used for efficiency
Node = Node->Right;
goto Label;
}
}

Второй пример касается чистоты стиля -- вообще нет необходимости применять язык ассемблера. Помните, что когда Дейкстра посчитал goto вредным, он имел в виду привычку использовать goto для организации управления в неструктурированном коде 60-х годов. Идея заключалась в том, что меньше используя goto мы могли бы улучшить ясность. Идея не состояла в жертвовании ясностью избегая goto любой ценой. Представьте программу, которой нужно открыть порт, инициализировать его, инициализировать модем, установить соединение, зарегистрироваться (logon) и загрузить файл (download). Если что-то не так, в любом месте, нам нужно вернуться обратно в самое начало. Доморощенный структуралист мог бы написать нечто вроде:

  BOOL Done = FALSE;

  while(!Done)
   {
    if(OpenPort())
     {
      if(InitPort())
       {
        if(InitModem())
         {
          if(SetupConnection())
           {
            if(Logon())
             {
              if(Fetch())
               {
                Done = TRUE; // Ouch! Hit the right hand side!
               }
             }
           }
         }
       }
     }
   }

Что нам кажется просто глупым. Есть более понятная альтернатива, использующая то, что оператор && прекращается сразу, как только встречается выражение, принимающее значение FALSE -- "неправильное использование" языка, обычно запрещаемое в большинстве стандартов кодирования:

while(!(OpenPort()&&
        InitPort()&&
        InitModem()&&
        SetupConnection()&&
        Logon()&&
        Fetch()));

Здесь все ясно и удобно, поскольку мы можем инкапсулировать каждый шаг в функцию. Проблема в коде такого рода заключается в том, что требуется правильно сделать целый ряд ужасных вещей, например инициализацию строк и т.п., и чтобы работать с таким кодом, нужно выполнить его в очень похожем на скрипт виде. Например, так:

 Start:  if(!OpenPort())goto Start;
         if(!InitPort())goto Start;
         if(!InitModem())goto Start;
         if(!SetupConnection())goto Start;
         if(!Logon())goto Start;
         if(!Fetch())goto Start;

Это в точности то, что позволяют нам делать специализированные скриптовые языки, разработанные для такого вида работ!

Не забывайте, если вы хотите, чтобы предмет вашего обожания понял ваше любовное письмо, вы не позволите педантизму правописания и грамматики исказить письмо, а если вы хотите, чтобы ваши коллеги поняли вашу программу, не перекручивайте ее структуру во имя "чистоты".

Значимые метрики

Имеется три мотива коллекционирования чисел. Все они ценные, но всегда важно понимать, в чем состоит наше намерение. Их три:

Описательная наука

Сюда относятся получение и коллекционирование данных о предмете, чтобы увидеть, можно ли найти какие-либо интересные свойства данных. При этом не нужно знать, что ожидают найти. Нецензурированные сырые данные -- источник всего. Современная этимология в огромном долгу перед леди времен Виктории и Эдварда, которые проводили свое время в создании очень детальных акварелей каждой бабочки или насекомого, которых они только могли найти. Уже стало традицией, что действительно интересные кометы одновременно открываются профессионалами и астрономами-любителями. Наша дисциплина пострадала от непродуманного переноса "метрик" массового производства на интеллектуальную, трудоемкую деятельность. Если мы хотим построить аналогии с фабриками, то нам нужно задать вопрос о том, что оптимизирует сложные человеческие факторы в нашем производстве. Нам нужно проводить больше времени у истоков. Например, много ли дает знание того, что проверка потерпела неудачу в коде, написанном летом, когда есть много других вещей, которые мы могли бы сделать вместо того, чтобы поставить время проверки? Можно заложить окна кирпичом или сезонный фактор в планы работы предприятия, чтобы максимизировать качество. Что есть индикатор качества? Внутренние или внешние отчеты об ошибках на одну функцию? Число строк кода на одну функцию?

