Предисловие к изданию 1995 года
Предисловие к первому изданию
Глава 1 Смоляная яма
Глава 2 Этот мифический «человеко-месяц»
Глава 3 Операционная бригада
Глава 4 Аристократия, демократия и системное проектирование
Глава 5 Эффект второй системы
Глава 6 Донести слово
Глава 7 Почему не удалось построить Вавилонскую башню?
Глава 8 Объявляя удар
Глава 9 Два в одном
Глава 10 Документарная гипотеза
Глава 11 Планируйте на выброс
Глава 12 Острый инструмент
Глава 13 Целое и части
Глава 14 Назревание катастрофы
Глава 15 Обратная сторона
Глава 16 Серебряной пули нет — сущность и акциденция в программной инженерии
Глава 17 Новый выстрел «Серебряной пули нет»
Глава 18 Заявления «Мифического человеко-месяца»: правда или ложь?
Глава 19 «Мифический человеко-месяц» двадцать лет
Эпилог Пятьдесят лет удивления, восхищения и радости
Примечания и ссылки
Фредерик БРУКС
Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы
Посвящение издания 1975 года
Посвящается двоим людям, благодаря которым мои годы в IBM были особенно насыщенными:
Томасу Дж. Уотсону Младшему, чье глубокое внимание к людям по-прежнему ощущается в его фирме, и Бобу О. Эвансу, чье смелое руководство превратило работу в приключение.
Посвящение издания 1995 года
Посвящается Нэнси, Божьему дару для меня.
К моему удивлению и удовольствию, «Мифический человеко-месяц» остается популярным через 20 лет после выхода. Тираж превысил 250 000 экземпляров. Меня часто спрашивают, какие из оценок и рекомендаций, изложенных в 1975 году, я по-прежнему считаю верными, а какие претерпели изменения, и в чем именно. Несмотря на то, что в моих лекциях этот вопрос время от времени затрагивается, я давно жду возможности изложить его в печатном виде.
Питер Гордон (Peter Gordon), являющийся сейчас совладельцем издательства Addison-Wesley, терпеливо и с пользой сотрудничает со мной с 1980 года. Он предложил подготовить юбилейное издание. Мы решили не исправлять оригинал, а перепечатать его в неприкосновенности, за исключением обычных опечаток, и дополнить мыслями, возникшими в более позднее время.
В главе 16 перепечатывается статья «Серебряной пули нет: сущность и акциденция в программной инженерии», опубликованная IFIPS (Международная федерация обществ по обработке информации) в 1986 году и явившаяся результатом опыта, полученного мною во время руководства исследованием использования программного обеспечения в военных областях, проводившегося Военным комитетом по науке. Мои соавторы по этому исследованию, а также наш исполнительный секретарь Роберт Л. Патрик, оказали мне неоценимое содействие в моем возвращении к крупным практическим программным проектам. Статья была перепечатана в издании IEEE “Computer” в 1987 году, благодаря которому получила широкую известность.
Статья «Серебряной пули нет» была дерзкой. В ней предрекалось, что в течение ближайшего десятилетия не возникнет методов программирования, использование которых позволит на порядок величин повысить производительность разработки программного обеспечения при прочих равных условиях. До конца этого десятилетия остался год, и, похоже, мое предсказание сбылось. Статья вызвала более оживленную дискуссию в печати, чем «Мифический человеко-месяц», поэтому в главе 17 содержатся ответы на некоторые из опубликованных критических замечаний, а также уточняются взгляды, изложенные в 1986 году.
При подготовке ретроспективного анализа и уточнения книги «Мифический человеко-месяц» я был удивлен тем, как мало содержавшихся в ней заявлений подверглось критике — как из числа доказанных, так и опровергнутых последующим опытом и исследованиями в области разработки программного обеспечения. Мне показалось полезным систематизировать эти заявления в чистом виде, без сопутствующих доказательств и данных. Я включил в книгу этот очерк в качестве главы 18, надеясь, что эти чистые утверждения вызовут поиск аргументов и фактов для доказательства, опровержения, пересмотра или уточнения.
Глава 19 собственно и представляет собой попытку пересмотреть изначальные утверждения. Следует предупредить читателя, что излагаемые новые взгляды далеко не в той мере подкреплены «боевым опытом», как это было в первой части книги. Дело в том, что в последнее время я работал в университетской среде, а не в промышленности, и над небольшими, а не крупномасштабными проектами. С 1986 года я занимаюсь только преподавательской деятельностью в области разработки программного обеспечения, но не исследованиями в ней. Моя исследовательская работа больше касается виртуальных сред и их применений.
При подготовке данной ретроспективы я поинтересовался современными взглядами своих друзей, которые практически занимаются разработкой программного обеспечения. В число тех, перед кем я в долгу за готовность поделиться своими взглядами, сделать полезные замечания к первоначальному тексту и усовершенствовать мое образование, входят Барри Бём (Barry Boehm), Кен Брукс (Ken Brooks), Дик Кейс (Dick Case), Джеймс Коггинс (James Coggins), Том Демарко (Tom DeMarco), Джим Маккарти (Jim McCarthy), Дэвид Парнас (David Parnas), Эрл
Уилер (Earl Wheeler) и Эдвард Йордон (Edward Yordon). Фэй Уард (Fay Ward) прекрасно выполнила техническую работу, связанную с изданием новых глав.
Я благодарен моим коллегам из Группы по программному обеспечению для военных целей Военного комитета по науке Гордону Беллу (Gordon Bell), Брюсу Бьюкенену (Bruce Buchanan), Рику Хейз-Роту (Rick Hayes-Roth) и особенно Дэвиду Парнасу — за их плодотворные идеи, а Ребеке Бирли (Rebekah Bierly) — за подготовку к печати статьи, опубликованной в данной книге в качестве главы 16. Анализ проблем программирования в категориях «сущность» (essence) и «акциденция» (accident) возникло благодаря Нэнси Гринвуд Брукс, использовавшей такой анализ в статье об обучении игре на скрипке методом Сузуки.
