7.7. Инструменты

7.7. Инструменты

В предыдущих поколениях языков программирования команде разработчиков достаточно было иметь минимальный набор инструментов: редактор, компилятор, компоновщик и загрузчик - вот все, что обычно требовалось (и, чаще всего, все, что имелось). Особо благополучная команда могла обзавестись кодовым отладчиком. Сложные задачи в корне изменили картину: попытка построить большую программную систему с минимальным набором инструментов эквивалентна намерению возвести многоэтажное здание вручную.

Объектно-ориентированный подход также изменил многое. Традиционные инструменты разработки сосредоточены только на тексте программы, но объектно-ориентированные анализ и проектирование выдвигают на первый план ключевые абстракции и механизмы, и нам нужны инструменты, работающие с более богатой семантикой. Кроме того, для ускорения движимого макропроцессом объектно-ориентированного развития, требуются инструменты, позволяющие ускорить циклы разработки, особенно цикл редактирование/компиляция/выполнение/отладка.

Важно выбрать хорошо масштабируемые инструменты. Инструмент, который удобен для программиста-одиночки, занятого написанием небольшого приложения, не всегда подходит для производства сложных систем. На самом деле, для каждого инструмента существует порог, за которым его возможности оказываются превышены: его достоинства перевешиваются неуклюжестью и нерасторопностью.

Виды инструментов

Мы выделяем по крайней мере семь различных видов инструментов для объектно-ориентированной разработки. Первый инструмент - система с графическим интерфейсом, поддерживающая объектно-ориентированную систему обозначений, представленную в главе 5. Такой инструмент может быть использован при анализе, чтобы зафиксировать семантику сценариев, на ранних стадиях разработки, чтобы передать стратегические и тактические решения, принятые при проектировании, а также для координирования действий проектировщиков. Подобный инструмент будет полезен на протяжении всего жизненного цикла и при сопровождении системы. В частности, мы считаем возможным восстанавливать по тексту программы многие важные аспекты объектно-ориентированной системы. Такая способность инструментальной системы очень важна: в традиционных CASE-средствах разработчик может создавать замечательные картинки только для того, чтобы обнаружить, что они устарели, потому что программисты манипулируют реализацией, не отраженной в проекте. Восстановление проекта по коду снижает вероятность того, что документация будет идти не в ногу с реализацией.

Следующий важный для объектно-ориентированной разработки инструмент - броузер, который показывает структуру классов и архитектуру модулей системы. Иерархия классов может сделаться настолько сложной, что трудно даже отыскать все абстракции, которые были введены при проектировании или выявить кандидатов для повторного использования [16]. При изучении фрагмента программы разработчику может понадобиться посмотреть определение класса некоторого объекта. Найдя этот класс, ему вероятно придется заглянуть в описание какого-нибудь из его суперклассов. Рассматривая этот суперкласс, разработчик может захотеть внести изменения в интерфейс класса, но при этом придется изучить поведение всех его клиентов. Этот анализ будет особенно громоздким, если он применяется к файлам, которые представляют физические, а не логические аспекты проекта. По этой причине броузер оказывается очень важным инструментом объектно-ориентированного анализа и проектирования. Броузеры есть, например, в среде Smalltalk. Подобные средства, хотя и разного качества, имеются и для других объектно-ориентированных языков.

Другой вид инструментов, который очень важен, если не абсолютно необходим - инкрементный компилятор. Метод эволюционной разработки, который применяется в объектно-ориентированном программировании, нуждается в компиляторе, который мог бы компилировать отдельные объявления и операторы. Мейровиц замечает, что "UNIX, с ее ориентацией на пакетное компилирование больших программных файлов в библиотеки, которые потом компонуются с другими фрагментами кода, не предоставляет необходимой поддержки для объектно-ориентированного программирования. Совершенно недопустимо тратить десять минут на компиляцию и компоновку, чтобы изменить реализацию метода и тратить целый час на компиляцию и компоновку только для того, чтобы добавить новое поле в суперкласс верхнего уровня! Для быстрой отладки методы и определения полей должны компилироваться инкрементно" [17]. Такие компиляторы существуют для многих языков, описанных в приложении. К сожалению, большинство реализации содержит традиционные пакетно-ориентированные компиляторы.

