Текст книги "Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста"
Автор книги: Питер Сейбел
сообщить о нарушении
Текущая страница: 14 (всего у книги 41 страниц) [доступный отрывок для чтения: 15 страниц]
Думаю, посыл здесь правильный, но выводы ошибочные. Да, студентам нужно изучать низкоуровневые языки, и даже язык ассемблера, и даже устройство чипов. Правда, чипы сейчас превратились в невероятно сложных чудовищ и теряют в производительности именно из-за своей сложности. Но знание того, что происходит на низших уровнях системы, сильно облегчает высокоуровневое программирование.
И я считаю, что все это важно изучать. Но это не значит, что надо начинать с такого низкоуровневого языка, как Си! Зачем студентам, только-только приступающим к программированию, сталкиваться с переполнением буфера, ручным выделением памяти и тому подобным?
Мы с Джеймсом Гослингом однажды обсуждали появление Java, и он сказал: «Время от времени нужно нажимать кнопку перезагрузки. Это едва ли не самое прекрасное, что может случиться». Обычно вам приходится поддерживать совместимость со старыми программами, но иногда – нет, и это здорово. Но к сожалению, как это случилось с Java, проходит десятилетие – и ваша система сама становится проблемой для других.
Сейбел: Значит ли это, что язык Java уже немного устарел и что он быстро усложняется, но при этом совершенствуется куда медленнее?
Блох: Очень непростой вопрос. Например, Java 5 вышел намного более сложным, чем мы хотели. Я даже не представлял, насколько обобщенные типы и особенно символы подстановки[56]56
Обобщенные типы и символы подстановки часто упоминаются как «generics» и «wildcards». -Прим. науч.ред.
[Закрыть] усложнят язык. Надо отдать должное Грэму Гамильтону – он понял все это в свое время, а я нет.
Интересно, что он годами боролся за невключение обобщенных типов в язык. Но понятие вариативности – которая и лежит в основе символов подстановки – вошло в моду в то время, когда мы старались не снабжать Java обобщенными типами. Если бы они появились раньше и без всякой вариативности, мы бы теперь имели более простой и легкий в работе язык.
При всем том от символов подстановки есть реальная польза. Есть глубокая несовместимость между методом выделения подтипов и обобщенными типами, и символы подстановки позволяют во многом ее нивелировать. Но это достигается ценой переусложнения. Некоторые считают наилучшим решением вариативность на стороне объявления, в противоположность таковой на стороне использования, но я не сильно уверен.
Нельзя твердо судить о чем-то, если это не было использовано многими программистами в реальной рабочей обстановке. Есть языки, хорошо работающие в своей узкой области, и некоторые говорят о них: «Отличный язык, жаль, что им пользуется так мало народа». Иногда, однако, для этого есть веские причины. Надеюсь, какой-нибудь язык, где используется вариативность при объявлении, к примеру Scala или С# 4.0, ответит на этот вопрос раз и навсегда.
Сейбел: Что же дало импульс к появлению обобщенных типов?
Блох: Как часто бывает с идеями, которые на практике оказываются хуже, чем в теории, мы верили собственным заявлениям для прессы. Я представлял себе это так: почти все коллекции у нас однородны – список строк, хеш строк на целые числа и так далее. Но по умолчанию они создаются разнородными – все это коллекции объектов, которые надо приводить к нужным типам при выборке, – абсурд! Не лучше ли указать системе, что вот это, например, хеш строк на целые числа? Пусть она сделает приведение типов за меня, а во время компиляции укажет мне, если я допущу ошибку. Больше ошибок будет отслежено, система будет иметь больше высокоуровневой информации, а это хорошо.
Обобщенные типы, как и многое из того, что мы добавили в Java 5, казались мне средством автоматизации того, что раньше делалось вручную: пусть этим займется язык! Кое-где я попал в точку: цикл f or-each – отличная штука. Он скрывает от вас сложное устройство итератора или индексных переменных. Код становится короче, но площадь концептуальной поверхности при этом не увеличивается. Даже скорее уменьшается: мы ввели ложный полиморфизм массивов и других коллекций, и можно выполнять итерацию над ArrayList или над массивом, совершенно не интересуясь, над чем именно она выполняется.
