Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста - Сейбел Питер

Компании очень рано выстраивают свою ДНК. Это может принести им громадный успех, но потом очень трудно отказаться от той архитектуры, когда она перестает отвечать потребностям. Помню, когда я был начинающим специалистом в исследовательском центре IBM, в Йорктаун-Хайтсе. Это было году в 1982-м, и там вовсю применялась пакетная обработка данных. Даже применяя разделение времени, они мыслили в терминах виртуальных считывателей карт и виртуальных перфораторов. Везде записи в 80 колонок! В DEC так и не смогли мыслить иначе как в терминах разделения времени. Ну, а что касается Microsoft, то еще вопрос, смогут ли они держать в уме что-то иное, помимо настольного персонального компьютера.

Сейбел: А через двадцать лет скажут, что компания Google навсегда ушиблена он л айн-рек ламой.

Блох: Конечно. В Google так или иначе господствует стереотип, что Java — язык медленный и ненадежный. И понятно, почему: версия Blackdown Java, созданная для Linux около 1999 года, была медленной и ненадежной. Старые предрассудки очень живучи. Но по правде говоря, Google использует Java в очень важных с деловой точки зрения случаях, к примеру для рекламы.

Так что в определенной степени там не считают этот язык медленным и ненадежным. Но основной поиск в Google, занимающий наибольшее число машинных циклов, основан на C++, и ясно, что это имеет историческое обоснование. Это будет продолжаться еще какое-то время.

Сейбел: Какими инструментами вы сегодня пользуетесь для программирования?

Блох: Ждал этого вопроса. Да, я старпер, и гордиться тут нечем. Команды Emacs навсегда врезались в мой мозг. Я стараюсь писать небольшие программы, библиотеки и так далее. Как видите, я в основном обхожусь без современных инструментов, хотя и знаю, что с ними работа идет быстрее.

Для больших программ я использую IntelliJ, так как вся моя группа работает с ней, но у меня выходит неважно. Да, она производит впечатление — мне нравится то, как эти утилиты делают за вас статический анализ. Кое-кого из поклонников таких инструментов, как IntelliJ, Eclipse, NetBeans и FindBugs, я привлекал для выверки текста книги «Java Puzzlers». Многие ляпы были найдены автоматически с помощью этих программ. Просто здорово.

Сейбел: Стали бы вы работать продуктивнее, если бы потратили месяц для подробного изучения IntelliJ?

Блох: Да. Современные интегрированные среды разработки отлично справляются с масштабным рефакторингом. Брайан Гетц заметил, что сегодня программисты пишут более качественный код, потому что раньше не могли делать такой рефакторинг, как сейчас. Они полагаются на эти инструменты, чтобы вносить сквозные изменения, не затрагивающие работу кода.

Сейбел: Как насчет прочих инструментов?

Блох: С утилитами для программирования у меня не очень хорошо — а жаль. Инструменты сборки и системы управления версиями изменяются сильнее, чем хотелось бы, и мне трудно следить за ними. Поэтому, сталкиваясь с новой средой, я всегда пристаю к коллегам, более привычным к таким инструментам. Я вечно спрашиваю: «А как сегодня это делается?» Коллеги закатывают глаза и помогают мне, а я пользуюсь средой, пока она окончательно не откажет.

Гордиться тут нечем. Разработчики программ могут быть искусны в одном и малоискусны в другом. Кое-кто утверждает, что это не так, что разработчики взаимозаменяемы, что каждый может и должен уметь все. Но на практике это не так. И если заставлять каждого разработчика делать все, результат будет никудышным.

Я говорю прежде всего о тех, кто, по выражению Кевина Бурильона, «лишен гена эмпатии». Нельзя создавать хорошие API или языки, не представив себя в шкуре рядового программиста, который пользуется ими. Однако есть люди, создающие хорошие API и языки. И есть знатоки технической стороны проектирования языка, которые говорят: «Это сделает все несовместимым с LALR(l), надо сделать по-другому». Это крайне полезное знание. Но оно не заменяет гена эмпатии — такой знаток может создать кошмарный язык, не пригодный для использования.