Экспериментальная наука

Сюда относится внесение изменений в иным способом управляемую среду, чтобы посмотреть, получается ли тот результат, который ожидается. Это позволяет нам проверять и улучшать нашу мысленную карту рабочего места. Это очень легко делать на массовом производстве, и очень трудно в программной инженерии, где время цикла может составлять месяцы, может меняться состав команды и ни одна работа не похожа на другую в точности. Можно также нанять хорошего статистика с реальным пониманием искусства программирования, или поискать настоящего большого победителя, который издает шум. Мы знаем, что есть большие победители, поскольку существуют хакеры. Эта работа делалась, чтобы указать профессионалам области для исследования, где прячутся большие победители.

Кибернетическая технология

Это область, где мы действительно знаем, что мы делаем. Перед тем как измерить, мы знаем, как мы будем это интерпретировать, и какую переменную мы будем подстраивать с помощью записываемого значения. Если программная инженерия на самом деле сидит в луже, то это то, что нам следует делать. Но, к сожалению не делаем. Эта область настолько сложна, что, вероятно, никогда и не будем делать, но мы можем разработать некоторые очень хорошие эвристики. Мы должны принимать во внимание, что культура паковщиков вынуждена прикидываться, что мы уже все полностью контролируем, но это не должно останавливать нас на пути к достижению лучшего частичного контроля, окружая таинственностью наши действия и интерпретацию той статистики, которую мы можем получить.

С помощью метрик, как и со всем остальным, мы ничего не сможем сделать, отвергая нашу ответственность в пользу процедуры.

Надежда на инструменты

Паковщики любят большие дорогие инструменты со сложным интерфейсом и неимоверно сложным внутренним состоянием. Они обещают делать все и требуют недель на установку и настройку. В них содержится множество сложных технологий. Все эксперименты заканчиваются плачевно. Среди шума легко потерять этот замалчиваемый глянцевыми рекламными проспектами факт. Программирование - это операция по обработке данных, которую этот продукт автоматизирует для вас, поэтому вы можете носить галстук, много улыбаться и быть "профессионалом" -- вот что написано в рекламе.

Картостроители не рассматривают инструменты как копиры, они рассматривают их как протезы ума. Они -- мыслительный эквивалент Рипли из фильма "Чужие" (Ripley in Aliens), взятой в рубку космического корабля, чтобы победить главное чудовище. Картостроители оставляют за собой ответственность за все и используют инструменты для расширения своего кругозора и силы мысли. Картостроители не любят помещать все свои штучки в один инструмент, где их другой и не найдет. Им нравятся коллекции инструментов и чтобы ввод/вывод был текстовым и анализируемым (parseable), так чтобы они могли объединять (соединять) инструменты вместе.

Картостроители считают разумным писать небольшие программы на лету, чтобы манипулировать исходным текстом. Они отдают себе полный отчет в том, что делают хорошо они, а что хорошо делают компьютеры, используя свои собственные суждения, когда проверяют каждый вызов, скажем, функции, чье определение они изменяют, а компьютер гарантирует, что они проверили каждое появление вызова функции в тексте.

Имеются великолепные инструменты картостроителя -- браузеры, инструменты восстановления исходного текста (reverse engineering - дизассемблеры), даже некоторые "интегрированные среды разработки" (IDE). Однако, стоит держать в уме, чего можно достичь на большинстве систем просто с помощью нескольких скриптов и системного редактора. Одна команда пришла в волнение, когда им показали инструменты, которые давали им все возможности для просмотра и средства получения перекрестных ссылок. Но отличия между этими инструментами и пучком скриптов, которые у них уже были, и на написание которых понадобилось одно утро заключались в том, что:

1. Инструменты нельзя было модифицировать.
2. Инструменты стоили 20,000 фунтов стерлингов плюс 5,000 фунтов стерлингов за рабочее место.
3. Инструменты требовали несколько недель на установку и настройку.
4. Инструменты были с графическим интерфейсом.