Но главная причина того, почему эта идея не сработала для обобщенных типов, – они стали крупным прибавлением к системе типизации, и без того сложной. С системами типизации нужно обращаться осторожно, поскольку это может повлечь далеко идущие и непредсказуемые последствия для языка.
А урок таков: если вы совершенствуете зрелый язык, нужно больше чем когда-либо задумываться над балансом возможностей и сложности. Сложность во многих разделах языка растет квадратично: прибавив всего одно свойство, вы получаете куда более сложную структуру. Если язык близок к тому, чтобы превысить уровень понимания программистов, усложнять дальше просто нельзя – все пойдет прахом.
Если же все-таки усложнять, исчезнет язык или нет? Нет, не исчезнет. Мне кажется, C++ давно превысил этот уровень, а сколько народу им пользуется! Но тем самым вы побуждаете людей разбивать его на части. И почти в каждой известной мне лавочке, где используют C++, говорят: «Да, мы используем C++, но не применяем ни множественное наследование, ни перегрузку операторов». Есть свойства, которые вы не используете, потому что код тогда получается слишком сложным. Думаю, не стоит и пытаться. Каждый программист должен иметь возможность читать код любого из своих коллег, а в нашем случае эту возможность легко утратить.
Сейбел: Не кажется ли вам, что Java без обобщенных типов был бы сегодня лучше?
Блох: Не знаю. Обобщенные типы по-прежнему мне нравятся – они находят за меня ошибки в моем коде. Эти средства помогают найти мне вещи, которые обычно включаются в комментарии, и перенести их в код, где компилятор может обеспечить их корректность. С другой стороны, когда я вижу сообщения об ошибке, связанные с параметризованными типами, а потом нахожу сделанные для этих типов обобщенные объявления, вроде моего Enum – class Enum
Программист должен или быть оптимистом, или застрелиться. И мы говорим: «Конечно, мы это умеем. Мы знаем все об обобщенных типах еще с тех пор, как познакомились с языком CLU. Это технология 25-летней давности. То же самое сегодня можно слышать про замыкания, правда, о них говорят, что им уже 50 лет. «Это легко и не усложняет язык».
Черт возьми, конечно усложняет! Но, думаю, обобщенные типы послужили для нас хорошим уроком. Нельзя добавлять что-то к языку, пока не поймешь, как поведет себя концептуальная поверхность, пока не будет веских доводов в пользу того, что программисты смогут эффективно пользоваться новым свойством и оно облегчит им жизнь.
Если бы мы знали, как простые люди отреагируют на обобщенные типы, то, конечно, придумали бы что-нибудь другое. Значит ли это, что эти средства вообще не надо было изобретать? Наверное, все-таки не значит. Думаю, они полезны. Главный аргумент в их пользу – раз большинство коллекций однородны, а не разнородны, работать с однородными коллекциями должно быть легче. Кроме того, приведение типов вообще не очень хорошая штука. Оно не всегда срабатывает и не делает вашу программу красивой. Поэтому, полагаю, должна быть возможность задавать тип коллекции, и он должен проверяться автоматически. Но нужны ли для этого страдания из-за переусложненности средств? Нет. Видимо, нам все же стоило сделать их попроще.
Сейбел: Скажите, а пользователи требовали обобщенных типов? Кто-нибудь жаловался, что их отсутствие мешает писать программы?
Блох: Ну, что касается разработчиков, ответ, увы, отрицательный. Пожалуй, виноват здесь я – эта штука казалась мне красивой, и я думал, что стою на правильном пути.
Но при разработке программ мы часто чуем какие-то вещи нутром. Кто-нибудь просил меня о fоreach? Опять же нет. Но я знал, что стою на правильном пути, и это оказалось так – многие пользуются этим. Но большой грех для разработчика – создавать программы, которые просто отлично смотрятся, хорошо сделаны и так далее. Если вы не решаете реальные проблемы реальных пользователей – в нашем случае Java-программистов, – то не надо ничего добавлять.
Есть чудесное выступление Гослинга «The Feel of Java» (Почувствовать Java); в нем он говорит, что нужно трижды ощутить необходимость чего-то, прежде чем внедрять это. Нельзя добавлять программу только из-за ее красоты.
