Шрифт:
• слепое и зачастую вынужденное следование шаблонным решениям;
• глубокие иерархии наследования реализации, интерфейсов и вложения при отсутствии даже не очень глубокого анализа предметной области;
• вынужденное использование все более сложных и многоуровневых конструкций в стиле «новый адаптер вызывает старый» по мере так называемого эволюционного развития системы;
• лоскутная [38] интеграция существующих систем и создание поверх них новых слоёв API [39] .
В результате эволюционного создания Ада Паттернов основной ценностью программиста становится знание, как в данной конкретной системе реализовать даже простую новую функцию, не прибегая к многодневным археологическим раскопкам и минимизируя риски дестабилизации. Код начинает изобиловать плохо читаемыми и небезопасными конструкциями:
Services.Oragnization.ContainerProvider.ProviderInventory.InventorySectorPrivate. Stacks[0].Code.Equals("S01")
Последствия от создания Ада Паттернов ужасны не столько невозможностью быстро разобраться в чужом коде, сколько наличием многих неявных зависимостей. Например, в рамках относительно автономного проекта мне пришлось интегрироваться с общим для нескольких групп фреймворком ради вызова единственной функции авторизации пользователя: передаёшь ей имя и пароль, в ответ «да/нет». Этот вызов повлёк за собой необходимость явного включения в. NET-приложение пяти сборок. После компиляции эти пять сборок притащили за собой ещё более 30, б€ольшая часть из которых обладала совершенно не относящимися к безопасности названиями, вроде XsltTransform. В результате объём дистрибутива для развёртывания вырос ещё на сотню мегабайтов и почти на 40 файлов. Вот тебе и вызвал функцию…
Разумеется, превратить код программы в тарелку спагетти можно без особого труда и в процедурно-модульной технологии. Разница в том, что распутывать процедурное спагетти гораздо легче, чем лапшу объектно-ориентированную. Потому что кроме вложенности вызовов процедур в ООП имеет место различного типа вложенность объектов – от наследования реализации до многоуровневых ассоциаций, и совмещение в классах собственно структур данных и процедурного кода.
Несомненно, C++ является мощным инструментом программиста, хотя и с достаточно высоким порогом входа, предоставляющим практически неограниченные возможности профессионалам с потребностью технического творчества. Я видел немалое количество примеров изящных фреймворков и прочих «башен из слоновой кости», выполненных одиночками или небольшим коллективом. Но крупные проекты подвержены влиянию уже упоминавшейся гауссианы (см. рис. 1). Нормальное распределение вовлекает в процесс большое количество крепких профессионалов-середняков, которым надо сделать «чтобы работало» с наименьшими телодвижениями во время нормированного рабочего дня. Если Microsoft или Lockheed Martin – подрядчик Министерства Обороны США, имеют возможность растянуть кривую на графике вправо и вложить немалые
средства во внутреннюю стандартизацию кодирования, то в обычной ситуации оказывается, что C++, действительно увеличивавший личную продуктивность Страуструпа и его коллег, начинает тормозить производительность большого софтостроительного цеха где-нибудь в жарком субтропическом опенспейсе [40] площадью в гектар. Помимо общих проблем интеграции, на C++ достаточно просто «выстрелить себе в ногу», и человеческий фактор быстро становится ключевым риском проекта.
Если вернуться к вопросу стандартов кодирования на C++, хорошим примером будет разработка программной начинки нового истребителя F-35 [15]. Объем разработанного кода порядка 10 миллионов строк, это даже больше, чем Windows. Следовательно, стандарт вполне пригоден к практическому использованию. Но имеются ли у вас в проекте ресурсы для того, чтобы не только обучить всех программистов 150-страничному своду правил, но и постоянно контролировать его исполнение?
Поэтому появились новые C-подобные языки: сначала Java, а чуть позже и C#. Они резко снизили порог входа за счёт увеличения безопасности программирования, ранее связанной прежде всего с ручным управлением памятью. Среды времени исполнения Java и. NET решили проблему двоичной совместимости и повторного использования компонентов системы, написанных на разных языках для различных аппаратных платформ.
Когда многие технические проблемы были решены, оказалось, что ООП очень требовательно к проектированию, так и оставшемуся сложным и недостаточно формализуемым процессом. Похожая ситуация была в середине XX века в медицине: после изобретения антибиотиков первое место по смертности перешло от инфекционных болезней к сердечно-сосудистым.
Примерно в то же время в сообществе начались дискуссии, появились первые публикации вроде уже ставшей классической «Почему объектно-ориентированное программирование провалилось?» [41] . Эксперты по ООП в своих книгах стали нехотя писать о том, что технология тем эффективнее, чем более идеален моделируемый ею мир.