Структуры программы - структуры проблемы

Одна из наигрустнейших вещей -- позволить молодым разработчикам начать работу с пошагового подхода, который позволяет им начать создание программы, а затем по мере работы знакомить их с идиомами, позволяющими отобразить проблему на язык и подход. Основной момент в том, что используемые ими языки и подходы предназначаются для отражения предметных областей. С большим удивлением наблюдаешь, как они начинают рассматривать и описывать проблемы в терминах программных структур. Черта, разделяющая хороший способ описания проблемы и хороший способ ее решения, размыта, а использование объектных подходов и языков максимизируют это размытие.

Но как раз в момент, когда они могут стать умелыми и изобретательными, эти разработчики начинают чувствовать себя виноватыми, поскольку им следует "видеть проблему, а не решение". Поэтому они начинают своеобразный спектакль, где они утверждают, что не могут видеть сути вещи, о которой они говорят. Если перед ними поставлена специфическая цель, например обеспечение независимости от реализации, этот маневр может быть проделан с большой ловкостью, поскольку они точно знают, что они не знают и это становится упражнением в строгости, но если они просто стараются быть глупее, чем они есть на самом деле, когда они собираются остановиться?

Если ты хороший, то ты просто находка для своей организации, поскольку можешь сжато изложить, что решение Y хорошо для проблемы X и почему, следующий вопрос, пожалуйста!

Это не преступление -- быть умелым и квалифицированным.

Разбор полетов

Чтобы понять, что же самое важное в разборе полетов, мы можем посмотреть, как картостроитель делает то же самое, но под другим названием, в выявлении требований.

Представим себе транспортную фирму, которая по своей политике классификации традиционно разделяет все работы на сельские и городские. Деление на сельские и городские может хорошо работать в каждом аспекте бизнес-процесса. Когда инженер-программист начинает изучать требования для новой системы, очень важно, чтобы он посмотрел на закономерности потока данных, и не растерялся от постоянного упоминания заказчиком о сельском и городском, что не влияет на большинство требований, чтобы не внести в разработку удвоенную сложность.

Урок в том, что необходимо видеть то, что есть, а не то, что, как тебе говорят, ты должен увидеть. Это значит, что ты должен отстранится от того, как видит систему заказчик.

При выполнении разбора полетов на рабочем месте, важно видеть то, что действительно происходит, а не выражать явления на языке процесса. На автозаводе добавление резинового улавливателя к конвейеру может предотвратить повреждение деталей, но мы редко владеем всеми элементами ситуации, как в случае деталей на сборочной линии. Если явления всегда выражаются в терминах процесса, то наиболее вероятное заключение будет состоять в том, что козел отпущения не смог отследить процесс, который служит двоякой цели паковщиков: уклонению от ответственности и празднованию совершенства процесса.

На самом деле, источники проблем можно классифицировать с точки зрения вовлеченности в процесс как:

Несвязанные

В течение месяца команду косит куриный сифилис. Мы ничего не можем с этим поделать изменяя процесс, но, вероятно, мы можем собрать некоторые интересные наблюдения для передачи руководству -- о недостатках управления рисками.

Операционные

Заказ нужно было ввести в систему, но этого не произошло. Обычно это рассматривается как отдельная проблема, на самом деле редко возникающая. Даже когда она возникает, предположение паковщика о недобросовестности клерка и закрытие таким образом проблемы неверно, поскольку на самом деле не выявлена причина. Вероятно, клерк был плохо обучен. Вероятно, процесс очень сложный. Вопрос -- почему не введен заказ. Эта проблема может иногда быть решена, если перевернуть вверх дном описание процесса, но обычно все сводится к вопросам морали или заинтересованности в работе. Т.е. к социологическим эффектам, которые сильны на рабочем месте, но не включены в процесс.

Эргономические

В принципе, с процессом все в порядке, но реализация нежизнеспособная. Клерку приходится также продавать за наличные, а постоянное отвлечение влияет на аккуратность ввода данных. Оставьте определение процесса таким как есть, но добавьте немного здравого смысла в реализацию.

