Сергей Тарасов - Дефрагментация мозга. Софтостроение изнутри

• Название: Дефрагментация мозга. Софтостроение изнутри
• Автор: Сергей Тарасов
• Жанр: Программы
• Год: 2013
• ISBN: 978-5-496-00606-4

Эта книга для тех, кто давно связан с разработкой программного обеспечения. Или для тех, кто еще думает выбрать программирование своей профессией. Или для тех, кто просто привык думать и размышлять о происходящем в мире информационных технологий.

Не секрет, что основная масса софтостроения сосредоточена в секторе так называемой корпоративной разработки: от комплексных информационных систем предприятия до отдельных приложений. Поэтому немалая часть сюжетов касается именно Enterprise Programming.

Из текста вы вряд ли узнаете, как правильно склеивать многоэтажные постройки из готовых компонентов в гетерогенной среде, проектировать интерфейсы, синхронизировать процессы или писать эффективные запросы к базам данных. Подобные темы будут лишь фоном для рассказа о софтостроительной «кухне». При определенной доле любопытства вы сможете убедиться, что новое – это хорошо забытое старое, узнать, как устроены некоторые сложные системы, когда следует применять разные технологии, почему специалистам в информатике надо особенно тщательно фильтровать поступающую из множества источников информацию, и многое другое, что вы, возможно, еще не знали или уже знаете, но с другой стороны.

В книге мне хотелось показать наш софтостроительный мир разработки корпоративных информационных систем не с парадного фасада описаний программных сред, подходов и технологий, а изнутри. Насколько это получилось – судить читателю.

---

Вечером в почтовый ящик падает анкета «Контрабаса» для соискателя на 10 (!) страницах. Я тут же ее закрыл, письмо переместил в корзину.

Ещё через пару недель позвонила не просто мадемуазелька, а уже целая мадам. Из той же конторы, но из другого подразделения. После фраз о том, как много у них вакансий по моему профилю и приглашения на интервью, пришлось отвечать, что прийти я смогу только для разговора по конкретной вакансии, а не по их множеству. Мадам несколько впала в ступор и в течение пары минут переспрашивала и объясняла, что у них вот такая процедура найма и никак иначе нельзя. Мне было очень жаль, но раз такая процедура найма – тем хуже для найма.

Третий акт интермедии произошёл уже после того, как я нашёл себе небольшую контору человеческого размера из бывших писателей программ в школьных кружках и вышел на работу. Оказалось, что «Контрабас» с малопонятными целями умудрился купить мою новую контору.

В конце концов, по сумме обстоятельств я стал сотрудником «Контрабаса», избежав заполнения 10-страничной анкеты и нескольких раундов интервью, из которых смысл имеет только один – с непосредственным начальником или напарниками, но остальные можно не пройти по совершенно не зависящим от тебя причинам. Например, много лет назад я по неопытности пытался объяснить мадемуазельке из фирмы-посредника разницу между SQL и PL/SQL, потому что это было важно для данной вакансии. А она только улыбалась. Но по итогам выдала моему агенту заключение: «Не могу рекомендовать вашего инженера клиенту, он был со мной очень холоден. .» Я не шучу, формулировка была именно такой.

Коллеги, не будьте холодны с мадемуазельками-ассистентками из кадровых служб! Уважайте их заслуженное право на какую-то деятельность после с трудом законченной средней школы и курсов.

Технологии

Никогда не догоняйте
устремившихся вперёд.
Через пять минут, ругаясь,
Побегут они обратно,
И тогда, толпу возглавив,
Вы помчитесь впереди.

Г. Остер

Термин «гуглизация» (googlization) не случайно созвучен с другим, с глобализацией. И если глобализация систематично уничтожает закрытые экономики, то «гуглизация» нивелирует энциклопедические знания. Пространство практического применения эрудита сузилось до рамок игры «Что? Где? Когда?». Доступность информации снизила ее значимость, ценность стали представлять не сами сведения из статей энциклопедии, а владение технологиями.

Часть пролетариата умственного труда, способная хранить и воспроизводить технологии, превратилась в «когнитариат». Появился термин «индустриальная археология», касающийся реинжиниринга[16] систем в промышленной эксплуатации, принципы и технологии работы которых неизвестны никому из обслуживающего их персонала.

Технологии в аппаратном обеспечении, «железе», подчинены законам физики, что делает их развитие предсказуемым с достаточной долей достоверности. Зная, какие работы ведутся в лабораториях, можно предугадывать потолок их развития и предполагать сроки готовности к практическому использованию. Например, сейчас в активной фазе находятся прикладные исследования по созданию масштабируемой технологии проектирования и производства устройств, способных заменить нынешние полупроводниковые схемы. Вывод: через десятилетие мир вычислительных устройств изменится.

