Человеческий фактор в программировании

Константин Ларри Л.

Управление сложностью

Модель, по крайней мере любая разумная модель, проще того, что она моделирует. С помощью хорошей системы обозначений основные элементы и характеристики очень сложной системы можно отобразить в виде сравнительно небольшой и простой схемы.

Моделирование — это интеллектуальный инструмент. Если вы знаете, что означают символы и применяемый язык, модель может стать способом описания и осмысления сложных задач, особенно с точки зрения взаимосвязей между ее компонентами. В коде или тексте такие взаимосвязи неочевидны; слово или метка здесь могут относиться к тому, что находится совсем в другом месте. В большинстве графических моделей

взаимосвязи наглядно представлены в виде линий и стрелок, соединяющих разные части схемы. Хорошие графические модели дают ясное представление о системе, которое невозможно получить при прочтении (или написании) страниц кода.

Конечно, многие люди создают только мысленные модели тех задач, над которыми они работают. Некоторые опытные разработчики могут даже отчетливо представлять системы с помощью структурных схем, которые они держат в своей голове. Однако схемы на бумаге или на экране монитора все же имеют преимущество, поскольку позволяют облечь внутренние мысленные модели в конкретную внешнюю форму. Во внешнем представлении модели становятся устойчивыми, и их можно обдумать или сравнить с другими моделями. Такую модель можно отложить в сторону или рассмотреть позже, на свежую голову. Зачастую, если вы видите что-либо, представленное в виде прямоугольников и линий, это изменяет способ вашего мышления об этом. Появляются другие варианты или возможность понять ошибки или упущения. Кроме того, никто не может увидеть модель, которую вы держите в голове. Но если модель вывешена на стене или имеется в хранилище CASE-инструмента, то вся команда, работающая над проектом, сможет изучать ее и развивать.

Хорошие инструменты моделирования также позволяют делать своего рода эскизы, которые трудно выполнить в коде. Языки программирования точны и детальны, а компиляторы упрямо требуют наличия точного синтаксиса и законченных конструкций. Чистая доска не имеет таких ограничений. Разработчик или вся группа могут подойти к ней и «поиграть» с картинками. Они могут передвигать элементы по схеме, отслеживая сложные взаимосвязи между распределенными областями системы. Словом, модели проектирования позволяют разработчикам программного обеспечения действовать подобно настоящим инженерам, проверяя и сравнивая альтернативные варианты организации программ без необходимости переложения идей в код.

Почти любой аспект программного обеспечения можно моделировать графически: алгоритм, структуру данных, взаимосвязи, композицию, динамику. В каждой из этих и других областей могут применяться десятки конкурирующих систем обозначений и представлений. Однако одна модель не обязательно так же хороша, как и другая. Системы обозначения могут существенно различаться по своим возможностям передачи смысла. Важна форма фигур и то, куда показывают стрелки.

Как же отличить хорошую модель от плохой, а плохую от безобразной? Оставайтесь с нами.

Из журнала Software Development, том 2, № 2, февраль 1994 г.

20

Свет мой, зеркальце

«Свет мой, зеркальце, скажи, да всю правду доложи: я ль на свете всех милее»? Злой королеве из «Белоснежки» достаточно было посмотреть в зеркало, чтобы получить точную картину. Разработчики программного обеспечения тоже должны иметь такую возможность. Им нужны хорошие зеркала, которые просто и точно отражают создаваемое программное обеспечение. Злая королева могла быть недовольна тем, что видела в зеркале; тем не менее ее зеркало давало достоверную и понятную картину.

Именно это предлагает хорошая система моделирующих обозначений — ясное, однозначное и легко понимаемое отображение программного обеспечения. В отличие от зеркала, хорошая система моделирующих обозначений не может дать детальную

картину, «один к одному» соответствующую ее коду. Хорошая модель — это точное, но все же избирательное изображение программы, то есть ее намеренно упрощенное описание. Эффективность системы моделирующих обозначений для изображения задач и их программных решений зависит от того, каким образом достигается это упрощение. Сама суть преобразований между средой программирования и средой моделирующих обозначений должна быть простой, непосредственной, логичной и легко запоминаемой.

К сожалению, многие из существующих систем обозначений для программного анализа и проектирования не отвечают этим фундаментальным требованиям. Они чрезмерно сложны, непоследовательны и неясны. Их трудно запомнить и интерпретировать. А еще их слишком много.

Полное моделирование программного обеспечения — это сложный процесс. Он включает в себя рассмотрение множества статических и динами-ческих аспектов: структура и композиция информации, суть алгоритмов и их реализация в виде процедур, разбиение на составные части и взаимосвязи между частями. Если модель данных, процедурная модель, модель коммуникаций, модель состояния и функциональная структура программы слиты в единую схему с одной всеобъемлющей системой обозначений, то результат принимает причудливую форму, становится непонятным и визуально перегруженным.

Получение картины

Модели разработки программного обеспечения во многом служат той же цели, что и зеркало злой королевы. Системы обозначений должны делать ясным различие между прекраснейшими решениями и теми, которые всего-навсего прекрасны. Рассматривая модель, разработчики хотят знать, является ли их замысел здравым или глупым. Модель проектирования программного обеспечения — это не просто место хранения пока еще нереализованных идей. Такая модель позволяет разработчикам найти упущения и ошибки в замысле, а также сравнить разные подходы и выяснить, какой из них лучше. Вот почему хорошие разработчики рисуют картинки перед тем, как приступить к кодированию, — создать «бумажную» модель дешевле, чем создать программное обеспечение. Кроме того, хорошие модели помогают увидеть самый подходящий способ решения задачи.

Хорошая система обозначений предполагает простой, непосредственный и понятный способ преобразований модель-код, то есть позволяет писать код на основе модели или составить модель на основе существующего кода. Небрежная, неясная и неточная система обозначений приводит к небрежному, неясному и неточному преобразованию. Каждый визуальный элемент в системе обозначений должен соответствовать конкретному и существенному аспекту моделируемого программного обеспечения. Каждый важный элемент кода должен иметь возможность быть выраженным в системе обозначений.

Хорошая система обозначений позволяет создавать картины, которые можно интерпретировать аналитически, с помощью тщательного изучения деталей, и понять интуитивно как гештальт, [27] то есть как целое, представляющее общий характер системы. Сложные схемы должны выглядеть сложнее, чем простые. Хорошая архитектура должна быть визуально привлекательнее, чем плохая. Другими словами, хорошая система

.

обозначений позволяет разработчикам использовать оба полушария мозга; она помогает думать о проектируемой системе как с позиций логики, так и на основе интуиции.

27

От нем. gestalt — структура, модель некоего явления, интегрированная таким способом, что воспринимается как единое целое, которое не может быть достигнуто как простая сумма его частей.