Действительно, вспомним ещё раз Smalltalk. Его концепции выросли из задач построения графического интерфейса пользователя. Взглянув на любой оконный фреймворк, вы увидите искусственный мир, идеальный с точки зрения его авторов. Многоуровневые иерархии классов не воссозданы многолетним трудом классификации объектов окружающего мира, а выращены в виртуальных пробирках лабораторий разработчиков.
Учебники по ООП полны примеров, как легко и красиво решается задачка отображения геометрических фигур на холсте с одним абстрактным предком и виртуальной функцией показа. Но стоит применить такой подход к объектам реального мира, как возникнет необходимость во множественном наследовании от сотни разношёрстных абстрактных заготовок. Объект «книга» в приложении для библиотеки должен обладать свойствами «абстрактного печатного издания», в магазине – «абстрактного товара», в музее – «абстрактного экспоната», в редакции, типографии, в службе доставки… Можете продолжить сами.
Попытки выпутаться из этой ситуации за счёт агрегации приводят к новым дивным мирам, существующим только в воображении разработчиков. Теперь объект «книга» это контейнер для чего-то продающегося, выдаваемого, хранящегося и пылящегося. Необходимо быстро менять контекст: в магазине вкладывать в книгу товар, в библиотеке – печатное издание, в отделе «книга-почтой» – ещё какую-нибудь хреновину. Плодятся новые многоуровневые иерархии, но теперь уже не наследования ( is a ), а вложения ( is a part of ).
Изящнее выглядят интерфейсы. Но если в реальном мире книга, она и в музее – книга, то во вселенной интерфейсов «книга в музее» – неопознанный объект, пока не реализован соответствующий интерфейс «экспонат». Дальше интерфейсы пересекаются, обобщаются, и мы получаем ту же самую иерархию наследования, от которой сбежали. Но теперь это уже иерархия, во-первых, множественная, а во-вторых, состоящая из абстрактных классов без какой-либо реализации вообще (интерфейс, по сути, есть pure abstract class ). Если же мы отказываемся от обобщения интерфейсов, то фактически оказываемся в рамках современных реализаций модульного программирования типа Оберон [42] .
Тем не менее все три подхода применимы и могут дать хороший результат при высокой квалификации проектировщиков и наличии проработанных моделей предметной области.
Одна из причин подобных злоключений в том, что концепции, выдвигаемые ООП, на самом деле не являются его особенностями за исключением наследования реализации от обобщённых предков с виртуализацией их функций. И по несчастливому стечению обстоятельств именно наследование реализации является одним из основных механизмов порождения ада наследуемых ошибок, неявных зависимостей и хрупкого дизайна. Все остальные концепты от инкапсуляции и абстракции до полиморфизма имеются в вашем распоряжении без ООП. Полиморфизм с проекциями вместо таблиц наличествует даже в SQL.
Мой субъективный опыт подтверждает, что за исключением фреймворков весьма абстрактного уровня, сделанных «с чистого листа» небольшими группами профессионалов высокого класса, Объектно-Ориентированный Подход на практике в большинстве случаев превращает проект или продукт, переваливший за сотню-другую тысяч строк, в упомянутый Ад Паттернов, который, несмотря на формальную архитектурную правильность и её же функциональную бессмысленность, никто без помощи авторов развивать не может.
С другой стороны, любая неясность в постановке задачи вынуждает разработчиков сосредотачиваться не на её решении, а на архитектуре, позволяющей «без особых затруднений» менять логику приложения и переходить с расчёта зарплаты колхоза на прогноз удоев фермы.
Результат неизменно стабильный…
Особо хочу остановиться на тезисе уменьшения сложности при использовании ООП для создания фреймворков. Современное состояние дел – это платформа. NET с примерно 40 тысячами классов и типов ещё в версии 3.5. Вдумайтесь, вам предлагают для выражения потребностей прикладного программирования язык с 40 тысячами слов, без учёта глаголов и прилагательных, называя такую технологию упрощением.
Александр Сергеевич Пушкин использовал в своем творчестве порядка 24 тысяч слов. Толковый словарь Ожегова содержит около 70 тысяч слов. Среднестатистический русский человек использует в повседневной жизни от 5 до 10 тысяч слов [43] , из них только 3 тысячи являются общеупотребительными. Получается, что даже наследник гения Пушкина способен охватить менее половины предлагаемой технологии, при том что её словарь сравним с естественным языком!
Надо признать, входной порог использования ООП оказался гораздо выше, чем предполагалось в 1980–90-х гг. С учётом девальвации среднего уровня знаний «прогрессивных технологий», меняющихся по законам бизнеса ква-зимонополий, и прибывающих выпускников трёхмесячных курсов этот порог ещё и растёт с каждым годом.