Но люди все равно добавляют. Что делают разработчики? Пишут код. И, работая над библиотекой или языком, они хотят добавить туда что-то свое. Некий внутренний голос должен подсказывать, какое сочетание свойств будет работать хорошо, что нужно добавлять, а чего не нужно. Ведь чаще всего вы можете добавить к языку больше, чем должны. Это означает не то, что ваши программы плохи, а лишь то, что надо правильно выбирать, не валя все в кучу.
Сейбел: Я читал книги «Java Puzzlers» и «Java Concurrency in Practice». Меня удивило, что в языке, который изначально был очень простым, столько секретов.
Блох: Секреты есть, но это неизбежно, они есть во всех языках. Можно было бы написать книгу «Си: головоломки».
Сейбел: Ну, этот язык – сплошная трудность.
Блох: Да, тут понадобилась бы целая книжная полка. В Java такие случаи особенно нужно отмечать, ведь его считают простым языком. В каждом языке свои проблемы, в Java их не так много, и они по большей части довольно забавны и интересны.
Сейбел: Говоря о программировании, есть ли что-то, чему научила вас работа над Java и обдумывание его структуры?
Блох: Очень многому. Об одном я упоминал в своем посте «Nearly All Binary Searches and Mergesorts Are Broken» (Почти все двоичные поиски и сортировки слиянием сломаны): невероятно трудно правильно написать даже небольшую программу. Мы обманываем сами себя, считая, что наши программы более-менее свободны от ошибок. Это не так. Большей частью наши программы не содержат ошибок лишь настолько, чтобы справляться с возложенной на них задачей.
Я усвоил, что учитывая, насколько трудно писать корректные программы, надо принимать помощь, откуда только возможно. Все, что удаляет потенциальные ошибки, – хорошо. Вот почему я убежденный сторонник статической типизации и статического анализа – они позволяют устранить ошибки определенного типа. Все, что облегчает программисту его задачу, – нужно и полезно.
Я укрепился в своем мнении насчет того, что нужна качественная документация API. Javadoc во многом способствовал успеху платформы, хотя не все это замечают. Качественная документация API всегда была частью Java-культуры, как я считаю, потому что Javadoc присутствовал с самого начала.
Я также утвердился в своем мнении, что чем проще – тем лучше. Я наблюдаю все больше сложных добавлений, которые оказываются только вредными в долгосрочном плане, а иногда и в краткосрочном. Создавая программу, я включаю свой собственный «измеритель сложности»: если стрелка уходит в красную зону, пора переписывать.
Порой кто-нибудь говорит мне: «Джош, глупец, ты просто не улавливаешь, что тут происходит. Тут все именно так, как должно быть, и жаль, что ты этого не понимаешь!» Но я не покупаюсь на такие разговоры. Я считаю, что если программа становится слишком сложной, то с ней что-то не так и надо искать более простые пути.
Тони Хоар как-то на вручении премии Тьюринга блестяще сказал о том, что есть два способа проектировать систему: «Один – сделать ее настолько простой, что в ней совершенно очевидно не будет недостатков, второй – сделать ее настолько сложной, что в ней не будет очевидных недостатков».
И дальше тоже прекрасно: «Первый способ намного труднее. Он требует умения, увлеченности, озарений не меньше, чем открытие простых физических законов, управляющих сложными природными явлениями. Он также требует настойчивости в достижении целей, когда приходится учитывать физические, логические и технологические ограничения, и идти на компромиссы, когда нельзя удовлетворить взаимно противоречащие требования. Никакой комитет не сможет сделать этого – или сделает слишком поздно».
Сейбел: Как по-вашему, вы будете заниматься Java до пенсии или же перейдете к другому языку?
Блох: Не знаю. Как-то так получилось, что я моментально перешел с Си на Java. После окончания школы и до 1996 года я программировал почти только на Си, а потом – почти только на Java. Конечно, при определенных обстоятельствах я могу перейти на другой язык – но на какой? Может быть, такого языка еще нет в природе. По-моему, мир созрел для нового языка программирования, но инерция платформ сегодня куда сильнее, чем раньше. Современная платформа – это не только язык и несколько библиотек. Это множество инструментов, виртуальная машина, то есть гигантский комплекс. И перспектива создания новой платформы выглядит сейчас намного более пугающей.