В противоположность этому, мир программных технологий основан на математических и лингвистических моделях и подчинён законам ведения бизнеса. Крупные капиталовложения, сделанные в существующие средства разработки, инфраструктуру и обучение пользователей, должны окупаться независимо от значения синуса в военное время, релятивистских поправок и элементной базы ЭВМ. Вывод: радикальных изменений в софтостроительной сфере ожидать не следует, ситуация находится под чутким контролем крупных корпораций и развивается эволюционно.

Тем не менее в софтостроении, даже кустарном и далёком от индустриализации, технологии составляют основу. О них мы и поговорим.

Можно ли конструировать программы как аппаратуру?

Для развития аппаратной части определяющими являются физические законы, а основой индустриализации в производстве «железа» стали проектирование и сборка устройств из стандартизованных компонентов.

Конечно, в софтостроении тоже имеются относительно стандартные подсистемы: операционные среды, базы данных, веб-серверы, программируемые терминалы и тому подобное. Однако их масштаб соответствует не компоненту в устройстве, а достаточно сложной аппаратной подсистеме вроде маршрутизатора или сервера.

Возможность собирать изделия из «кубиков» стала предметом зависти софтостроителей, вылившейся в итоге в компонентный подход к разработке. Панацеи, разумеется, не получилось, несмотря на серьёзный вклад технологии в повторное использование «кубиков», оказавшихся скорее серыми ящиками с малопонятной начинкой. Но появился целый рынок, где писатели компонентов предлагают свои изделия «компонентокидателям» – это жаргонное слово возникло в среде наиболее массового применения компонентов, где их выбирают на палитре мышкой и, протаскивая, кидают[17] на разрабатываемую экранную форму.

Для аппаратуры используется модель конечного автомата. Во-первых, она обеспечивает полноту тестирования. Во-вторых, компонент работает с заданной тактовой частотой, то есть обеспечивает на выходе сигнал за определённый интервал времени. В-третьих, внешних характеристик (состояний) у микросхемы примерно два в степени количества «ножек», что на порядки меньше, чем у программных «кубиков». В-четвёртых, высокая степень стандартизации даёт возможность заменить компоненты одного производителя на другие, избежав сколько-нибудь значительных модификаций проекта.

В софтостроении использовать конечно-автоматную модель для программного компонента можно при двух основных условиях:

• Программисту не забыли объяснить эту теорию ещё в вузе (см. выше про «Круговорот»).

• Количество состояний обозримо: они, как и переходы, достаточно легко определяются и формализуются.

Второй пункт более важен. На практике количество состояний даже несложного модуля запредельно велико, поэтому программист использует их объединения в группы и применяет различные эвристики для обеспечения желаемого результата на выходе при заданном входе.

Возьмём относительно простой пример: компонент, конвертирующий сумму из одной валюты в другую.

Из элементов стандартизации точно присутствуют коды валют по ISO 4217[18] и, частично, список служб, к которым компонент может обращаться (см., например, каталог служб Financial API). Интерфейс самого компонента не стандартизован, для возможной его замены в будущем без последующей структурной перекройки вашего приложения потребуется обернуть компонент в адаптер (привет, шаблоны!). Это поможет избежать реструктуризации при замене, но не гарантирует работоспособность на том же входном наборе.

Теперь оценим количество состояний, которые необходимо охватить для полноты модульного тестирования, раз уж мы следуем логике разработки «железа». ISO 4217 даёт список из 164 валют. Предположим, что наши входные данные:

• имеют только два знака после запятой;

• значения положительные;

• максимальная величина – 1 миллион;

• дата конвертации всегда текущая;

• мы используем только 10 валют из 164.

Несложный комбинаторный подсчёт показывает, что даже такой сильно урезанный входной набор характеризуется количеством размещений из 10 по 2, помноженным на 100 миллионов входных значений (1 миллион с шагом 0,01):

102 × 100 000 000 = 10 000 000 000.

То есть для обеспечения полноты тестирования нашего входного набора потребуется 10 миллиардов проверок! Сравните, например, с микросхемой дешифратора, преобразующего входное 4-разрядное двоичное значение в сигнал на одном из 16 выходов. Входных наборов будет всего 16, а таблица истинности состоит из 162 = 256 значений.

На практике программист применит допустимую эвристику и будет тестировать, например, только несколько значений (один миллион, ноль, случайная величина из диапазона) для нескольких типовых конвертаций из 100 возможных, дополнительно проверяя допустимую точность значений на входе. При этом формальный показатель покрытия модульными тестами по-прежнему будет 100 %…

Но это ещё не всё. Микросхема работает с заданной тактовой частотой. Если, например, частота равна 1 МГц, то подав на вход набор значений, вы гарантированно через одну микросекунду получите результат на выходе.

Если же вы подадите набор значений на вход нашего компонента, то время отклика будет неопределённым. Может быть, программа отработает за секунду.

Может быть, зависнет навечно, если не предусмотрен тайм-аут. А если несколько параллельных запросов?