Обычаи издательства Addison-Wesley не позволили мне в предисловии к изданию 1975 года выразить благодарность его сотрудникам за сыгранную ими важную роль. Следует особенно отметить вклад двух человек: Нормана Стентона (Norman Stenton), являвшегося ответственным редактором, и Герберта Боуза (Herbert Boes), бывшего художественным редактором. Боуз создал изящный стиль, особо отмеченный одним из рецензентов: «широкие поля и творческое использование шрифтов и компоновки материала». Что еще важнее, он дал важный совет поместить в начале каждой главы свою картинку. (В то время у меня были только картинки Смоляных ям и Реймского собора.) Чтобы найти все картинки, мне потребовался целый год, но я бесконечно благодарен за совет.
Soli Deo gloria — Богу единому слава!
F. P. B., Jr. Чапел Хилл, Северная Каролина Март 1995
Во многих отношениях управление большим проектом разработки программного обеспечения аналогично любому другому крупному начинанию — в большей мере, чем обычно считают программисты. Однако во многих отношениях имеет отличия — в большей мере, чем обычно предполагают профессиональные менеджеры.
Идет процесс накопления профессиональных знаний в этой области. Состоялось несколько конференций, заседаний на конференциях AFIPS, опубликовано несколько книг и статей. Но знания еще не оформились в том виде, когда их можно систематически изложить в учебнике. Тем не менее, представляется уместным предложить эту небольшую по объему книгу, отражающую, в основном, мои личные взгляды.
Мое профессиональное становление в вычислительной технике первоначально было связано с программированием, однако в период 1956-1963 годов, когда разрабатывались автономные управляющие программы и языки высокого уровня, я занимался, в основном, архитектурой компьютеров. Когда в 1964 году я стал менеджером проекта разработки Operating System/360, то обнаружил, что мир программирования совершенно изменился благодаря успехам, достигнутым за несколько последних лет.
Руководство разработкой OS/360 было очень поучительным, хотя и полным расстройств. Команде разработчиков, в том числе сменившему меня Ф. М. Трапнеллу (F. M. Trapnell), можно многим гордиться. Система содержит много отличных решений в конструкции и функционировании, и ей удалось получить широкое распространение. Некоторые идеи, в первую очередь, организация ввода/вывода, независимая от устройств, и управление внешними библиотеками стали техническими новинками, ныне широко используемыми. Сейчас эта система вполне надежна, достаточно производительна и весьма гибка.
Однако проект нельзя назвать вполне успешным. Всякому пользователю OS/360 быстро становится ясно, насколько лучше могла бы быть система. Ошибки проектирования и реализации особенно заметны в управляющей программе, а не в компиляторах языков. Большая часть этих просчетов относится к периоду 1964-65 годов и потому должна быть отнесена на мой счет. Более того, система вышла с задержкой, потребовала больше памяти, чем предполагалось, стоимость разработки в несколько раз превысила запланированную, и первые несколько версий функционировали не слишком удачно.
Покинув в 1965 году IBM и придя в Чэпел Хилл, как это и предполагалось, я возглавил разработку OS/360 и стал анализировать опыт этой разработки, чтобы извлечь уроки технологических решений и администрирования. В частности, я хотел понять, почему столь различным оказался опыт администрирования при разработке аппаратной части System/360, с одной стороны, и создании операционной системы OS/360 — с другой. Эта книга является запоздалым ответом на вопросы Тома Уотсона относительно трудности управления разработкой программ.
В решении этой задачи я получил большую пользу от длительного общения с Р. П. Кейсом (R. P. Case), помощником менеджера проекта в 1964-65 годах, и Ф. М. Трапнеллом, менеджером проекта в 1965-68 годах. Я обсудил свои выводы с менеджерами других крупных программных проектов, в том числе Ф. Дж. Корбато (F. J. Corbato) из МТИ, Джоном Харром (John Harr) и В. Высоцким (V. Vyssotsky) из Bell Telephone Laboratories, Чарльзом Портманом (Charles Portman) из International Computers Limited, А. П. Ершовым из Вычислительного центра Сибирского отделения Академии наук СССР, а также А. М. Пьетрасанта (A. M. Pietrasanta) из IBM.
Собственные мои выводы содержатся в следующих ниже очерках, предназначенных профессиональным программистам, профессиональным менеджерам и особенно профессиональным менеджерам в программировании.
Хотя книга написана как отдельные очерки, у нее есть центральная тема, излагаемая в главах 2-7. Вкратце мое мнение заключается в том, что трудности, испытываемые при управлении крупными программными проектами, иного рода, нежели при управлении небольшими проектами, что связано с проблемами разделения труда. Я считаю важнейшей задачей сохранение концептуальной целостности самого продукта. В этих главах обсуждаются трудности, возникающие на пути к этому единству, и способы их преодоления. В главах, следующих за ними, обсуждаются другие аспекты управления разработкой программного обеспечения.
Имеющаяся по этой теме литература не слишком богата, но весьма распылена. Поэтому я постарался включить ссылки на литературу, которые помогут осветить отдельные вопросы и отошлют заинтересованного читателя к другим полезным работам. Рукопись книги прочли многие мои друзья, и некоторые из них сделали пространные и полезные замечания. В тех случаях, когда, несмотря на ценность, они не вполне вписывались в текст, я включал их в примечания.
Поскольку эта книга представляет собой сборник очерков, а не единый текст, все ссылки и примечания вынесены в конец, и читателю при первом чтении можно их пропустить.