Процедурные

Процесс плохо определен. Потребители заказывают комплектующие на основании накладных, которые мы получаем от наших поставщиков, поэтому потребители платят за комплектующие, которые нам еще не доставлены, и получают сбой системы. Измените процесс.

Уменьшение сложности и последовательное ужимание

Огромные глыбы затмения всегда ходят парой, одна для сгибания вещей, другая для их разгибания. Это распространяется на выявление требований, когда у пользователя обычно появляется желание воспроизвести функциональность существующей системы, включая процедурные следствия ограничений существующей системы и ее решения! Иногда это называют "деградирующей практикой".

Проблема, возникающая вместе с объектными библиотеками, состоит в том, что объекты очень хорошо инкапсулируют (скрывают) свою реализацию. Это позволяет нам использовать иерархии классов на самом деле ничего не зная о их содержимом. Поэтому приходится продираться через несколько слоев классов, каждый из которых (возьмем пример из Географических Информационных Систем -- Geographical Information Systems) имеет дело с координатной системой, просто для того, чтобы поставить значок на карте. Никаких проблем не возникает до тех пор, пока мы впервые не попытаемся поставить несколько сот значков, и обнаружим, что "простое присваивание", которым мы так восхищались, требует столько вычислительной мощности, что для перерисовки экрана нужно полчаса.

Проект, который регулярно не проверяет свою иерархию классов, чтобы гарантировать, что внутренние представления естественны и стандартны, и что дизайн соответствует встречающимся на практике ситуациям, может неожиданно оказаться по горло в ... воде из-за скрытой цены повторного использования.

Как всегда, самое лучшее оружие от распухания -- это концептуальная целостность, достигаемая сравнением мысленных моделей проекта.

Бесконечная деградация "программных архитектур"

Как картостроители, мы можем видеть, что произошло с этим образчиком тупого Профессионализма и Следования Процедуре паковщиков. Команда извлекла не тот пакет знаний и использовала хорошо продуманный и замечательно автоматизированный подход и язык в совершенно неправильном контексте. Подход Шлера-Меллора предназначен для задания функционирования прикладных программ, а не для системного программирования. Говоря простым языком, они не смогли увидеть, что классификация проблемы была проведена неправильно, поскольку у них не было здравого смысла, что есть результат недостатка морали или врожденного идиотизма. Мы предпочли бы сказать, что они были принуждены думать, что им нельзя думать непосредственно о работе, но сначала все смести и найти костыль. Потом они могли видеть проблему только через подход, даже если он плохо соответствовал. Затем подход уровня приложений представил их проблему на прикладном языке. Поэтому им в голову не приходило подумать, какого сорта программу они пишут, и заметить, что это системная оболочка, а не прикладная программа. Для паковщиков Профессионализм всегда означает взять зубную щетку и палочки для еды в руку и не замечать, что зубная щетка попала в нос, хотя все в полном соответствии с церемонией!

По мере того, как все становилось все более абсурдным, росло напряжение и команда все настойчивее обороняла свой Профессионализм. Один раз на встрече некто, ожидая хотя бы немного прагматизма, представился как "программист компьютеров" (computer programmer). Результат был замечательный. Вся команда глядя в пол бубнила под нос "Программный Инженер... Компьютерный Ученый..." (Software Engineer... Computer Scientist...), как будто тот совершил значительную социальную ошибку. Два члена команды позднее объясняли, что они не нашли создание "просто кода" интересным, и их Профессиональный Интерес заключался в Применении Процесса.

Очень тяжело заниматься системным программированием применяя некие лежащие перед тобой инструкции к компьютеру. Это ведет к стрессу, поскольку невозможно. Поэтому очень важно многословно демонстрировать свой Профессионализм руководству, чтобы никто не смог отделить зерна от плевел в этом вечном хаосе.

