Свежий взгляд на проектирование

Как отличить проектное решение от архитектуры? Представьте себя божком, собирающимся сотворить живое и разумное существо, обладающее, к тому же, способностью к адаптации. Надеюсь, для вас это не проблема (кстати, если так, придется вам внимательно ознакомиться со следующей главой, посвященной темной стороне лидерства). Как бы там ни было, трудно сотворить часть тела, не понимая, в каком окружении она будет существовать. К примеру, если бы легкие висели на левой руке, вряд ли они смогли бы исполнять свою основную функцию, – значит, лучше разместить их в груди. Полагаю, вы понимаете, к чему я клоню. При создании проектного решения предполагается наличие архитектуры, которая диктует расположение всех реализующих системные функции компонентов. Таким образом, проектное решение становится «плотью»[64]архитектуры; кроме того, на этом этапе разработки производится выбор технологии реализации.

О чем вы говорите? Я предпочитаю VB и собираюсь писать на нем все программы[65]. Вы так считаете? Подумайте еще раз. Задачи, которые вам предстоит решать, – не гвозди; их нельзя вбивать одним молотком. Да, я опять обращаюсь к метафоре строительства, но, по-моему, в этом контексте она как нельзя более кстати. Не забывайте, впрочем, что метафоры и аналогии выполняют исключительно иллюстративную функцию – они как луч света в темной комнате, освещающий очертания меблировки. Иначе говоря, иллюстрация и реальный объект не идентичны; между иллюстрацией и проблемной областью нет точного соответствия. Аналогичным образом проектные решения можно принимать только при наличии утвержденной архитектуры.

В последующих разделах мы поговорим о том, как довести грамотно выращенный продукт до стадии сбора урожая. Вопрос заключается в следующем: является ли этот процесс многоступенчатым?

Нулевой этап проектирования

Итак, имея на руках грандиозную архитектуру, вы готовы приступить к проектированию компонентов. Прекрасно. Мобилизуйте все свои объектно-ориентированные навыки. В первую очередь вам предстоит проверить архитектуру, имея в виду подчеркнуть приоритет этого этапа (я называю его «нулевым») в контексте процесса проектирования. Другими словами, вы должны провести макетирование архитектуры, но не совсем так, как это делается обычно. Вместо обширного графического пользовательского интерфейса сконструируйте ряд низкоуровневых компонентов, снабдите их интерфейсами-заглушками и возвращаемыми значениями – это позволит убедиться в работоспособности системы в вертикальной проекции. Конструируемые на этом этапе графические пользовательские интерфейсы должны лишь подавать сигналы и запускать те или иные процессы – больше от них ничего не требуется. Ведь ни один человек не выживет, если его мозг не будет взаимодействовать с сердцем, так? Именно поэтому, кстати, косметические операции проводятся исключительно по желанию пациента, а вот при проведении операции на головном мозге его согласия не требуют. Я полностью убежден – проверять архитектуру необходимо. На это, скорее всего, уйдет больше времени, чем можно было бы ожидать, но не сомневайтесь – усилия стоят того. С соблазном сразу перейти к разработке реальных компонентов системы нужно бороться – будет очень неприятно, если, подключив все компоненты, вы обнаружите, что они не стыкуются или не работают.

Первое, что нужно сделать в процессе проектирования, – это проверить архитектуру.

Подробности процесса «проверки концепции» я, пожалуй, опущу – благо литературы, посвященной архитектуре и проектированию, предостаточно. Только вот не стоит перекладывать обязанности по проверке архитектуры на кого-то другого – и не дай вам Боже отложить этот процесс до бета-тестирования. Эта обязанность ложится на вас и ваших подчиненных, а основная идея, которую я стремлюсь до вас донести, ясна и понятна – нельзя уклоняться от выполнения своих обязанностей. Ваша первоочередная задача в процессе проектирования заключается как раз в том, чтобы проверить архитектуру на предмет ее применимости – вот почему речь идет о «нулевом», то есть о приоритетном, этапе. Если на все нижеследующие вопросы вам удастся ответить положительно, значит, вы наверняка на правильном пути.

• Предполагает ли архитектура возможность идентификации подсистем функций и предотвращает ли она их взаимозависимость с другими подсистемами? Удалось ли вам сконструировать объекты, способные функционировать сравнительно независимо при помощи ограниченного числа вспомогательных объектов?

• Насколько доходчиво «перспективное представление» системы – сможет ли, скажем, продавец, прослушав краткий инструктаж, объяснить потенциальным клиентам, как работает программный продукт, который они намереваются приобрести?