Практика подтвердила, что технология, будучи обёрнутой в относительно безопасные языковые средства и жёсткие стандарты, допускает применение в больших проектах. С другой стороны, немалое число крупных проектов принципиально не используют ООП, например, ядро операционной системы Linux, Windows API или движок Zend уже упоминавшегося PHP. Язык C по-прежнему занимает первое место согласно статистике активности сообществ программистов [44] , стабильно опережая второго лидера Java – например, индексы ноября 2012 показывают 19 % против 17 %.
Разумнее предположить, что реальную отдачу от ООП вы получите, только создав достаточно хорошие модели предметных областей. То есть тот самый минимально необходимый словарь и язык вашей системы для выражения её потребностей, доступный не только современным Пушкиным от программирования. Модели будут настолько простыми и ясными, что их реализация не погрузит команду в инфернальные нагромождения шаблонных конструкций и непрерывный рефакторинг, а фреймворки будут легко использоваться прикладными программистами без помощи их авторов. Правда, тогда неизбежно встанет вопрос о необходимости использования ООП…
Осталось решить небольшую организационную задачу: где в некритичном проекте автоматизации «отдела Х» найти бюджет на компетентного системного аналитика, технического архитектора и ведение хотя бы минимального набора проектной документации.ORM, или объектно-реляционный проектор
Сокрытие базы данных, или Как скрестить ежа с ужом
Упомянув один из крупнейших столпов современного софтостроения – мир ООП, нельзя обойти вниманием и другой – мир реляционных баз данных. Я намеренно вставил прилагательное «реляционные» применительно ко всем основным СУБД [45] , хотя ещё в 1970-х годах такое обобщение было бы неправомерным.
Тем не менее именно реляционным СУБД удалось в 1980-х годах освободить программистов от знания ненужных деталей организации физического хранения данных, отгородиться от них структурами логического уровня и стандартизованным языком SQL [46] для доступа к информации. Также оказалось, что большинство форматов данных, которыми оперируют программы, хорошо ложатся на модель двумерных таблиц и связей между ними. Эти два фактора предопределили успех реляционных СУБД, а в качестве поощрительной премии сообщество получило строгую математическую теорию в основании технологии.
В отличие от реляционного мира, ООП развивалось инженерами-практиками достаточно стихийно, исходя из потребностей программистского сообщества, и потому никакой строгой теории под собой не имело. Имевшие место попытки подвести таковую под ООП задним числом терпели неудачу. Наилучшего результата добились авторы объявленного стандартом UML [47] , который, однако, в основном до сих пор используется в качестве иллюстрирующих код картинок. Но лучше плохой стандарт, чем никакой.
И реляционная и объектная модели относятся к логическому уровню [48] проектирования программной системы. Они ортогональны и по сути представляют собой два взгляда на одну и ту же сущность. Это значит, что вы можете реализовать одну и ту же систему, оставаясь в рамках только одного реляционно-процедурного подхода или же следуя исключительно ООП.
На практике сложилась ситуация, когда программы пишутся в основном с использованием ООП, тогда как данные хранятся в реляционных БД. Не касаясь пока вопроса целесообразности такого скрещивания «ежа с ужом», примем ситуацию как данность, из которой следует необходимость отображения (проецирования) объектов на реляционные структуры и обратно.
Ввиду упомянутого отсутствия под ООП формальной теоретической базы эта задача, в общем случае нерешаемая, выполнима в случаях частных. Компонент программной системы, реализующий отображение, называется ORM [49] , или объектно-реляционный проектор – ОРП. Полноценный ORM может быть весьма нетривиальным компонентом, по сложности превосходящим остальную систему. Поэтому, хотя многие разработчики с успехом пользуются своими собственными частными реализациями, в отрасли за последние 10 лет появилось несколько широко используемых фреймворков, выполняющих в том числе и задачу проекции.
Обзор средств объектно-реляционной проекции выходит за рамки данной книги. Их и так достаточно в Сети, включая небольшой мой собственный [8], сделанный ещё в 2005 году, но не сильно устаревший. Поэтому последующие примеры будут в основном касаться фреймворка NHibernate.
В технологии отображения объектов на РСУБД есть очень важный момент, от понимания которого во многом зависит успех вашего проекта. Я не раз слышал мнение программистов, что для слоя домена [50] генерируемый проектором SQL код является аналогом результата трансляции языка высокого уровня в ассемблер целевого процессора. Это мнение не просто глубоко ошибочно, оно быстрыми темпами ведёт команду к созданию трудносопровождаемых систем с врождёнными и практически неисправимыми проблемами производительности.
Проще говоря, как только вы подумали о SQL как о некоем ассемблере по отношению к используемому языку ООП, вы сразу влипаете в очень нехорошую историю.
SQL – высокоуровневый декларативный специализированный язык четвёртого поколения, в отличие от того же Java или C#, по-прежнему относящихся к третьему поколению языков императивных. Единственный оператор SQL на три десятка строк, выполняющий нечто посложнее выборки по ключу, потребует для достижения того же результата в разы, если не на порядок, больше строк на C#.