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  • 源代码就是设计

    Jack Reeves著 邓辉 译

    本文摘自《敏捷软件开发:原则、模式与实践》(清华大学出版社,2003年9月版)。这是一篇伟大的论文,该文撰写于1992年,作者在当时就能有这样的反思,实在是非常了不起。

    至今,我仍能记起当我顿悟并最终产生下面文章时所在的地方。那是1986年的夏天,我在加利福尼亚中国湖海军武器中心担任临时顾问。在这期间,我有幸参加了一个关于Ada的研讨会。讨论当中,有一位听众提出了一个具有代表性的问题,“软件开发者是工程师吗?”我不记得当时的回答,但是我却记得当时并没有真正解答这个问题。于是,我就退出讨论,开始思考我会怎样回答这样一个问题。现在,我无法肯定当时我为什么会记起几乎10年前曾经在Datamation杂志上阅读过的一篇论文,不过促使我记起的应该是后续讨论中的某些东西。这篇论文阐述了工程师为什么必须是好的作家(我记得该论文谈论就是这个问题——好久没有看了),但是我从该论文中得到的关键一点是:作者认为工程过程的最终结果是文档。换句话说,工程师生产的是文档,不是实物。其他人根据这些文档去制造实物。于是,我就在困惑中提出了一个问题,“除了软件项目正常产生的所有文档以外,还有可以被认为是真正的工程文档的东西吗?”我给出的回答是,“是的,有这样的文档存在,并且只有一份——源代码。”

    把源代码看作是一份工程文档——设计——完全颠覆了我对自己所选择的职业的看法。它改变了我看待一切事情的方式。此外,我对它思考的越多,我就越觉得它阐明了软件项目常常遇到的众多问题。更确切地说,我觉得大多数人不理解这个不同的看法,或者有意拒绝它这样一个事实,就足以说明很多问题。几年后,我终于有机会把我的观点公开发表。C++ Journal中的一篇有关软件设计的论文促使我给编辑写了一封关于这个主题的信。经过几封书信交换后,编辑Livleen Singh同意把我关于这个主题的想法发表为一篇论文。下面就是这篇文章。
    ——Jack Reecves, December,22,2001

    http://www.cnblogs.com/huqingyu/archive/2004/07/18/25240.aspx

    ....
    总结如下:
     实际的软件运行于计算机之中。它是存储在某种磁介质中的0和1的序列。它不是使用C++语言(或者其他任何编程语言)编写的程序。
     程序清单是代表软件设计的文档。实际上把软件设计构建出来的是编译器和连接器。
     构建实际软件设计的廉价程度是令人难以置信的,并且它始终随着计算机速度的加快而变得更加廉价。
     设计实际软件的昂贵程度是令人难以置信的,之所以如此,是因为软件的复杂性是令人难以置信的,并且软件项目的几乎所有步骤都是设计过程的一部分。
     编程是一种设计活动——好的软件设计过程认可这一点,并且在编码显得有意义时,就会毫不犹豫的去编码。
     编码要比我们所认为的更频繁地显现出它的意义。通常,在代码中表现设计的过程会揭示出一些疏漏以及额外的设计需要。这发生的越早,设计就会越好。
     因为软件构建起来非常廉价,所以正规的工程验证方法在实际的软件开发中没有多大用处。仅仅建造设计并测试它要比试图去证明它更简单、更廉价。
     测试和调试是设计活动——对于软件来说,它们就相当于其他工程学科中的设计验证和改进过程。好的软件设计过程认可这一点,并且不会试图去减少这些步骤。
     还有一些其他的设计活动——称它们为高层设计、模块设计、结构设计、构架设计或者诸如此类的东西。好的软件设计过程认可这一点,并且慎重地包含这些步骤。
     所有的设计活动都是相互影响的。好的软件设计过程认可这一点,并且当不同的设计步骤显示出有必要时,它会允许设计改变,有时甚至是根本上的改变,
     许多不同的软件设计符号可能是有用的——它们可以作为辅助文档以及工具来帮助简化设计过程。它们不是软件设计。
     软件开发仍然还是一门工艺,而不是一个工程学科。主要是因为缺乏验证和改善设计的关键过程中所需的严格性。
     最后,软件开发的真正进步依赖于编程技术的进步,而这又意味着编程语言的进步。C++就是这样的一个进步。它已经取得了爆炸式的流行,因为它是一门直接支持更好的软件设计的主流编程语言。
     C++在正确的方向上迈出了一步,但是还需要更大的进步。