• Исключается ли жесткое кодирование параметров конфигурации системы? К примеру, потребуется ли повторная компиляция программы при переименовании сервера или домена, или редактирования конфигурационного файла будет достаточно?

Обратите внимание на слово «наверняка», выделенное курсивом в последнем предложении абзаца, предшествующего списку. Почему я употребил именно это слово? Дело в том, что вы должны учитывать все факторы воздействия на систему на 1–2 года вперед. Невозможно выстроить надежный план действий, не зная коммерческой конъюнктуры. С другой стороны, разбираясь в тонкостях бизнеса, вы имеете все шансы стать предсказателем будущего своих программных продуктов.

Почему я говорю «предсказатель», а не, скажем, «прогнозист»? Объясняется это следующим образом. Термин «предсказатель» (prognosticator) образуется из двух греческих корней: pro, что в переводе означает «до», и gnosis, то есть «знание». Нельзя точно знать, что произойдет в будущем, однако, как и специалисты, составляющие прогнозы погоды, чем больше мы практикуемся по части предсказаний, тем лучшие результаты получаем. Не стоит также забывать, что создание программных продуктов – это искусство, которое постепенно приобретает очертания науки. Любая наука начинается с исследования явлений (феноменологии). В контексте разработки программных средств эта деятельность сводится к документированию всех явлений, наблюдаемых в ходе процесса, и построению эталонов. По мере исполнения этой миссии начинают выкристаллизовываться закономерности, согласно которым у нас что-то получается или, наоборот, не получается. В конце концов нам удается сформулировать принципы кодирования. Когда кому-нибудь это удается, он присваивает новому принципу свое имя, публикует книгу и наслаждается признанием. Именно этим в последнее десятилетие занимались разработчики концепции позитивных (pattern) и негативных (antipattern) эталонов, в связи с чем ваши шансы на славу теперь минимальны.

На самом деле, если вам удастся найти в цепочке производства прибыльных программных продуктов слабое звено, быть может, вы и не получите международного признания, но рост престижа среди сотрудников собственной компании вам обеспечен. Не исключено также, что ваша компания не испытывает подобных проблем. Что ж, тем больше перед вами открывается возможностей. Впрочем, большинство представителей нашей профессии еще только на пути к программной нирване и поэтому без посторонней помощи обойтись не могут. И у вас как у технического лидера есть все возможности помогать окружающим.

Этапы проектирования 1, 2, 3, 2, 1, 4…

Итак, вы готовы запустить маховик проектирования. Теперь дела должны пойти в гору. То есть, я имею в виду, с горы. Да, я полон противоречий. Но ведь и процесс проектирования, как и жизнь, похож на американские горки. Попытайтесь получить удовольствие от поездки, смакуйте азарт и не забудьте вернуться живым. Мне кажется, процесс проектирования в его лучшем понимании правомерно сравнить с катанием на винтообразной (в противоположность круговой) трассе. В ней есть начало и конец, но в то же время вашему взору регулярно открываются одни и те же виды. А теперь сравните это удовольствие с падением с водопада, когда вас несет вниз по реке, потом вы оказываетесь в свободном полете и, наконец, шлепаетесь пятой точкой об воду, рассчитывая при этом остаться в живых. Такое впечатление, что вы работаете в парке аттракционов, не так ли?

Нет, тут я неправ; слово «развлечение» (amusement), опять же, образуется из двух греческих составляющих: а, что означает «нет», и muse в значении «думать». Я, равно как и ваш начальник, все-таки надеюсь, что в процессе проектирования вы думаете. В данный момент я пытаюсь доходчиво объяснить различия между устаревшим водопадным циклом разработки и разрекламированным в последнее время итеративным циклом. Я убежденный сторонник последнего – несмотря даже на то, что иногда он кажется бесконечным. Как бы там ни было, если вы стремитесь к эффективному проектированию, необходимо неизменно придерживаться архитектурного плана. Существует множество книг, проводится множество семинаров, на которых нас учат «правильным» методам проектирования. Некоторые из них действительно очень полезны. Лучшим же методом проектирования мне представляется тот, которым вы и ваши подчиненные уже привыкли пользоваться, и заключается он в решении корпоративных задач. Если вы еще не достигли в этом отношении больших успехов, не стоит себя корить. Наша работа не обходится без трудностей. Некоторые из нас совершенствуются, иные же через пару лет просто исчезают из поля зрения. Это жестокий мир, так что крепитесь и стремитесь к совершенствованию своих методов.