Вы не сможете писать компьютерные программы, если ваша стратегия состоит в замысловатой игре по передаче пакетов. Даже если придерживаться характерной стратегии паковщиков передавать документ соседу слева "для рецензии". Менеджер проекта, который пишет описание задачи, показывая входы и выходы задачи, часто может держать такие вещи под контролем, но только в том случае, если действия соответствуют атомам познания проекта и хорошо разбиты на части и при условии, что выходы на самом деле ближе к обработчику, либо непосредственно, либо путем информирования другой стороны, чем входы.

Картостроители тоже могут извлечь интересный урок из подобных историй. Нужно быть предельно осторожным, включаясь в игры по функциональной передаче пакетов. Сложность никуда не исчезает, и функциональность не появляется из ничего. Сложность может быть выражена более просто, если копнуть глубже. Ты узнаешь, когда ты этого добился. Ее можно также избежать, удалив часть сложности. Ты также узнаешь, когда ты этого добился. Когда показалось, что огромная глыба неуклюжести куда-то пропала, вероятно ты просто переместил ее куда-то в другое место своей структуры. И это хорошо, поскольку когда ты обнаружишь ее вновь, то ты получишь две точки зрения на ту же проблему, а это может привести к большим открытиям. Но не питайте привязанность к какому-то решению, которое создает видимость, что вся сложность магически исчезает -- она просто неожиданно проявится в другом месте и испортит весь день. Это проявляется на любом уровне, начиная с выявления требований и заканчивая отладкой. Ошибки никуда не деваются. Те ошибки, которые появились, а потом неожиданно исчезли сами собой -- самые коварные ошибки. Возьми старую реализацию, найди их и убедись, что таких же ошибок нет в последней реализации.

В качестве практического примера того, что функциональность не появляется по мановению волшебной палочки, рассмотрим проблему атомарности (atomicity). В многозадачных системах многие процессы исполняются без возможности управления временем приостановки, чтобы дать шанс выполниться другим процессам. Иногда двум процессам требуется координация, например для управления периферийными устройствами. Проблема в том, что один из процессов может обнаружить, что периферийное устройство свободно и сделать пометку о его захвате. Но в промежутке между этими двумя событиями второй процесс тоже может сделать проверку и обнаружить, что устройство свободно и тоже начнет делать пометку о захвате. Один процесс просто перепишет пометку другого и оба будут пытаться получить доступ к периферийному устройству одновременно. Не имеет значения, как это организуется в пользовательских процессах, невозможно совместить проверку и установку как единую, "атомарную" операцию, независимо от заумности пользовательского процесса. Ее можно инкапсулировать в функцию GetLock(), но она все равно должна добыть атомарность из операционной системы. Если процессор поддерживает многозадачность на уровне железа, как большинство современных процессоров, нам понадобится атомарная операция, содержащаяся в наборе инструкций, такая как инструкция TAS в процессорах серии 68000 фирмы Motorola.

Ничего этого нельзя увидеть предполагая, что нельзя переходить на использование расслоения или применять специализированные языки. Действительно, если некто полагается на специфический код операции просто для захвата принтера, то, по-большому счету, необходимо разбиение на слои! Это просто означает, что для достижения максимального упрощения мы используем оптимальный уровень специализации -- мы не делегируем невозможное призрачным ящикам и не основываем дизайн на ложных предпосылках.

Аудит качества

В обычной модели паковщика аудит -- это суровое испытание. По мере приближения аудита менеджеры работают с мрачным предчувствием, работники стремятся сбежать в отпуск или в командировку, либо прикидываются больными, лишь бы избежать аудита. Когда аудиторы набрасываются как коршуны, они смотрят на членов команды как на врагов, и принуждают их к подразумеваемому подтверждению совершенства процесса и того, что все недостатки, которые они обнаружат, - нарушения, совершенные людьми. Отдельные работники становятся мальчиками для битья, несущими наказание за ошибки организации, которые они не контролируют. Это классическая ситуация, заставляющая людей глотать успокоительное перед приходом на работу. Нет сомнения, что это модель, не смотря на то, что ее редко так характеризуют, поскольку стандартное для менеджеров "Краткое руководство для погонщика" (Bogeyman Briefing) включает советы типа: "Не выдавай информацию добровольно. Формулируй кратко. Если тебя спрашивают, где план управления проектом, скажи, что в Хранилище (Registry)". Адвокат должен давать похожие советы клиенту, подвергаемому перекрестному допросу!