Что будет дальше, я не знаю. Но если действительно потребуется, я все еще могу сменить язык. Я хочу быть открытым для разных возможностей, возиться с другими языками. У меня сейчас для этого нет времени, но я хотел бы его иметь.
Сейбел: Назовите языки, с которыми вам хочется повозиться больше всего.
Блох: Например, Scala, хотя у меня есть сомнения насчет его будущей популярности. Я очень уважаю Мартина Одерски – он реализовал в своем языке немало красивых идей. Но, возможно, этот язык сложноват и слишком академичен, чтобы иметь широкий успех. Честно говоря, я еще не изучил его толком, так что могу быть неправ.
Затем Python. Из старых – Scheme. Будет неплохо несколько месяцев поизучать «Structure and Interpretation of Computer Programs» вместе с сыном. Говорят, это отличная книга. В качестве первого шага я купил ее. Но для освоения нужно время.
Сейбел: Сегодня многие озабочены созданием программ, которые бы в полной мере использовали возможности многоядерных процессоров. Java стал первым крупным языком, в котором появились встроенные механизмы для многопоточной работы. Как вы считаете, приспособлен ли он к многоядерному миру?
Блох: Скажу больше: думаю, у него лучшие средства, чем у любого другого языка. Интересно, что сейчас часто слышатся разговоры о смерти Java. Мне кажется, все это несерьезно. Между прочим, лучшие блоки для реализации многопоточности сейчас есть именно в Java. И язык готов пережить небольшое возрождение. Не знаю, куда мы зайдем в ближайшие двадцать лет и лучшее ли это средство для работы с многоядер-ностью. Но из того, что есть сегодня, Java на голову выше своих конкурентов.
Сейбел: Что это за конкуренты?
Блох: Как я считаю, C++ и С#.
Сейбел: А как насчет Erlang или транзакционной памяти?
Блох: Насколько я знаю, транзакционной памяти в рабочем виде пока еще нет ни в одном из крупных языков. Если окажется, что это того стоит, то, наверное, она появится и в Java не позже, чем в прочих языках.
У Erlang свой подход к параллелизму – акторы: если они окажутся успешной находкой, то могут быть реализованы во многих языках. Как вы знаете, Одерски с компанией уже реализовали их в Scala. Пока я не уверен, что акторы – лучшее из придуманного для многоядерного параллелизма, но если все же это так, то и в Java вы скоро увидите их.
Сейбел: Итак, Java, по вашим словам, имеет блоки, позволяющие получить портируемый доступ к параллельным потокам, предоставляемым операционной системой, а также конструкции более высокого уровня в рамках API Java.util.concurrent. Но все равно, это ведь средства довольно низкого уровня в сравнении с Erlang или транзакционной памятью?
Блох: Не уверен. Некоторые конструктивные блоки в Java действительно низкоуровневые, например Atomiclnteger; есть среднеуровневые, например CyclicBarrier, и наконец высокоуровневые – ConcurrentHash-Мар и ThreadPoolExecutor. Уверен, что транзакционная память и акторы найдут свое место в наших конструктивных блоках для многопоточных задач, как только народ убедится, что эти новинки работают хорошо. Если, конечно, они будут работать хорошо.
Некоторые виды транзакционной памяти могут получить значение в будущем, например конструктивные блоки для разработчиков параллельных библиотек. Но мне кажется, транзакционная память не избавит создателей приложений от заботы о блокировках. Она не введет нас в счастливый мир, где потоки не мешают друг другу.
Тому есть несколько причин. Первая из них состоит в том, что если вы пытаетесь делать автоматическую блокировку или оптимистичное управление параллелизмом, основываясь только на чтении и записи на уровне байтов, то между потоками происходит «мнимый конфликт»: физические конфликты не соответствуют логическим. Если вам нужны блокировки, то убедитесь, что захвачены лишь те, которые помогают решить логические конфликты.
Так, например, если у вас есть два потока и оба прибавляют значения для счетчика, они должны выполняться параллельно. Они могут обращаться к одному и тому же участку памяти, но при этом не конфликтуют в логическом плане. Если один поток считывает значение счетчика, а другой увеличивает его, то есть конфликт. Но ведь у вас может быть множество потоков, которые считывают значения, и других, увеличивающих их. Я пока не видел систем, которые могли бы справляться с такими вещами самостоятельно. Может быть, мой пример несколько искусственный, но часто физические ограничения намного суровее логических.