В предыдущем абзаце я обратился к метафоре из Дарвина по поводу того, что выживает сильнейший. Родившийся в XIX веке, этот замечательный принцип и поныне применяется при оценке корпоративной культуры и деятельности сотрудников предприятий. Во многих случаях он вполне адекватен; не будем, впрочем, забывать о других концепциях из области эволюционной биологии, в частности об адаптации. В настоящее время зарождается новый подход к адаптации. Предлагают его те исследователи, которые занимаются вопросами поведения сложных систем и принципами самоорганизации в таких системах. Стюарт Кауфман (Stuart Kauffman), один из ведущих специалистов в этой области, утверждает, что «…как биологическая, так и технологическая эволюция представляет собой процессы, направленный на оптимизацию систем с конфликтующими ограничениями»[66]. Для более осмысленного освещения вопросов выживания организмов и их существования в хаосе сложных систем Кауфман предлагает выражение «поступление сильнейших». Вооружившись его видением проблемы, исследователи привязали его выводы к процессы разработки программных продуктов.

Прекрасный образец применения теории сложных систем в области разработки программного обеспечения являет собой книга Джеймса Хайсмита (James Highsmith) под названием «Адаптивная разработка программных средств». Хайсмит предлагает вниманию читателя итеративный цикл, который он называет «жизненным циклом адаптивной разработки». В нем три основных компонента: сотрудничество, размышление и обучение. С его точки зрения, у этого цикла есть ряд преимуществ[67]:

• реагируя на периодические отзывы, приложения эволюционируют, приближаясь тем самым к предъявляемым заказчиками требованиям;

• упрощается адаптация к изменяющимся бизнес-требованиям;

• процесс разработки подгоняется под заданный для данного продукта профиль качества;

• преимущества от применения продукта заказчик получает раньше, чем обычно, – хотя бы за счет того, что приложение поставляется ему быстрее, а значит, он раньше начинает получать доход;

• заказчики раньше, чем обычно, начинают испытывать доверие к проекту.

Какое отношение все это имеет к проектированию? В любом случае в вашей компании применяется какой-то метод проектирования – он либо адекватен, либо требует усовершенствования, либо не годится для решения поставленных задач. Возможно, требуется его немедленная замена. Решение за вами. Я считаю, вы должны проявить инициативу, проанализировать применяемые в компании методы проектирования и подогнать их под заведомо работоспособные образцы.

Теперь пора спуститься с теоретических высот (а теория эта весьма достойна) и обратиться в следующем разделе к практическим методам разработки программных продуктов, которые, по моему опыту, дают хороший результат. Мне кажется, что они носят довольно общий характер и, следовательно, могут применяться любой группой разработчиков вне зависимости от используемого ими языка программирования.

Принципы проектирования

Коль скоро мы придерживаемся принципа органической архитектуры, нам нужны органические компоненты. Как появляется программный объект? Естественно, в результате написания кода – как это ни прискорбно, если, мы нашепчем, компьютеру через микрофон идею объекта, он не появится. Собственно говоря, в такой идее нет ничего плохого – в особенности если в ней заключены принципы кодирования, подобные следующим.

• Следование стандартам программирования, принятым для данного языка[68]. Это обеспечивает единообразие методик конструирования объектов, применяемых разными программистами. (В этом контексте имеет полное право на существование метафора строительства.)

• Поощрение связности объектов. Не следует воспринимать объекты как контейнеры для размещения совокупности процедур – скорее это органы, выполняющие конкретную функцию. Как известно, сердце не пытается дышать, а легкие не качают кровь.

• Ограничение взаимозависимости объектов. В отсутствие серьезных аргументов в пользу иной точки зрения взаимозависимость приносит одни неприятности, превращая сопровождение в сплошной кошмар[69]. Чтобы однажды сделанные взаимозависимыми объекты превратить в независимые, требуются дополнительные временные и финансовые ресурсы.

Со временем, по мере того как вы будете нарабатывать опыт руководства проектами, приведенный список можно будет расширить. Наилучшие методики деятельности в области разработки программных средств обнаруживаются и утверждаются постепенно. Не сомневаюсь в том, что у вас есть несколько любимых авторов, чьи труды по мере обучения серьезно помогли. Если так, не изменяйте им. На тот случай, если в вашей личной библиотеке не хватает полезных книг, я составил библиографический список. Ведь учиться у предшественников и современников совершенно необходимо. Сегодня в качестве руководства вы выбрали мою книгу. Я стремлюсь к тому, чтобы поведать вам суть различных принципов разработки и объяснить причины, по которым вы как технический лидер должны пропагандировать эти принципы среди своих подчиненных.

