Книга: Программирование на языке Ruby

«Путь Ruby»

«Путь Ruby»

Что мы имеем и виду, творя о Пути Ruby? Я полагаю, что тут есть два взаимосвязанных аспекта: философия проектирования Ruby и философия использования этого языка. Естественно, что дизайн и применение связаны друг с другом, будь то программное или аппаратное обеспечение. Иначе зачем бы существовала наука эргономика?.. Если я снабжаю устройство ручкой, то, наверное, предполагаю, что кто-то за эту ручку возьмется.

В языке Ruby имеется невыразимое словами качество, которое делает его тем, что он есть. Мы наблюдаем это качество в дизайне синтаксиса и семантики языка, присутствует оно и в написанных на нем программах. Все же стоит попытаться сформулировать, в чем состоит эта отличительная особенность.

Очевидно, Ruby — не просто инструмент для написания программ, но и сам по себе является программой. Почему работа программ, написанных на Ruby, должна следовать законам, отличным от тех, которым подчинена работа интерпретатора? В конце концов, Ruby — исключительно динамичный и расширяемый язык. Могут найтись причины, по которым эти два уровня где-то расходятся, вероятно, стараясь приспособиться к несовершенству реального мира. Но в общем случае мыслительные процессы могут и должны быть сходными. Интерпретатор Ruby можно было бы написать на самом Ruby, в полном соответствии с принципом Хофштадтера, хотя в настоящее время это еще не сделано.

Мы нечасто задумываемся над этимологией слова «путь», но оно употребляется в двух разных смыслах. Во-первых, это метод или техника, а во-вторых - дорога. Ясно, что оба значения взаимосвязаны, и, говоря «путь Ruby», я имею в виду и то и другое.

Следовательно, мы говорим о мыслительном процессе, но вместе с тем и о дороге, по которой движемся. Даже величайшие гуру программирования не могут сказать о себе, что достигли совершенства: они лишь на пути к нему. Таких путей может быть несколько, но я здесь говорю только об одном.

Привычная мудрость гласит, что форма определяется функцией. Это верно, спору нет. Однако Фрэнк Ллойд Райт[4] (имея в виду свою собственную область интересов) как-то сказал: «Форма определяется функцией, которая была понята неправильно. Форма и функция должны быть едины, сливаться в духовном единении».

Что Райт имел в виду? Я бы сказал, что на этот вопрос вы найдете ответ не в книгах, а в собственном опыте.

Однако я думаю, что Райт выразил эту мысль где-то еще, разбив ее на части, которые проще переварить. Он был великим поборником простоты, который однажды заметил: «Самые полезные инструменты архитектора — это ластик рядом с чертежной доской и гвоздодер на строительной площадке».

Итак, одним из достоинств Ruby является простота. Надо ли цитировать других мыслителей, высказывавшихся на эту тему? Согласно Антуану де Сент-Экзюпери, «совершенство достигнуто не тогда, когда нечего добавить, а тогда, когда нечего убрать».

Но Ruby — сложный язык. Почему же я называю его простым?

Если бы мы лучше понимали мироздание, то, наверное, открыли бы «закон сохранения сложности» - факт, который вмешивается в нашу жизнь подобно энтропии, которую мы не можем преодолеть, а способны лишь рассеивать.

И в этом ключ. Нельзя избежать сложности, но можно укрыться от нее. Мы можем убрать ее из виду! Это тот же старый добрый принцип черного ящика, внутри которого решается сложная задача, хотя на поверхности лишь голая простота.

Если вам еще не наскучили цитаты, то будет уместно привести слова Альберта Эйнштейна: «Все должно быть просто настолько, насколько возможно, но не проще».

Таким образом, на взгляд программиста, Ruby - это воплощенная простота (хотя у человека, отвечающего за сопровождение интерпретатора, взгляд может быть иной). Но вместе с тем имеется пространство для компромиссов. В реальном мире всем нам приходится немного «прогибаться». К примеру, все сущности в программе на Ruby должны были бы быть истинными объектами, однако некоторые, в том числе целые числа, хранятся как непосредственные значения. Это компромисс, знакомый всем студентам отделений информатики уже много десятилетий: элегантность дизайна приносится в жертву практичности реализации. По существу, мы променяли одну простоту на другую.

То, что Ларри Уолл говорил о языке Perl, остается справедливым: «Когда вы хотите что-то выразить на маленьком языке, оно становится большим. А когда вы пытаетесь выразить то же самое на большом языке, оно становится маленьким». Это верно и в отношении английского языка. Если биолог Эрнст Хэккель смог всего тремя словами выразить глубокую мысль «онтогенез повторяет филогенез», то лишь потому, что эти слова с весьма специфическим смыслом были в его распоряжении. Мы соглашаемся на внутреннюю сложность языка, потому что она позволяет избежать сложности в отдельных высказываниях.