Есть и другие — способные выжать из языка все, что возможно, ради большей эффективности. Надо найти им нужное применение — они будут счастливы и принесут пользу вашей компании. Вообще, необходимо знать сильные места ваших разработчиков и пользоваться этим. Это я так оправдываюсь за свое плохое знание инструментов. Слабое оправдание, понятно.

Сейбел: Поговорим об отладке. Можете ли вы назвать худшую ошибку из тех, что вам встречались?

Блох: Мне сразу приходит в голову один кошмарный и в то же время любопытный случай. Это было в начале 1990-х, я тогда работал в питт-сбургской компании Transarc. Мне пришлось заниматься реализацией транзакционной разделяемой памяти при очень плотном графике. Проектирование и реализацию я закончил в срок и даже успел написать несколько библиотечных компонентов. Но я нервничал из-за того, что произвел много нового кода в спешке.

Для тестирования кода я написал чудовищного «убийцу». Он запускал множество транзакций, каждая из которых содержала рекурсивно вложенные транзакции — вплоть до определенной глубины вложения. Каждая из вложенных транзакций могла блокировать и читать некоторые элементы разделяемого массива в восходящем порядке и что-то прибавлять к каждому из них, сохраняя инвариант, так что сумма всех элементов массива равнялась нулю. Каждая субтранзакция либо фиксировалась, либо прерывалась — соотношение случаев было 90:10, как-то так. Множество потоков запускали эти транзакции параллельно и воздействовали на массив в течение долгого времени. Поскольку я тестировал разделяемую память, то запускал несколько многопоточных «убийц», каждый в своем собственном процессе.

При разумном уровне многопоточности «убийца» работал вполне надежно. Но когда этот уровень повысился, я обнаружил, что иногда — именно иногда — «убийца» не проходил проверку внутренней целостности. Я не понимал, что делается, и, естественно, думал, что это моя ошибка — ведь я написал столько нового кода.

С неделю я потратил на модульные тесты для каждого компонента — все было в порядке. Потом я написал программу проверки целостности для каждой внутренней структуры данных и мог делать проверку после каждого изменения — пока не случалось, что элемент не проходил проверку. Наконец я уловил непрохождение проверки на низком уровне — такое было не каждый раз, но теперь я мог проанализировать происходящее. И пришел к неизбежному выводу: мои блокировки не работали. У меня были параллельные последовательности операций типа «прочесть-изменить-записать», так что две транзакции блокировали, читали и записывали одно и то же значение. И последняя запись затирала первую.

Я написал собственный диспетчер блокировок, поэтому стал подозревать его. Но ведь он без проблем прошел модульные тесты! Наконец я определил, что виноват был не он, а реализация мьютексов в нижележащем слое. Тогда операционные системы еще не поддерживали многопоточность, и пакет для ее поддержки нам пришлось писать самим. Вышло так, что разработчик, отвечавший за код мьютексов, случайно перепутал метки подпрограмм «заблокировать» и «попробовать заблокировать» в ассемблерной реализации потоков в Solaris. Так что каждый раз, когда вы думали, что вызываете безусловную блокировку, на самом деле она только пыталась произойти, и наоборот. И когда случался конфликт — в то время редкость, — второй поток оказывался в критической секции, как если бы в первом потоке не было блокировки. Самое забавное, что вся компания на несколько недель оказалась без мьютексов, и никто не заметил.

В своей превосходной статье «Engineering a Sort Function» (Разработка функции Sort) Бентли и Макилрой цитируют чудесное высказывание Кнута насчет приведения себя в самое поганое настроение, на которое только вы способны. Как раз это я и сделал для той серии тестов. Но это сделало ошибку крайне трудно обнаружимой. Прежде всего, из-за многопоточности каждый случай оказывался почти невоспроизводимым. Далее, оказались ложными мои представления не о чем-нибудь, а о ядре системы. Обычно начинающие программисты легко приходят к выводу, что язык или система не в порядке. Но тут базовая конструкция, на которую я опирался, — мьютекс — действительно оказалась сломанной.