Я глубоко признателен мисс Саре Элизабет Мур (Sara Elizabeth Moore), мистеру Дэвиду Вагнеру (David Wagner) и миссис Ребекке Беррис (Rebecca Burris) за помощь в подготовке данной рукописи, а также профессору Джозефу Слоуну (Joseph C. Sloane) за советы в отношении иллюстраций.
F. P. B., Jr. Чэпел Хилл, Северная Каролина Октябрь 1974
Самая яркая сцена доисторических времен — борьба огромных животных со смертью в смоляных ямах. Воображение представляет динозавров, мамонтов и саблезубых тигров, пытающихся высвободиться из смолы. Чем отчаянней борьба, тем сильнее затягивает смола, и как бы ни был силен или ловок зверь, в конечном итоге ему уготована гибель.
Такой смоляной ямой в последнее десятилетие было программирование больших систем: в ней сгинул не один большой и сильный зверь. По большей части это происходило в области систем, где мало кому удалось реализовать спецификации, уложиться в график и бюджет. Большие и малые, массивные и жилистые — одна за другой эти команды увязли в смоле. Казалось, ничто в отдельности не вызывает трудностей — одну лапу всегда можно вытащить. Но накопление действующих одновременно и взаимовлияющих факторов все более и более замедляет движение. Вызывает удивление неприятность возникшей проблемы, и распознать ее сущность нелегко. Но нужно это сделать, если мы собираемся решить ее.
Поэтому начнем с определения того, что такое системное программирование, и какие радости и печали оно таит.
Системный программный продукт
Время от времени можно прочесть в газете о том, как в переоборудованном гараже пара программистов сделала замечательную программу, оставившую позади разработки больших команд. И каждый программист охотно верит в эти сказки, поскольку знает, что может создать любую программу со скоростью, значительно превышающей те 1000 операторов в год, которые, по сообщениям, пишут программисты в промышленных бригадах.
Почему же до сих пор все профессиональные бригады программистов не заменены одержимыми дуэтами из гаражей? Нужно посмотреть на то, что, собственно, производится.
В левом верхнем углу рисунка 1.1 находится программа. Она является завершенным продуктом, пригодным для запуска своим автором на системе, на которой была разработана. В гаражах обычно производится такой продукт, и это — тот объект, посредством которого отдельный программист оценивает свою производительность.
Есть два способа, которыми программу можно превратить в более полезный, но и более дорогой объект. Эти два способа представлены по краям рисунка.
При перемещении вниз через горизонтальную границу программа превращается в программный продукт. Это программа, которую любой человек может запускать, тестировать, исправлять и развивать. Она может использоваться в различных операционных средах и со многими наборами данных. Чтобы стать общеупотребительным программным продуктом, программа должна быть написана в обобщенном стиле. В частности, диапазон и вид входных данных должны быть настолько обобщенными, насколько это допускается базовым алгоритмом. Затем программу нужно тщательно протестировать, чтобы быть уверенным в ее надежности. Для этого нужно подготовить достаточное количество контрольных примеров для проверки диапазона допустимых значений входных данных и определения его границ, обработать эти примеры и зафиксировать результаты. Наконец, развитие программы в программный продукт требует создания подробной документации, с помощью которой каждый мог бы использовать ее, делать исправления и расширять. Я пользуюсь практическим правилом, согласно которому программный продукт стоит, по меньшей мере, втрое дороже, чем просто отлаженная программа с такой же функциональностью.
Рис. 1.1 Эволюция системного программного продукта
При пересечении вертикальной границы программа становится компонентом программного комплекса. Последний представляет собой набор взаимодействующих программ, согласованных по функциям и форматам, и вкупе составляющих полное средство для решения больших задач. Чтобы стать частью программного комплекса, синтаксис и семантика ввода и вывода программы должны удовлетворять точно определенным интерфейсам. Программа должна быть также спроектирована таким образом, чтобы использовать заранее оговоренный бюджет ресурсов — объем памяти, устройства ввода/вывода, процессорное время. Наконец, программу нужно протестировать вместе с прочими системными компонентами во всех сочетаниях, которые могут встретиться. Это тестирование может оказаться большим по объему, поскольку количество тестируемых случаев растет экспоненциально. Оно также занимает много времени, так как скрытые ошибки выявляются при неожиданных взаимодействиях отлаживаемых компонентов. Компонент программного комплекса стоит, по крайней мере, втрое дороже, чем автономная программа с теми же функциями. Стоимость может увеличиться, если в системе много компонентов.
В правом нижнем углу рисунка 1.1 находится системный программный продукт. От обычной программы он отличается во всех перечисленных выше отношениях. И стоит, соответственно, в десять раз дороже. Но это действительно полезный объект, который является целью большинства системных программных проектов.
Радости профессии
Почему заниматься программированием интересно? Какими радостями вознаграждаются те, кто им занимается?
Во-первых, это просто радость, получаемая при создании чего-либо своими руками. Как ребенок радуется, делая куличики из песка, так и взрослый получает удовольствие, создавая какие-либо вещи, особенно если сам их и придумал. Я думаю, что этот восторг — отражение восторга Господа, творящего мир, восторга, проявляющегося в индивидуальности и новизне каждого листочка и каждой снежинки.
Во-вторых, это удовольствие создавать вещи, которые могут быть полезны другим людям. Глубоко в душе мы испытываем потребность в том, чтобы другие использовали результаты нашего труда и считали их полезными. В этом отношении программная система по своей сути — то же, что и изготовленная ребенком подставка для карандашей «папе в подарок».
В-третьих, это очарование создания сложных головоломных объектов, состоящих из взаимодействующих движущихся частей и наблюдения за их работой, круг за кругом демонстрирующей результаты изначально заложенных принципов. Компьютер с работающей на нем программой обладает доведенным до высшего предела очарованием игорного или музыкального автомата.