    后 记

    当我回顾几乎10年前所写的东西时,有几点让我印象深刻。第一点(也是和本书最有关的)是,现今,我甚至比那时更加确信我试图去阐述的要点在本质上的正确性。随后的一些年中,许多流行的软件开发方法增强了其中的许多观点,这支持了我的信念。最明显的(或许也是最不重要的)是面向对象编程语言的流行。现在,除了C++外,出现了许多其他的面向对象编程语言。另外,还有一些面向对象设计符号,比如:UML。我关于面向对象语言之所以得到流行是因为它们允许在代码中直接表现出更具表达力的设计的论点,现在看来有点过时了。

    重构的概念——重新组织代码基础,使之更加健壮和可重用——同样也和我的关于设计的所有方面的内容都应该是灵活的并且在验证设计时允许改变的论点相似。重构只是提供了一个过程以及一组如何去改善已经被证实具有缺陷的设计的准则。

    最后,文中有一个敏捷开发的总的概念。虽然极限编程是这些新方法中最知名的一个,但是它们都具有一个共同点:它们都承认源代码是软件开发工作中的最重要的产品。

    另一方面,有一些观点——其中的一些我在论文中略微谈到过——在随后的一些年中,对我来说变得更加重要。第一个是构架,或者顶层设计的重要性。在论文中,我认为构架只是设计的一部分内容,并且在构建/测试循环对设计进行验证的过程中,构架需要保持可变。这在本质上是正确的,但是回想起来,我认为我的想法有点不成熟。虽然构建/测试循环可能揭示出构架中的问题,但是更多的问题是常常由于改变需求而表现出来的。 一般来说,设计软件是困难的,并且新的编程语言,比如:Java或者C++,以及图形化的符号,比如:UML,对于不知道如何有效地使用它的人来说,都没有多大的帮助。此外,一旦一个项目基于一个构架构建了大量的代码,那么对该构架进行基础性的更改,常常相当于丢弃掉该项目并重新开始一个,这就意味着该项目没有出现过。即使项目和机构在根本上接受了重构的概念,但是他们通常仍然不愿意去做一些看起来就像是完全重写的事情。这意味着第一次就把它作对(或者至少是接近对)是重要的,并且项目变得越大,就越要如此。幸运的是,软件设计模式有助于解决这方面问题。

    还有其他一些方面的内容,我认为需要更多地强调一下,其中之一就是辅助文档,尤其是构架方面的文档。虽然源代码就是设计,但是试图从源代码中得出构架,可能是一个令人畏惧的体验。在论文中,我希望能够出现一些软件工具来帮助软件开发者自动地维护来自源代码的辅助文档。我几乎已经放弃了这个希望。一个好的面向对象构架通常可以使用几幅图以及少许的十几页文本描述出来。不过,这些图(和文本)必须集中于设计中的关键类和关系。糟糕的是,对于软件设计工具可能会变得足够聪明,以至于可以从源代码的大量细节中提取出这些重要方面的内容这一点,我没有看到任何真正的希望。这意味着还得必须由人来编写和维护这种文档。我仍然认为,在源代码完成后,或者至少是在编写源代码的同时去编文档,要比在编写源代码之前去编写文档更好一些。

    最后,我在论文的最后谈到了C++是编程——并且因此是软件设计——艺术的一个进步,但是还需要更大的进步。就算我完全没有看到语言中出现任何真正的编程进步来挑战C++的流行,那么在今天,我会认为这一点甚至要比我首次编写它时更加正确。

    ——Jack Reeves, 2002年1月1日

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