В ISO 9001 нет абсолютно ничего , что требовало бы оправдать ритуал такого вот пути совершенствования. У нас вообще нет проблем с ISO 9001. В действительности мы говорим, что разговор о "следовании ISO 9001" в то время, когда мы даже не способны применять с положительной мотивацией сам ISO 9001, превращает ту же самую старую глупость в еще один "радикально новый прорыв в науке менеджмента". Ну, а что думает об аудите качества команда счастливых картостроителей?

Во-первых, объектом пристального внимания однозначно должен стать процесс сам по себе. Мы должны оказать любезность работникам, предполагая, что они делают свое дело добросовестно, поскольку это всегда так, даже когда их держат за полных идиотов. Мы, таким образом, предполагаем, что любая проблема, по умолчанию, -- это системный просчет процесса. Нехорошо сваливать повторяющиеся крушения самолетов на "ошибки пилота" -- очевидно, что нуждается в перепроектировании эргономика кабины.

Во-вторых, выполняемые аудиторами сравнения, должны проводится между возможностями процесса и тем, что требует от пользователей бизнес. Одна из худших вещей, возникающая от враждебного аудита, -- это то, что разногласия при определенных обстоятельствах могут легко вылиться в оргвыводы. Например, большинство процессов содержат пункт, говорящий, что в записях у кадровиков должны делаться отметки о прохождении обучения. Это вполне соответствует полуквалифицированной работе, когда рабочие могут получать "билетики", позволяющие им выполнять специфические задачи. В транспортном отделе часто требуется получать сертификаты из-за законов, и там проблема немного другая. В программирующей команде формальные курсы обучения дают очень мало по сравнению с навыком, получаемым в команде, поскольку почти никогда не имеют отношения к делу. Повышение квалификации происходит либо на работе, либо за счет свободного времени работника. Многие программисты проводят по нескольку сотен часов в год за самообучением дома. Авторы основанных на "или иначе" процессах должны помнить, что наниматель даже не смеет потребовать от работника разглашения, что же он изучает дома, поэтому не стоит грубить ему, уходя от вопроса, поскольку менеджерам проектов действительно нужна эта информация и им приходится спрашивать вежливо. Так что проверка бессловесной покорности глобальному механизму бесполезна по сути и приведет только к спорам об интерперетации. Вместо этого аудитор должен оценить локальные потребности и удостовериться в применимости процесса в свете этих потребностей.

В-третьих, аудитора нужно рассматривать как коллегу по бизнесу со своим положительным вкладом в работу. Эти люди видят сотни потребностей бизнеса и картотек, автоматизированных и ручных. Если бы глупейшая война между проверяющим и проверяемыми смогла превратиться в совместную критику процесса, проверяемые получили бы возможность открыто говорить о своих проблемах, вместо игры в молчанку, как это советует большинство менеджеров. Только тогда, когда они знают, в чем заключаются настоящие проблемы, аудиторы смогут покопаться в обширном опыте и предложить решения, которые, как они видели, срабатывали у других.

Аудиторам качества не следует быть счетчиками зерна, единственный положительный вклад которых заключается во внедрении изысканных ритуалов для компенсации неестественной сложности процесса. Их роль должна идти гораздо дальше. Роберт Хайнлайн (Robert Heinlein) сказал, что цивилизация строится на библиотечной науке, а аудиторы качества -- это современные библиотечные ученые инженерной индустрии. Они могут сказать нам, как дешевле всего сохранить данные так, чтобы мы смогли найти их позднее, при условии, что мы знаем что ищем.

Для контактов:

Перевод на русский язык: Prog.Stone progstone@yandex.ru

Русский сайт Programmers' Stone / Reciprocality : progstone.narod.ru или progstone.narod.ru