В-четвертых, это радость, получаемая от неизменного узнавания нового, проистекающего из неповторимой природы задачи. В том или ином отношении задача всегда ставится по-новому, и тот, кто ее решает, получает новые знания — либо практические, либо теоретические, либо те и другие вместе.
Наконец, наслаждение доставляет работа со столь податливым материалом. Программист, подобно поэту, работает почти непосредственно с чистой мыслью. Он строит свои замки в воздухе и из воздуха, творя силой воображения. Трудно найти другой материал, используемый в творчестве, который столь же гибок, прост для шлифовки или переработки и доступен для воплощения грандиозных замыслов. (Как мы позднее увидим, такая податливость таит свои проблемы.)
Однако программная конструкция, в отличие от поэтических творений, реальна, в том смысле, что она движется и работает, производя видимые результаты, которые отделимы от самой конструкции. Она печатает результаты, рисует картинки, производит звуки, приводит в движение рычаги. В наше время осуществилось волшебство мифа и легенды. С клавиатуры вводится верное заклинание, и экран монитора оживает, показывая то, чего никогда не было и не могло быть.
Таким образом, программирование доставляет удовольствие, поскольку отвечает глубокой внутренней потребности в творчестве и удовлетворяет чувственные потребности, которые есть у всех нас.
Печали профессии
Не все, однако, в радость, и если предвидеть присущие этому ремеслу огорчения, то они легче переносятся.
Во-первых, необходима безошибочная точность действий. В этом отношении компьютер также напоминает волшебство. Один неверный знак, одна пауза в заклинании, и чудо не состоялось. Человеку несвойственно совершенство, и оно является необходимым лишь в немногих сферах его деятельности. Мне кажется, что при освоении программирования труднее всего привыкнуть к требованию совершенства.[1]
Кроме того, постановка задач, обеспечение ресурсами и предоставление информации осуществляется другими людьми. Редко удается контролировать условия работы и даже ее цели. На языке администрирования это означает, что полномочия ниже ответственности. Впрочем, похоже, что в любой работе, где должен быть получен результат, формальная власть никогда не соизмерима с ответственностью. На практике фактическая (в противоположность формальной) власть приобретается в результате успешного выполнения задач.
Зависимость от других имеет особенно неприятную системному программисту сторону. Он находится в зависимости от программ, написанных другими людьми, и эти программы зачастую плохо спроектированы, слабо написаны, получены в неполном виде (без исходного текста и контрольных примеров) и плохо документированы. Поэтому программисту приходится тратить многие часы на изучение и исправление вещей, которые, в идеале, должны быть полными, доступными и годными к использованию.
Следующий «минус» связан с тем, разработка грандиозных идей — это удовольствие, а поиск паршивых маленьких «жучков» — это всего лишь работа. В каждом творческом деле бывают ужасные периоды однообразного и кропотливого труда, и программирование не является исключением.
Далее оказывается, что при отладке программы сходимость является линейной, если не хуже, хотя можно было предполагать некое квадратичное приближение к окончанию. В итоге отладка продолжается долго, причем на поиск последних более сложных ошибок уходит больше времени, чем на отыскание первых.
Последняя горесть, а часто и последняя капля, — то, что продукт, на который было положено столько труда, оказывается устаревшим в момент его завершения (или даже раньше). Коллеги и конкуренты уже с пылом работают над новыми и лучшими идеями. И уничтожение плода вашей мысли уже не только задумано, но и запланировано.
На самом деле положение обычно лучше, чем кажется. В то время как ваш продукт уже завершен, этот новый и лучший продукт, как правило, отсутствует на рынке, о нем лишь много разговоров, и для его разработки потребуются месяцы. Настоящий тигр не пара бумажному, если требуется реальное использование. Реальное существование имеет преимущества.
Конечно, технологическая основа разработки всегда развивается. Как только разработка проекта закончена, он становится устаревшим в смысле заложенных в нем концепций. Но для осуществления реального проекта необходимо разбиение на стадии и уровни. Судить о том, является ли некая реализация устаревшей, можно лишь сравнивая ее с другими существующими реализациями, а не с нереализованными идеями. Трудность и цель состоят в том, чтобы найти реальные решения для реальных задач в установленные сроки, используя имеющиеся ресурсы.
Таково программирование — и смоляная яма, в которой увязли многие проекты, и творчество со своими радостями и печалями. Для многих радости значат гораздо больше, чем печали. Для них и написана эта книга в попытке проложить какие-то мостки через это болото.
Программные проекты чаще проваливаются из-за нехватки календарного времени, чем по всем остальным причинам вместе взятым. Почему эта причина неудач столь распространена?
Во-первых, слабо развиты наши методы оценок. В сущности, они отражают молчаливое и совершенно неверное предположение, что все будет идти хорошо.
Во-вторых, наши методы оценки ошибочно путают достигнутый прогресс с затраченными усилиями, неявно допуская, что скорость выполнения проекта пропорциональна количеству занятых в нем сотрудников.
В-третьих, поскольку менеджеры программных проектов не уверены в своих оценках, им часто недостает вежливого упрямства, как у шеф-повара ресторана «Антуан».
В-четвертых, выполнение графика работ слабо контролируется. Типовые опробованные в других инженерных дисциплинах методы считаются радикальными нововведениями при разработке программного обеспечения.
В-пятых, при обнаружении отставания от графика естественной и общепринятой реакцией является увеличение числа разработчиков. Это все равно, что тушить пламя бензином. В результате дела идут значительно хуже. Чем сильнее пламя, тем больше нужно бензина, и в итоге этот путь приводит к катастрофе.
Контроль выполнения графика будет предметом отдельного разговора. Рассмотрим более подробно остальные аспекты проблемы.