Переформулирую этот принцип по-другому: «не пишите 200 строк кода, когда достаточно 10».

Я считаю само собой разумеющимся, что краткость в общем случае хороша. Короткий фрагмент кода занимает меньше места в мозгу программиста, его проще воспринять как единое целое. Благоприятным побочным эффектом следует считать и то, что в короткой программе будет меньше ошибок.

Конечно, не нужно забывать предупреждение Эйнштейна о простоте. Если расположить краткость слишком высоко в списке приоритетов, то получится совершенно загадочный код. Согласно теории информации, сжатые данные статистически похожи на белый шум. Если вы видели код на С или APL либо регулярное выражение — особенно плохо написанные, то понимаете что я имею в виду. «Просто, но не слишком просто» — это ключевая фраза. Стремитесь к краткости, но не жертвуйте понятностью.

Трюизмом следует считать мысль о том, что краткость в сочетании с понятностью — это хорошо. Но тому есть причина, причем настолько фундаментальная, что мы часто о ней забываем. А состоит она в том, что компьютер создан для человека, а не человек для компьютера.

В старые добрые дни все было почти наоборот. Компьютеры стоили миллионы долларов и пожирали многие киловатты электричества. Люди же вели себя так, будто компьютер - божество, а программисты - его скромные жрецы. Час машинного времени стоил дороже часа личного времени.

Когда компьютеры стали меньше и дешевле, приобрели популярность языки высокого уровня. Они неэффективны с точки зрения машины, зато эффективны с позиции человека. Ruby — всего лишь одно из последних достижений на этом пути. Некоторые даже называют его языком сверхвысокого уровня (VHLL — Very High-Level Language). Хотя этот термин еще не получил четкого определения, я думаю, что он оправдан.

Компьютер призван быть слугой, а не хозяином, а, как сказал Мац, толковый слуга должен выполнять сложное задание при минимуме указаний. Так было на протяжении всей истории информатики. Мы начали с машинного языка, перешли к языку ассемблера, а потом добрались и до языков высокого уровня.

Мы сейчас говорим о смещении парадигмы: от машиноцентрической к человекоцентрической. На мой взгляд, Ruby дает великолепный пример человекоцентрического программирования.

Теперь я хочу взглянуть на вопрос под несколько иным углом. В 1980 году вышла чудесная книжка Джеффри Джеймса «Дао программирования» (Geoffrey James, The Tao of Programming). Каждая строчка из нее достойна цитирования, но я ограничусь лишь одной выдержкой: «Программа должна следовать "закону наименьшего удивления". Что это за закон? Все просто: программа должна отвечать пользователю так, чтобы вызывать у него как можно меньше удивления». (Конечно, если речь идет об интерпретаторе языка, то пользователем является программист.)

Не знаю, Джеймс ли придумал термин «закон наименьшего удивления», но я впервые узнал его из упомянутой книги. Этот закон хорошо известен и часто цитируется в сообществе пользователей Ruby. Правда, обычно его называют «принципом наименьшего удивления» (Principle of Least Surprise, POLS). Лично я упрямо придерживаюсь акронима LOLA — Law of Least Astonishment.

Но, как ни называй, правило остается справедливым и служит основополагающим принципом продолжающейся работы над языком Ruby. О нем полезно помнить и тем, кто разрабатывает библиотеки и пользовательские интерфейсы.

Конечно, одна проблема остается: разные люди удивляются разным вещам; не существует всеобщего согласия о том, как «должен» вести себя объект или метод. Но мы можем стремиться быть последовательными и находить веские обоснования принимаемым проектным решениям, а каждый человек должен тренировать собственную интуицию.

Кстати, Мац как-то заметил, что «принцип наименьшего удивления» должен относиться и к нему как к дизайнеру. Чем больше ваше мышление походит на его, тем меньше удивления будет вызывать Ruby. И смею уверить, подражание Мацу большинству из нас пойдет только на пользу.

Какой бы ни была логическая конструкция системы, тренировать свою интуицию необходимо. Каждый язык программирования - это отдельный мир со своими допущениями, точно так же как и любой естественный язык. Когда я начал изучать немецкий, то обнаружил, что все существительные пишутся с прописной буквы… за исключением слова deutsch (немецкий язык). Я пожаловался профессору, подчеркивая, что ведь это же название самого языка. Он улыбнулся и ответил: «Не надо с этим бороться».

Профессор говорил, что надо позволить немцу оставаться немцем. Продолжая эту мысль, хочу дать совет всем, кто переходит на использование Ruby после освоения других языков. Пусть Ruby остается Ruby! Не ожидайте, что это будет Perl. Не требуйте от него поведения, характерного для языков LISP или Smalltalk. С другой стороны, у Ruby есть элементы, присущие любому из этих трех языков. Для начала действуйте в соответствии с априорными представлениями, но когда они оказываются неверны, не боритесь с установленными правилами (если только Мац не согласится с тем, что в них необходимо внести изменения).