Мы также полагаем, что нетривиальные проекты нуждаются в отладчиках, которые могут работать с семантикой классов и объектов. При отладке программ часто требуется справка о переменных экземпляра и переменных класса для данного объекта. Традиционные отладчики для необъектных языков ничего не знают о классах и объектах. Так, пытаясь использовать стандартный отладчик языка С для программы на C++, разработчик не сможет получить всею информацию, необходимую для отладки объектно-ориентированной программы. Ситуация особенно критична для объектно-ориентированных языков, поддерживающих несколько потоков управления. При выполнении такой программы в один и тот же момент времени могут быть запущены несколько активных процессов. Естественно требуется отладчик, который позволял бы контролировать каждый отдельный поток и взаимодействие объектов между потоками.

В категорию отладочных средств мы включаем и такие инструменты, как стрессовые тестеры, которые испытывают программы в критических условиях ограниченности ресурсов, и инструменты для анализа памяти, которые распознают нарушения доступа к памяти (запись в неразрешенные участки памяти, чтение из неинициализированных участков, чтение или запись за границами массива).

Для больших проектов требуются инструменты управления конфигурацией и контроля версий. Как упоминалось ранее, для управления конфигурацией лучшими единицами являются категории классов и подсистемы.

Другой инструмент, который мы считаем важным для объектно-ориентированной разработки, - это библиотекарь классов. Многие из языков, о которых упоминается в этой книге, поставляются со стандартными библиотеками или библиотеки для них можно купить отдельно. По мере развития проекта библиотека классов растет, дополняясь новыми предметно-специфическими программными компонентами, годными для повторного использования. Библиотека быстро разрастается до таких размеров, что разработчики не могут отыскать понадобившийся класс. Одна из причин быстрого роста библиотеки состоит в том, что класс может иметь несколько реализации с различными временными и пространственными семантиками. Если ожидаемая стоимость (обычно преувеличенная) отыскания компоненты выше, чем ожидаемая стоимость (обычно преуменьшенная) создания этой компоненты заново, пропадает всякий смысл повторного использования. По этой причине бывает важно иметь хоть какой-нибудь минимальный библиотечный инструмент, который позволял бы разработчику искать классы и модули, удовлетворяющие различным критериям, и заносить в библиотеку полезные классы и модули по мере их разработки.

Еще один тип инструмента, который мы считаем полезным для некоторых систем - генератор графического интерфейса пользователя. Для систем, в которых велик объем взаимодействия с пользователем, лучше иметь специальный инструмент для интерактивного создания диалогов и окон, чем программировать все с нуля. Код, сгенерированный такой системой, может быть потом связан с остальной объектно-ориентированной системой и, если необходимо, вручную подкорректирован.

Организационные выводы

Потребность в мощных инструментах приводит к появлению двух специальных должностей в штате организации, занимающейся разработкой программных систем: инженер по повторному использованию и инженер-инструментальщик. Среди прочего, обязанности первого состоят в сопровождении библиотеки классов проекта. Без активных усилий она может стать необозримым пустырем превратившихся в хлам классов, в который ни один из разработчиков не захочет заглядывать. Часто бывает, что разработчиков надо побуждать к заимствованию существующих компонентов или предотвращать изобретение велосипеда; это тоже входит в задачи инженера по повторному использованию. В обязанности инженера-инструментальщика входят создание новых предметно-зависимых инструментов и переделка существующих инструментов для текущих нужд. Например, может потребоваться целая система тестов для проверки некоторых аспектов пользовательского интерфейса или более специализированный броузер классов. Инструментальщик облегчает свою работу тем, что разрабатывает и развивает инструменты, используя компоненты, уже помещенные в библиотеку классов. Их можно задействовать и в новых разработках.

Менеджер, ограниченный в средствах, может жаловаться, что хорошие инструменты, инженеры по повторному использованию и инструментальщики - непозволительная роскошь. Для некоторых проектов - да. Однако часто все это так или иначе делается, но стихийным, неэффективным образом. Мы стоим за явные затраты на средства и персонал, чтобы сделать эту деятельность более концентрированной и эффективной и увеличить ценность общей организации.