Оптимизм
Все программисты — оптимисты. Возможно, эта современная разновидность колдовства особенно привлекательна для тех, кто верит в хэппи-энды и добрых фей. Возможно, сотни неудач отталкивают всех, кроме тех, кто привык сосредоточиваться на конечной цели. А может быть, дело всего лишь в том, что компьютеры и программисты молоды, а молодости свойствен оптимизм. Как бы то ни было, в результате одно: «На этот раз она точно пойдет!» Или : «Я только что выявил последнюю ошибку!»
Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы
Посвящение издания 1975 года
Посвящается двоим людям, благодаря которым мои годы в IBM были особенно насыщенными:
Томасу Дж. Уотсону Младшему, чье глубокое внимание к людям по-прежнему ощущается в его фирме, и Бобу О. Эвансу, чье смелое руководство превратило работу в приключение.
Посвящение издания 1995 года
Посвящается Нэнси, Божьему дару для меня.
К моему удивлению и удовольствию, «Мифический человеко-месяц» остается популярным через 20 лет после выхода. Тираж превысил 250 000 экземпляров. Меня часто спрашивают, какие из оценок и рекомендаций, изложенных в 1975 году, я по-прежнему считаю верными, а какие претерпели изменения, и в чем именно. Несмотря на то, что в моих лекциях этот вопрос время от времени затрагивается, я давно жду возможности изложить его в печатном виде.
Питер Гордон (Peter Gordon), являющийся сейчас совладельцем издательства Addison-Wesley, терпеливо и с пользой сотрудничает со мной с 1980 года. Он предложил подготовить юбилейное издание. Мы решили не исправлять оригинал, а перепечатать его в неприкосновенности, за исключением обычных опечаток, и дополнить мыслями, возникшими в более позднее время.
В главе 16 перепечатывается статья «Серебряной пули нет: сущность и акциденция в программной инженерии», опубликованная IFIPS (Международная федерация обществ по обработке информации) в 1986 году и явившаяся результатом опыта, полученного мною во время руководства исследованием использования программного обеспечения в военных областях, проводившегося Военным комитетом по науке. Мои соавторы по этому исследованию, а также наш исполнительный секретарь Роберт Л. Патрик, оказали мне неоценимое содействие в моем возвращении к крупным практическим программным проектам. Статья была перепечатана в издании IEEE “Computer” в 1987 году, благодаря которому получила широкую известность.
Статья «Серебряной пули нет» была дерзкой. В ней предрекалось, что в течение ближайшего десятилетия не возникнет методов программирования, использование которых позволит на порядок величин повысить производительность разработки программного обеспечения при прочих равных условиях. До конца этого десятилетия остался год, и, похоже, мое предсказание сбылось. Статья вызвала более оживленную дискуссию в печати, чем «Мифический человеко-месяц», поэтому в главе 17 содержатся ответы на некоторые из опубликованных критических замечаний, а также уточняются взгляды, изложенные в 1986 году.
При подготовке ретроспективного анализа и уточнения книги «Мифический человеко-месяц» я был удивлен тем, как мало содержавшихся в ней заявлений подверглось критике — как из числа доказанных, так и опровергнутых последующим опытом и исследованиями в области разработки программного обеспечения. Мне показалось полезным систематизировать эти заявления в чистом виде, без сопутствующих доказательств и данных. Я включил в книгу этот очерк в качестве главы 18, надеясь, что эти чистые утверждения вызовут поиск аргументов и фактов для доказательства, опровержения, пересмотра или уточнения.
Глава 19 собственно и представляет собой попытку пересмотреть изначальные утверждения. Следует предупредить читателя, что излагаемые новые взгляды далеко не в той мере подкреплены «боевым опытом», как это было в первой части книги. Дело в том, что в последнее время я работал в университетской среде, а не в промышленности, и над небольшими, а не крупномасштабными проектами. С 1986 года я занимаюсь только преподавательской деятельностью в области разработки программного обеспечения, но не исследованиями в ней. Моя исследовательская работа больше касается виртуальных сред и их применений.
При подготовке данной ретроспективы я поинтересовался современными взглядами своих друзей, которые практически занимаются разработкой программного обеспечения. В число тех, перед кем я в долгу за готовность поделиться своими взглядами, сделать полезные замечания к первоначальному тексту и усовершенствовать мое образование, входят Барри Бём (Barry Boehm), Кен Брукс (Ken Brooks), Дик Кейс (Dick Case), Джеймс Коггинс (James Coggins), Том Демарко (Tom DeMarco), Джим Маккарти (Jim McCarthy), Дэвид Парнас (David Parnas), Эрл
Уилер (Earl Wheeler) и Эдвард Йордон (Edward Yordon). Фэй Уард (Fay Ward) прекрасно выполнила техническую работу, связанную с изданием новых глав.
Я благодарен моим коллегам из Группы по программному обеспечению для военных целей Военного комитета по науке Гордону Беллу (Gordon Bell), Брюсу Бьюкенену (Bruce Buchanan), Рику Хейз-Роту (Rick Hayes-Roth) и особенно Дэвиду Парнасу — за их плодотворные идеи, а Ребеке Бирли (Rebekah Bierly) — за подготовку к печати статьи, опубликованной в данной книге в качестве главы 16. Анализ проблем программирования в категориях «сущность» (essence) и «акциденция» (accident) возникло благодаря Нэнси Гринвуд Брукс, использовавшей такой анализ в статье об обучении игре на скрипке методом Сузуки.
Обычаи издательства Addison-Wesley не позволили мне в предисловии к изданию 1975 года выразить благодарность его сотрудникам за сыгранную ими важную роль. Следует особенно отметить вклад двух человек: Нормана Стентона (Norman Stenton), являвшегося ответственным редактором, и Герберта Боуза (Herbert Boes), бывшего художественным редактором. Боуз создал изящный стиль, особо отмеченный одним из рецензентов: «широкие поля и творческое использование шрифтов и компоновки материала». Что еще важнее, он дал важный совет поместить в начале каждой главы свою картинку. (В то время у меня были только картинки Смоляных ям и Реймского собора.) Чтобы найти все картинки, мне потребовался целый год, но я бесконечно благодарен за совет.