Каждый программист сегодня знает о принципе ортогональности (хотя лучше было бы назвать его принципом ортогональной полноты). Вообразим пару осей, по одной из которых откладываются языковые сущности, а по другой — множество атрибутов и возможностей. Когда мы говорим об ортогональности, то обычно имеем в виду, что пространство, определяемое этими осями, настолько «полно», насколько это логически возможно.

Одна из составных частей Пути Ruby — стремление к ортогональности. Массив в некоторых отношениях подобен хэшу, а потому и операции над ними должны быть похожи. До тех пор пока мы не вступаем в область, где эти сущности начинают отличаться друг от друга.

Мац говорит, что «естественность» важнее ортогональности. Но чтобы понять, что естественно, а что нет, надо долго думать и писать программы.

Ruby стремится быть дружелюбным к программисту. Например, у многих методов есть синонимы; оба метода size и length возвращают число элементов в массиве. Два разных написания слова — indexes и indices — относятся к имени одного и того же метода. Некоторые называют это досадным недоразумением, но я склонен считать такую избыточность хорошим дизайном.

Ruby стремится к последовательности и единообразию. В этом нет ничего мистического: во всех жизненных ситуациях мы жаждем регулярности и размеренности. Сложнее научиться понимать, когда этот принцип следует нарушить.

Например, в Ruby принято добавлять вопросительный знак (?) в конец имени метода, ведущего себя как предикат. Это хорошо и удобно, программа становится яснее, а в пространстве имен легче ориентироваться. Но менее последовательным является аналогичное употребление восклицательного знака для обозначения потенциально «деструктивных» или «опасных» методов (в том смысле, что они модифицируют внутреннее состояние вызывающего объекта). Непоследовательность состоит в том, что не все деструктивные методы помечаются таким образом. Нужно ли восстановить справедливость?

Нет, на самом деле не нужно. Некоторые методы по сути своей изменяют состояние (например, методы replace и concat класса Array). Одни являются «методами установки», которые допускают присваивание атрибуту класса; ясно, что не следует добавлять восклицательный знак к имени атрибута или к знаку равенства. Другие в каком-то смысле изменяют состояние объекта, например read, но это происходит так часто, что нет смысла особо отмечать данный факт. Если бы имя каждого деструктивного метода заканчивалось символом !, то программа превратилась бы в рекламную брошюру фирмы, занимающейся многоуровневым маркетингом.

Вы замечаете действие разнонаправленных сил, тенденцию нарушать все правила? Тогда позвольте мне сформулировать второй закон Фултона: «У каждого правила есть исключения, кроме второго закона Фултона». (Доля шутки тут есть, но небольшая.)

В Ruby мы видим не «педантичную непротиворечивость», а строгое следование набору простых правил. Может быть, отчасти Путь Ruby состоит в том, что его подход не является закостенелым и неподвижным. Мац как-то сказал, что при проектировании языка нужно «следовать велениям своего сердца». И еще один аспект философии Ruby: «Не бойтесь изменений во время выполнения, не бойтесь быть динамичными». Мир динамичен, так почему язык программирования должен быть статичным? Ruby — один из самых динамичных среди существующих языков.

С некоторыми оговорками я бы выделил и такой аспект: «Не будьте рабом производительности». Если производительность оказывается недопустимо низкой, проблему придется решать, но не следует с самого начала выводить ее на первый план. Предпочитайте элегантность эффективности в тех случаях, когда эффективность не слишком критична. Впрочем, когда вы пишете библиотеку, которая будет использоваться непредвиденными способами, о производительности следует задуматься с самого начала.

Когда я смотрю на язык Ruby, то вижу равновесие между разными проектными целями, вижу сложное взаимодействие, напоминающее о задаче n тел в физике. Я могу представить себе, что он моделировался как мобил Александра Кальдера. Быть может, больше всего завораживает само взаимодействие, гармония, лежащая в основе философии Ruby, а не отдельные составные части. Программисты знают, что их ремесло — не просто сплав науки и технологии, но еще и искусство. Мне неловко говорить, что в компьютерных дисциплинах есть какой-то духовный аспект, но — строго между нами! — он безусловно присутствует. (Если вы не читали книгу Роберта Пирсига «Дзен и искусство ухода за мотоциклом» (Robert Pirsig, Zen and the Art of Motorcycle Maintenance), горячо рекомендую.)

Источником Ruby стала человеческая потребность создавать полезные и красивые вещи. Программы, написанные на Ruby, должны проистекать из того же боговдохновенного источника. Это, на мой взгляд, и является квинтэссенцией Пути Ruby.

Оглавление книги