第一章 焦油坑 (The Tar Pit)

岸上的船儿，如同海上的灯塔，无法移动。

- 荷兰谚语

Een schip op het strand is een baken in zee. [A ship on the beach is a lighthouse to the sea.]

- DUTCH PROVERB

史前史中，没有别的场景比巨兽在焦油坑中垂死挣扎的场面更令人震撼。上帝见证着恐龙、猛犸象、剑齿虎在焦油中挣扎。它们挣扎得越是猛烈，焦油纠缠得越紧，没有任何猛兽足够强壮或具有足够的技巧，能够挣脱束缚，它们最后都沉到了坑底。

过去几十年的大型系统开发就犹如这样一个焦油坑，很多大型和强壮的动物在其中剧烈地挣扎。他们中大多数开发出了可运行的系统——不过，其中只有非常少数的项目满足了目标、时间进度和预算的要求。各种团队，大型的和小型的，庞杂的和精干的，一个接一个淹没在了焦油坑中。表面上看起来好像没有任何一个单独的问题会导致困难，每个都能被解决，但是当它们相互纠缠和累积在一起的时候，团队的行动就会变得越来越慢。对问题的麻烦程度，每个人似乎都会感到惊讶，并且很难看清问题的本质。不过，如果我们想解决问题，就必须试图先去理解它。

因此，首先让我们来认识一下软件开发这个职业，以及充满在这个职业中的乐趣和苦恼吧。

编程系统产品

报纸上经常会出现这样的新闻，讲述两个程序员如何在经改造的简陋车库中，编出了超过大型团队工作量的重要程序。接着，每个编程人员准备相信这样的神话，因为他知道自己能以超过产业化团队的 1000 代码行/年的生产率来开发任何程序。

为什么不是所有的产业化队伍都会被这种专注的二人组合所替代？我们必须看一下产出的是什么。

图 1.1：编程系统产品的演进

在图 1.1 的左上部分是程序（Program）。它本身是完整的，可以由作者在所开发的系统平台上运行。它通常是车库中产出的产品，以及作为单个程序员生产率的评估标准。

有两种途径可以使程序转变成更有用的，但是成本更高的东西，它们表现为图中的边界。

水平边界以下，程序变成编程产品（Programming Product）。这是可以被任何人运行、测试、修复和扩展的程序。它可以运行在多种操作系统平台上，供多套数据使用。要成为通用的编程产品，程序必须按照普遍认可的风格来编写，特别是输入的范围和形式必须扩展，以适用于所有可以合理使用的基本算法。接着，对程序进行彻底测试，确保它的稳定性和可靠性，使其值得信赖。这就意味着必须准备、运行和记录详尽的测试用例库，用来检查输入的边界和范围。此外，要将程序提升为程序产品，还需要有完备的文档，每个人都可以加以使用、修复和扩展。经验数据表明，相同功能的编程产品的成本，至少是已经过测试的程序的三倍。

回到图中，垂直边界的右边，程序变成编程系统（Programming System）中的一个构件单元。它是在功能上能相互协作的程序集合，具有规范的格式，可以进行交互，并可以用来组装和搭建整个系统。要成为系统构件，程序必须按照一定的要求编制，使输入和输出在语法和语义上与精确定义的接口一致。同时程序还要符合预先定义的资源限制——内存空间、输入输出设备、计算机时间。最后，程序必须同其它系统构件单元一道，以任何能想象到的组合进行测试。由于测试用例会随着组合不断增加，所以测试的范围非常广。因为一些意想不到的交互会产生许多不易察觉的 bug，测试工作将会非常耗时，因此相同功能的编程系统构件的成本至少是独立程序的三倍。如果系统有大量的组成单元，成本还会更高。

有的情况都不同的是，它的成本高达九倍。然而，只有它才是真正有用的产品，是大多数系统开发的目标。

职业的乐趣

编程为什么有趣？作为回报，它的从业者期望得到什么样的快乐？

首先是一种创建事物的纯粹快乐。如同小孩在玩泥巴时感到愉快一样，成年人喜欢创建事物，特别是自己进行设计。我想这种快乐是上帝创造世界的折射，一种呈现在每片独特、崭新的树叶和雪花上的喜悦 [1]。

其次，快乐来自于开发对其他人有用的东西。内心深处，我们期望其他人使用我们的劳动成果，并能对他们有所帮助。从这个方面，这同小孩用粘土为“爸爸办公室”捏制铅笔盒没有本质的区别。

第三是整个过程体现出魔术般的力量——将相互啮合的零部件组装在一起，看到它们精妙地运行，得到预先所希望的结果。比起弹珠游戏或点唱机所具有的迷人魅力，程序化的计算机毫不逊色。

第四是学习的乐趣，来自于这项工作的非重复特性。人们所面临的问题，在某个或其它方面总有些不同。因而解决问题的人可以从中学习新的事物：有时是实践上的，有时是理论上的，或者兼而有之。

最后，乐趣还来自于工作在如此易于驾驭的介质上。程序员，就像诗人一样，几乎仅仅工作在单纯的思考中。程序员凭空地运用自己的想象，来建造自己的“城堡”。很少有这样的介质——创造的方式如此得灵活，如此得易