Soli Deo gloria — Богу единому слава!
F. P. B., Jr. Чапел Хилл, Северная Каролина Март 1995
Во многих отношениях управление большим проектом разработки программного обеспечения аналогично любому другому крупному начинанию — в большей мере, чем обычно считают программисты. Однако во многих отношениях имеет отличия — в большей мере, чем обычно предполагают профессиональные менеджеры.
Идет процесс накопления профессиональных знаний в этой области. Состоялось несколько конференций, заседаний на конференциях AFIPS, опубликовано несколько книг и статей. Но знания еще не оформились в том виде, когда их можно систематически изложить в учебнике. Тем не менее, представляется уместным предложить эту небольшую по объему книгу, отражающую, в основном, мои личные взгляды.
Мое профессиональное становление в вычислительной технике первоначально было связано с программированием, однако в период 1956-1963 годов, когда разрабатывались автономные управляющие программы и языки высокого уровня, я занимался, в основном, архитектурой компьютеров. Когда в 1964 году я стал менеджером проекта разработки Operating System/360, то обнаружил, что мир программирования совершенно изменился благодаря успехам, достигнутым за несколько последних лет.
Руководство разработкой OS/360 было очень поучительным, хотя и полным расстройств. Команде разработчиков, в том числе сменившему меня Ф. М. Трапнеллу (F. M. Trapnell), можно многим гордиться. Система содержит много отличных решений в конструкции и функционировании, и ей удалось получить широкое распространение. Некоторые идеи, в первую очередь, организация ввода/вывода, независимая от устройств, и управление внешними библиотеками стали техническими новинками, ныне широко используемыми. Сейчас эта система вполне надежна, достаточно производительна и весьма гибка.
Однако проект нельзя назвать вполне успешным. Всякому пользователю OS/360 быстро становится ясно, насколько лучше могла бы быть система. Ошибки проектирования и реализации особенно заметны в управляющей программе, а не в компиляторах языков. Большая часть этих просчетов относится к периоду 1964-65 годов и потому должна быть отнесена на мой счет. Более того, система вышла с задержкой, потребовала больше памяти, чем предполагалось, стоимость разработки в несколько раз превысила запланированную, и первые несколько версий функционировали не слишком удачно.
Покинув в 1965 году IBM и придя в Чэпел Хилл, как это и предполагалось, я возглавил разработку OS/360 и стал анализировать опыт этой разработки, чтобы извлечь уроки технологических решений и администрирования. В частности, я хотел понять, почему столь различным оказался опыт администрирования при разработке аппаратной части System/360, с одной стороны, и создании операционной системы OS/360 — с другой. Эта книга является запоздалым ответом на вопросы Тома Уотсона относительно трудности управления разработкой программ.
В решении этой задачи я получил большую пользу от длительного общения с Р. П. Кейсом (R. P. Case), помощником менеджера проекта в 1964-65 годах, и Ф. М. Трапнеллом, менеджером проекта в 1965-68 годах. Я обсудил свои выводы с менеджерами других крупных программных проектов, в том числе Ф. Дж. Корбато (F. J. Corbato) из МТИ, Джоном Харром (John Harr) и В. Высоцким (V. Vyssotsky) из Bell Telephone Laboratories, Чарльзом Портманом (Charles Portman) из International Computers Limited, А. П. Ершовым из Вычислительного центра Сибирского отделения Академии наук СССР, а также А. М. Пьетрасанта (A. M. Pietrasanta) из IBM.
Собственные мои выводы содержатся в следующих ниже очерках, предназначенных профессиональным программистам, профессиональным менеджерам и особенно профессиональным менеджерам в программировании.
Хотя книга написана как отдельные очерки, у нее есть центральная тема, излагаемая в главах 2-7. Вкратце мое мнение заключается в том, что трудности, испытываемые при управлении крупными программными проектами, иного рода, нежели при управлении небольшими проектами, что связано с проблемами разделения труда. Я считаю важнейшей задачей сохранение концептуальной целостности самого продукта. В этих главах обсуждаются трудности, возникающие на пути к этому единству, и способы их преодоления. В главах, следующих за ними, обсуждаются другие аспекты управления разработкой программного обеспечения.
Имеющаяся по этой теме литература не слишком богата, но весьма распылена. Поэтому я постарался включить ссылки на литературу, которые помогут осветить отдельные вопросы и отошлют заинтересованного читателя к другим полезным работам. Рукопись книги прочли многие мои друзья, и некоторые из них сделали пространные и полезные замечания. В тех случаях, когда, несмотря на ценность, они не вполне вписывались в текст, я включал их в примечания.
Поскольку эта книга представляет собой сборник очерков, а не единый текст, все ссылки и примечания вынесены в конец, и читателю при первом чтении можно их пропустить.
Я глубоко признателен мисс Саре Элизабет Мур (Sara Elizabeth Moore), мистеру Дэвиду Вагнеру (David Wagner) и миссис Ребекке Беррис (Rebecca Burris) за помощь в подготовке данной рукописи, а также профессору Джозефу Слоуну (Joseph C. Sloane) за советы в отношении иллюстраций.
F. P. B., Jr. Чэпел Хилл, Северная Каролина Октябрь 1974
Een Schip op bet strand is een baken in zee. (Корабль на мели — моряку маяк.)
ГОЛЛАНДСКАЯ ПОСЛОВИЦА
Самая яркая сцена доисторических времен — борьба огромных животных со смертью в смоляных ямах. Воображение представляет динозавров, мамонтов и саблезубых тигров, пытающихся высвободиться из смолы. Чем отчаянней борьба, тем сильнее затягивает смола, и как бы ни был силен или ловок зверь, в конечном итоге ему уготована гибель.