Принципы успеха

Даже самая шикарная библиотека не гарантирует успешной деятельности в роли технического лидера. Ее наличие – это лишь одно из многочисленных условий достижения профессиональных высот. Ничто не мешает вам выстроить на полках увесистые тома, пытаясь тем самым впечатлить себя и окружающих. Но от этого вы не станете лучше как технический руководитель. Обширная библиотека должна быть в ваших мозгах – лишь при таком условии вы сможете взвешенно организовать процесс проектирования. Взвешенность приходит с опытом, являясь следствием осмысления ошибок. Вот почему каждый раз, когда я совершал какую-нибудь ошибку, мой отец говорил «мотай на ус». Конечно, некоторые ошибки не проходили бесследно, однако понимание того, что это в порядке вещей, меня несколько успокаивало.

Обширная библиотека должна быть в ваших мозгах – лишь при таком условии вы сможете взвешенно организовать процесс проектирования.

А вы боитесь совершать ошибки? Не стоит питать иллюзий – ошибок в суждениях в процессе руководства подчиненными вам не избежать. Ошибки допускаются регулярно, и иногда за них приходится отвечать по полной программе – в особенности когда вы не успеваете к контрольным срокам. Впрочем, с опытом вы усовершенствуете свои навыки, и, будем надеяться, проблемы с соблюдением сроков отпадут – ох, как же вас тогда зауважают сотрудники других отделов! На входе в офис вас будут встречать восторженные поклонники и петь вам гимны. Ну, может быть, я немножко преувеличиваю, но в одном нисколько не сомневаюсь – если вам удастся повысить продуктивность сотрудников своей рабочей группы, ваши уверенность в себе и преданность работе обязательно поднимутся до заоблачных высот. Одержимость работой – вещь заразная, и вы должны всеми силами стараться распространить ее на всех своих коллег.

Теперь вернемся к конкретике: есть ли у меня какое-то универсальное решение? Есть, и я о нем уже говорил: сосредоточьтесь и лидируйте. О том, как сосредоточиться, мы рассуждаем в этой главе. Что же касается лидерства – думайте сами. В конце концов, роль лидера в вашей компании по праву принадлежит вам – так что играйте ее убедительно. Как говорил Шекспир, «весь мир театр, и люди в нем актеры».

Знание – это лишь исходное условие; по мере накопления опыта вы должны стремиться к принятию взвешенных решений, последовательно культивировать качества лидера.

Кошачьи разборки

Не спи за рулем!

Грег слыл отъявленным неряхой. И дело не в том, как он ел, хотя и эта его черта зачастую становилась предметом обсуждения окружающих. Его небрежность в кодировании полностью соответствовала его наплевательскому отношению к своей внешности. По его понятиям, быстрое исправление кода сводилось к созданию очередной глобальной константы, передающей информацию между объектами, с попутным загаживанием своего рабочего места остатками тут же поедаемого хот-дога. Впрочем, мы, его коллеги, понимали в плане кодирования не больше его – на протяжении десятилетия доминирования DOS мы привыкли пользоваться любыми подручными средствами, лишь бы заставить программу работать. Объектно-ориентированная технология среди наших приоритетов в то время не значилась.

Мы только что приступили к работе над новой программой последовательной связи, и наш отдел продаж требовал поставить ее как можно быстрее. В те времена такого понятия, как отдел тестирования, еще не существовало – штат сотрудников проекта ограничивался кодировщиками, пытавшимися всеми силами успеть к срокам, установленным отделом продаж. Грег в нашей компании трудился уже довольно долго и, надо сказать, весьма успешно, поэтому к постоянному давлению привык. По крайней мере, мне так казалось. У него даже была репутация ценного сотрудника – в основном потому, что он единственный из нас всех умудрялся сопровождать код старых приложений, которые уже не продавались.

В отделе все стояли на ушах. Платформа Windows 3.0 только что появилась, и наши старания по части разработки приложений сочетались с попытками постичь идиосинкразическую природу интерфейса прикладного программирования Windows. И, между прочим, у нас это неплохо получалось. В нашем отделе у каждого программиста было собственное помещение, и в этих помещениях даже были двери, которые, как это ни странно, закрывались. Это и погубило Грега.

Однажды, показывая заказчикам условия, в которых мы работали, директор с вице-президентом появились в отделе разработки. Познакомившись с парой инженеров, группа направилась в кабинет Грега. Что же они увидели, открыв дверь? Грег мирно спал за столом, водрузив на него ноги. Повсюду были разбросаны пластиковые пакеты из-под еды, иногда с древними остатками самой еды, да и вообще комната представляла собой весьма унылое зрелище и вряд ли могла кому-то понравиться. Меня в тот момент там не было, поэтому я говорю с чужих слов.