Вторая проблема с транзакционной памятью в том, что внутри нее осуществляются не все операции, например операция ввода/вывода. А вот третья проблема: некоторые виды транзакционной памяти позволяют «обреченным транзакциям» видеть память в неустойчивых состояниях – потенциально это крайне опасно. С этими проблемами мы уже сражались, когда строили транзакционные системы общего назначения. Решения есть, но все они усложняют систему или снижают скорость работы.
Так или иначе, насколько мне известно, транзакционная память еще не вышла из стадии исследований. Прекрасно, что этим занимаются. Но по-моему, она не решит разом все проблемы параллельности – по крайней мере, в обозримом будущем.
Сейбел: Сменим тему. Каков ваш стиль работы в команде?
Блох: Я довольно уживчив, предпочитаю «приятельское программирование» – когда работаешь вместе с кем-то, но не за одной клавиатурой. Вы пишете разные части программы, обмениваетесь кодом. Можно вообще пребывать в разных полушариях. Мы с Дугом Ли таким образом плотно работали несколько лет. Один писал интерфейс, другой говорил: «Все отлично, но я поправил там кое-что, вот погляди».
Наконец получался интерфейс, который нас устраивал. Я реализовы-вал однопоточную версию, Дуг – многопоточную, во время работы мы обнаруживали разные просчеты и снова поправляли интерфейс. Мы читали код друг друга, Дуг обычно говорил: «Ты можешь сделать вот так – все заработает гораздо быстрее», – а я отвечал: «Дуг, это ты можешь». Он был очень силен во всем, что ускоряло работу системы, – виртуальные машины были для него как друзья. Этот вид программирования я очень люблю, он как бы сам подталкивает к удаленному сотрудничеству.
Мне нравится сидеть с кем-нибудь за одним терминалом и работать над кодом, но таким образом я сделал не много программ с нуля. Обычно это случается, когда я делаю ревизию кода; если вижу, что код надо сильно править, то предлагаю человеку посидеть вместе. Это полезно во многих отношениях, например как средство обучения, способ передать знания старшего поколения младшему.
А работать совсем в одиночку мне не нравится. Когда я пишу программу и обдумываю какое-нибудь сложное проектное решение, мне нужно с кем-то советоваться. Везде, где я работал, рядом был кто-нибудь, с кем я мог поделиться. Для меня это очень важно – обратная связь.
Сейбел: Так что же важнее – обратная связь или просто шанс проговорить задачу вместе?
Блох: И то и другое. Мы делаем очень хитрые вещи – часто есть не одно правильное решение или одно, но которого никто до тебя не нашел. Надо полагаться на свой инстинкт, но иногда полезно выслушать того, кто смотрит на вещи по-другому.
Я знаю тех, кто любит программировать в вакууме, но это, по-моему, им вредит. Надо замечать ошибки как можно раньше, выявлять недостатки структуры, пока они не отразились на коде. И если вы экспериментируете с разными подходами или просто с разными свойствами, то нужно обсуждать их с другими. При этом не стоит слепо верить никому – мнения могут быть разными, а за свою работу отвечаете только вы.
Сейбел: Еще один вечный вопрос – кажется, его еще в 1970-е поднимал Вайнберг в «The Psychology of Computer Programming», – дискутируется и сейчас: должен ли кодом владеть один человек, и только он и должен с ним работать, – или им должны владеть все, кто работал над проектом, и всем должно быть разрешено вмешиваться в него?
Блох: По-моему, владение кодом отрицать нельзя. Это похоже на рождение ребенка: вы даете жизнь коду, и он ваш, особенно если он большой, или сложный, или оригинальный. Прежде чем начать работать с чужим кодом, спросите разрешения, особенно если считаете, что нашли ошибки, – ведь вы можете быть неправы. Портить чужой код некрасиво.
Конечно, для компании плохо, если кодом владеет один человек. А если он покинет компанию? Поэтому важно, чтобы сразу несколько программистов знали каждый фрагмент кода и могли с ним работать. Но мечтать о том, чтобы все владели всем кодом, по-моему, не стоит.