Такой смоляной ямой в последнее десятилетие было программирование больших систем: в ней сгинул не один большой и сильный зверь. По большей части это происходило в области систем, где мало кому удалось реализовать спецификации, уложиться в график и бюджет. Большие и малые, массивные и жилистые — одна за другой эти команды увязли в смоле. Казалось, ничто в отдельности не вызывает трудностей — одну лапу всегда можно вытащить. Но накопление действующих одновременно и взаимовлияющих факторов все более и более замедляет движение. Вызывает удивление неприятность возникшей проблемы, и распознать ее сущность нелегко. Но нужно это сделать, если мы собираемся решить ее.
Поэтому начнем с определения того, что такое системное программирование, и какие радости и печали оно таит.
Системный программный продукт
Время от времени можно прочесть в газете о том, как в переоборудованном гараже пара программистов сделала замечательную программу, оставившую позади разработки больших команд. И каждый программист охотно верит в эти сказки, поскольку знает, что может создать любую программу со скоростью, значительно превышающей те 1000 операторов в год, которые, по сообщениям, пишут программисты в промышленных бригадах.
Почему же до сих пор все профессиональные бригады программистов не заменены одержимыми дуэтами из гаражей? Нужно посмотреть на то, что, собственно, производится.
В левом верхнем углу рисунка 1.1 находится программа. Она является завершенным продуктом, пригодным для запуска своим автором на системе, на которой была разработана. В гаражах обычно производится такой продукт, и это — тот объект, посредством которого отдельный программист оценивает свою производительность.
Есть два способа, которыми программу можно превратить в более полезный, но и более дорогой объект. Эти два способа представлены по краям рисунка.
При перемещении вниз через горизонтальную границу программа превращается в программный продукт. Это программа, которую любой человек может запускать, тестировать, исправлять и развивать. Она может использоваться в различных операционных средах и со многими наборами данных. Чтобы стать общеупотребительным программным продуктом, программа должна быть написана в обобщенном стиле. В частности, диапазон и вид входных данных должны быть настолько обобщенными, насколько это допускается базовым алгоритмом. Затем программу нужно тщательно протестировать, чтобы быть уверенным в ее надежности. Для этого нужно подготовить достаточное количество контрольных примеров для проверки диапазона допустимых значений входных данных и определения его границ, обработать эти примеры и зафиксировать результаты. Наконец, развитие программы в программный продукт требует создания подробной документации, с помощью которой каждый мог бы использовать ее, делать исправления и расширять. Я пользуюсь практическим правилом, согласно которому программный продукт стоит, по меньшей мере, втрое дороже, чем просто отлаженная программа с такой же функциональностью.
При пересечении вертикальной границы программа становится компонентом программного комплекса. Последний представляет собой набор взаимодействующих программ, согласованных по функциям и форматам, и вкупе составляющих полное средство для решения больших задач. Чтобы стать частью программного комплекса, синтаксис и семантика ввода и вывода программы должны удовлетворять точно определенным интерфейсам. Программа должна быть также спроектирована таким образом, чтобы использовать заранее оговоренный бюджет ресурсов — объем памяти, устройства ввода/вывода, процессорное время. Наконец, программу нужно протестировать вместе с прочими системными компонентами во всех сочетаниях, которые могут встретиться. Это тестирование может оказаться большим по объему, поскольку количество тестируемых случаев растет экспоненциально. Оно также занимает много времени, так как скрытые ошибки выявляются при неожиданных взаимодействиях отлаживаемых компонентов. Компонент программного комплекса стоит, по крайней мере, втрое дороже, чем автономная программа с теми же функциями. Стоимость может увеличиться, если в системе много компонентов.
В правом нижнем углу рисунка 1.1 находится системный программный продукт. От обычной программы он отличается во всех перечисленных выше отношениях. И стоит, соответственно, в десять раз дороже. Но это действительно полезный объект, который является целью большинства системных программных проектов.
Радости профессии
Почему заниматься программированием интересно? Какими радостями вознаграждаются те, кто им занимается?
Во-первых, это просто радость, получаемая при создании чего-либо своими руками. Как ребенок радуется, делая куличики из песка, так и взрослый получает удовольствие, создавая какие-либо вещи, особенно если сам их и придумал. Я думаю, что этот восторг — отражение восторга Господа, творящего мир, восторга, проявляющегося в индивидуальности и новизне каждого листочка и каждой снежинки.
Во-вторых, это удовольствие создавать вещи, которые могут быть полезны другим людям. Глубоко в душе мы испытываем потребность в том, чтобы другие использовали результаты нашего труда и считали их полезными. В этом отношении программная система по своей сути — то же, что и изготовленная ребенком подставка для карандашей «папе в подарок».
В-третьих, это очарование создания сложных головоломных объектов, состоящих из взаимодействующих движущихся частей и наблюдения за их работой, круг за кругом демонстрирующей результаты изначально заложенных принципов. Компьютер с работающей на нем программой обладает доведенным до высшего предела очарованием игорного или музыкального автомата.
В-четвертых, это радость, получаемая от неизменного узнавания нового, проистекающего из неповторимой природы задачи. В том или ином отношении задача всегда ставится по-новому, и тот, кто ее решает, получает новые знания — либо практические, либо теоретические, либо те и другие вместе.
Наконец, наслаждение доставляет работа со столь податливым материалом. Программист, подобно поэту, работает почти непосредственно с чистой мыслью. Он строит свои замки в воздухе и из воздуха, творя силой воображения. Трудно найти другой материал, используемый в творчестве, который столь же гибок, прост для шлифовки или переработки и доступен для воплощения грандиозных замыслов. (Как мы позднее увидим, такая податливость таит свои проблемы.)