А рассказали мне много интересного. Вице-президент по продажам настоял на том, чтобы уволить Грега немедленно. Директор согласился. Выбора у меня не было. Вскорости я сообщил Грегу неутешительные новости, после чего был вынужден наблюдать жалкую сцену мольбы о пощаде и последнем шансе. Я ему сказал, что это не в моей власти, что мне ужасно жаль, и еще до обеда его рабочее место очистили от мусора, а его самого выставили за дверь.

Какова мораль? Очевидно, она в том, чтобы не спать на работе. Но это еще не все. К сожалению, некоторые программисты не выдерживают нагрузки. Мы должны работать в высоком темпе, а с теми, кто за ним не поспевает, приходится прощаться. Это жестокая реальность. Надеюсь, у Грега все нормально, – ведь с тех пор я его ни разу не видел.

Кодовая полиция

Переместимся из XVI в XX век – как говаривал Элиотт, «Это один из вариантов конца света/Без треска, но с воем»[70]. Не стоит делать программы по этому принципу. Для того чтобы избежать этого, вам придется играть роль кодового полицейского. Если выражаться более знакомыми терминами, вам предстоит проводить регулярные критические обзоры кода, направленные на проверку соответствия архитектурной базе и принципам проектирования. Вспомним принцип, который я сформулировал в главе 2, – без регулярных проверок нельзя рассчитывать на хорошие результаты. Именно поэтому критические обзоры кода так важны.

В ходе проведения обзора вам предстоит столкнуться с двумя трудностями. С одной стороны, против вас работает время; с другой – программисты зачастую слишком ревностно относятся к попыткам редактирования своего кода. В конце концов, в сутках всего 24 часа. Пытаться изменить это обстоятельство бесполезно, поэтому единственный выход – учиться использовать время рационально. О том, как наиболее эффективно распоряжаться своим временем, говорится в главе 4, посвященной организованности.

Что касается недовольства вторжением в результаты своей деятельности, программистам придется смириться. Не стоит пугаться, что программисты отреагируют на такое вмешательство резко негативно. Это лишь признак сопричастности, а она, как известно, является необходимым условием создания качественного программного обеспечения. Хуже, если программист относится к вашей конструктивной критике индифферентно – из этого можно заключить, что конечный результат его не интересует. Толстокожесть техническому лидеру не повредит. Если вы слишком стеснительны, чтобы исправлять чужие ошибки, вы рискуете набить немало шишек – быть может, это вас образумит.

Следите за законностью

Вы вместе с вашими подчиненными должны работать так, как будто повязаны узами контракта. В качестве основных положений контракта при этом выступают коммерческие спецификации и ваше видение архитектуры; условия же контракта сводятся к принципам и методикам проектирования. Будучи программным полицейским, вы должны следить за корректностью разрабатываемого программного продукта, начиная от зародышевого состояния и вплоть до зрелости. Впрочем, довести программный продукт до состояния зрелости пока что не удается – при сегодняшнем технологическом уровне приложения останавливаются в своем развитии в подростковом состоянии. Ну, может быть, мы приближаемся к юношеству. Каждая компания по-своему уникальна, в каждой приняты собственные стандарты оценки зрелости продуктов[71]. Принципам оценки в программной инженерии посвящены многочисленные издания. Кейперс Джонс (Capers Jones) в своей книге «Applied Software Measurement»[72]утверждает, что наиболее успешные компании, работающие в сфере разработки программного обеспечения, отличаются шестью общими характеристиками.

1. Они проводят точные измерения продуктивности и качества программных продуктов.

2. Они тщательно планируют и оценивают программные продукты.

3. У них работают квалифицированные менеджеры и технические специалисты.

4. У них адекватные организационные структуры.

5. Они пользуются наиболее эффективными методами и инструментами разработки программного обеспечения.

6. Их сотрудники работают в достойных условиях.

Из всех этих характеристик наиболее важной Джонс считает первую. Именно здесь в полную силу проявляются преимущества критических обзоров кода.

Правила вам известны. Если бы вы их не знали, объяснить ваше продвижение по ступенькам административной лестницы было бы довольно трудно. Смысл критических обзоров кода состоит в донесении вашего опыта до менее бывалых подчиненных. Критические обзоры – это вам не контрольные работы в школе, за которые в дневник ставят оценки, а потом напротив них свои подписи ставят родители. Скорее их можно сравнить с университетскими семинарами, на которых проницательные студенты стремятся выявить наилучшие идеи и забраковать неудачные. Сотрудники, демонстрирующие неспособность учиться на критике, вряд ли смогут долго оставаться в нашей профессии. Быть может, такой подход покажется вам слишком жестким, но если не вывести теоретические основы разработки на практический уровень, будет страдать качество конечного продукта.