Это возвращает нас к теме сфер компетенции. Писать код, перемалывающий биты, способны немногие, и если вы оказываетесь внутри кода, работающего с битами, поговорите с тем, кто умеет обращаться с ним, если сами не умеете. Умелые программисты это любят. Они могут днями работать над тем, чтобы сократить последовательность инструкций на одну или доказать какую-нибудь идентичность, чтобы ускорить вычисления. Но испортить код очень легко. И очень легко написать что-нибудь, что станет хорошо работать, скажем, при 232 – 1 из 232 потенциальных вариантов ввода. Модульный тест может выявить, что ваше решение не работает с этим одним значением, а может и не выявить. И тогда вы будете виноваты в том, что испортили код.
Сейбел: Если говорить о запутанном коде, я заметил вот что: у слишком умных – в определенном смысле, по крайней мере – программистов получается самый плохой код. Они держат все у себя в голове, и в итоге получается не код, а тарелка спагетти.
Блох: Согласен. Те, кто способен делать сложные вещи и лишен нужной эмпатии в отношении других, часто становятся жертвой такого подхода. «Я понимаю это и могу этим пользоваться, значит, это годится», – вот их логика.
Сейбел: А есть ли в программировании нечто, привлекающее людей именно с таким внутренним складом?
Блох: Конечно! Всяческие головоломки – наша страсть. Но эта страсть должна сдерживаться пониманием того, что мы решаем реальные проблемы реальных людей. Если же это не так, то мы занимаемся самоудовлетворением и все. Думаю, первая компания, в которой я работал, разорилась именно из-за этого. Надо было понять, что наша цель – не разработка программ сама по себе.
Мы не думали о реальных клиентах с их проблемами. Если вы теряете из виду своих клиентов – вам конец. Думаю, это нелегко осознать любителям головоломок, идущим в программисты. Но ведь можно и самому получать удовольствие от своей работы! Пробудите в себе ген эмпатии, проектируя свои API, а потом сколько угодно придумывайте всякие затейливые штуковины для ускорения их работы.
Оптимизируйте алгоритмы и структуры данных – особенно параллельные. Вот настоящие головоломки! Надо думать с математической точностью над сложными вещами, уметь по-новому сочетать примитивы, чтобы достичь своей цели. Но всегда нужно понимать, когда это уместно, а когда даст программу, трудную в использовании или поддержке.
Сейбел: Разве сейчас возможности для такого программирования не сокращаются? Многие из таких вот низкоуровневых программ уже реализованы в вашей виртуальной машине или параллельных библиотеках. И для многих программирование теперь означает склеивание блоков воедино.
Блох: Полностью согласен. Да, в относительных цифрах процент креативных программистов уменьшается. Когда-то вы покупали машину, для которой не было даже операционной системы, не говоря о языке программирования или готовых приложениях. Каждому приходилось что-то выдумывать.
Тот мир ушел или уже уходит. Но в целом потребность в креативных программистах так же велика, как и всегда. Мы хотим получать удовольствие от нашей работы. Мы хотим преимуществ от безопасных языков и одновременно – скорости вручную отлаженного ассемблерного кода. Кто-то ведь должен создавать виртуальные машины и сборщики мусора, придумывать чипы – хотя это «железо», но в то же время программные произведения.
Думаю, для любителей решать сложные задачи есть масса возможностей, но их энергию надо направлять в нужное русло. Над ними должны стоять менеджеры, использующие их способности в интересах компании.
Тут есть одна проблема: часто такие люди умнее всех прочих в компании и поэтому считают, что это они должны принимать все решения. Но только то, что они самые умные, не означает, что им можно доверять принятие решений. Ум – качество не скалярное, а векторное. Без эмпа-тии или чувственного разума вы не создадите ни API, ни графический интерфейс, ни новый язык.
Мы ставим перед собой также и эстетические цели. В нашей сфере требуются умение искусно работать, знание математики, навыки общения и написания прозы. Обычно при словах «разработчик программ» люди не думают обо всем этом, но без всего этого не выйдет хорошего разработчика. Надо постоянно об этом помнить. И все же наша профессия – одна из самых увлекательных в мире. Думаю, нам повезло, что мы выросли в те времена, когда все эти качества толкают человека на путь программирования. Что бы мы делали несколькими поколениями раньше?