Однако программная конструкция, в отличие от поэтических творений, реальна, в том смысле, что она движется и работает, производя видимые результаты, которые отделимы от самой конструкции. Она печатает результаты, рисует картинки, производит звуки, приводит в движение рычаги. В наше время осуществилось волшебство мифа и легенды. С клавиатуры вводится верное заклинание, и экран монитора оживает, показывая то, чего никогда не было и не могло быть.
Таким образом, программирование доставляет удовольствие, поскольку отвечает глубокой внутренней потребности в творчестве и удовлетворяет чувственные потребности, которые есть у всех нас.
Печали профессии
Не все, однако, в радость, и если предвидеть присущие этому ремеслу огорчения, то они легче переносятся.
Во-первых, необходима безошибочная точность действий. В этом отношении компьютер также напоминает волшебство. Один неверный знак, одна пауза в заклинании, и чудо не состоялось. Человеку несвойственно совершенство, и оно является необходимым лишь в немногих сферах его деятельности. Мне кажется, что при освоении программирования труднее всего привыкнуть к требованию совершенства.[1]
Кроме того, постановка задач, обеспечение ресурсами и предоставление информации осуществляется другими людьми. Редко удается контролировать условия работы и даже ее цели. На языке администрирования это означает, что полномочия ниже ответственности. Впрочем, похоже, что в любой работе, где должен быть получен результат, формальная власть никогда не соизмерима с ответственностью. На практике фактическая (в противоположность формальной) власть приобретается в результате успешного выполнения задач.
Зависимость от других имеет особенно неприятную системному программисту сторону. Он находится в зависимости от программ, написанных другими людьми, и эти программы зачастую плохо спроектированы, слабо написаны, получены в неполном виде (без исходного текста и контрольных примеров) и плохо документированы. Поэтому программисту приходится тратить многие часы на изучение и исправление вещей, которые, в идеале, должны быть полными, доступными и годными к использованию.
Следующий «минус» связан с тем, разработка грандиозных идей — это удовольствие, а поиск паршивых маленьких «жучков» — это всего лишь работа. В каждом творческом деле бывают ужасные периоды однообразного и кропотливого труда, и программирование не является исключением.
Далее оказывается, что при отладке программы сходимость является линейной, если не хуже, хотя можно было предполагать некое квадратичное приближение к окончанию. В итоге отладка продолжается долго, причем на поиск последних более сложных ошибок уходит больше времени, чем на отыскание первых.
Последняя горесть, а часто и последняя капля, — то, что продукт, на который было положено столько труда, оказывается устаревшим в момент его завершения (или даже раньше). Коллеги и конкуренты уже с пылом работают над новыми и лучшими идеями. И уничтожение плода вашей мысли уже не только задумано, но и запланировано.
На самом деле положение обычно лучше, чем кажется. В то время как ваш продукт уже завершен, этот новый и лучший продукт, как правило, отсутствует на рынке, о нем лишь много разговоров, и для его разработки потребуются месяцы. Настоящий тигр не пара бумажному, если требуется реальное использование. Реальное существование имеет преимущества.
Конечно, технологическая основа разработки всегда развивается. Как только разработка проекта закончена, он становится устаревшим в смысле заложенных в нем концепций. Но для осуществления реального проекта необходимо разбиение на стадии и уровни. Судить о том, является ли некая реализация устаревшей, можно лишь сравнивая ее с другими существующими реализациями, а не с нереализованными идеями. Трудность и цель состоят в том, чтобы найти реальные решения для реальных задач в установленные сроки, используя имеющиеся ресурсы.
Таково программирование — и смоляная яма, в которой увязли многие проекты, и творчество со своими радостями и печалями. Для многих радости значат гораздо больше, чем печали. Для них и написана эта книга в попытке проложить какие-то мостки через это болото.
Чтобы приготовить вкусную пищу, требуется время. Если вам пришлось ждать, то лишь потому, что мы хотим лучше обслужить вас и доставить вам удовольствие.
МЕНЮ РЕСТОРАНА «АНТУАН» В НЬЮ-ОРЛЕАНЕ
Программные проекты чаще проваливаются из-за нехватки календарного времени, чем по всем остальным причинам вместе взятым. Почему эта причина неудач столь распространена?
Во-первых, слабо развиты наши методы оценок. В сущности, они отражают молчаливое и совершенно неверное предположение, что все будет идти хорошо.
Во-вторых, наши методы оценки ошибочно путают достигнутый прогресс с затраченными усилиями, неявно допуская, что скорость выполнения проекта пропорциональна количеству занятых в нем сотрудников.
В-третьих, поскольку менеджеры программных проектов не уверены в своих оценках, им часто недостает вежливого упрямства, как у шеф-повара ресторана «Антуан».
В-четвертых, выполнение графика работ слабо контролируется. Типовые опробованные в других инженерных дисциплинах методы считаются радикальными нововведениями при разработке программного обеспечения.
В-пятых, при обнаружении отставания от графика естественной и общепринятой реакцией является увеличение числа разработчиков. Это все равно, что тушить пламя бензином. В результате дела идут значительно хуже. Чем сильнее пламя, тем больше нужно бензина, и в итоге этот путь приводит к катастрофе.
Контроль выполнения графика будет предметом отдельного разговора. Рассмотрим более подробно остальные аспекты проблемы.
Оптимизм
Все программисты — оптимисты. Возможно, эта современная разновидность колдовства особенно привлекательна для тех, кто верит в хэппи-энды и добрых фей. Возможно, сотни неудач отталкивают всех, кроме тех, кто привык сосредоточиваться на конечной цели. А может быть, дело всего лишь в том, что компьютеры и программисты молоды, а молодости свойствен оптимизм. Как бы то ни было, в результате одно: «На этот раз она точно пойдет!» Или : «Я только что выявил последнюю ошибку!»