Закон дырявых абстракций.

Автор: Джоэл Сполски
Переводчик: Семён Хавкин
В оригинале статья называется The Law of Leaky Abstractions и была написана 23 марта 2000 года

Есть в Интернете инженерное волшебство, на работу которого мы с вами полагаемся каждый день. Оно заключено в сетевом протоколе TCP, одном из основных кирпичей, из которых выстроен Интернет.

TCP — это способ передачи данных, который считается надёжным. Это значит: если вы с его помощью отсылаете сообщение по сети, оно обязательно прибудет на место в неискажённом виде.

Мы все пользуемся TCP для повседневных нужд вроде загрузки веб-страницы или отправления электронной почты. Надёжность TCP позволяет всяким остапам бендерам из Восточной Африки рассылать по миру спам наивысшего качества. О радость!

Посмотрим теперь на другой, ненадёжный, метод пересылки данных под названием IP. Тут уже никто не обещает, что посылка доедет до места назначения, и что по дороге с ней ничего не случится. Отправляя через IP кучу сообщений, не удивляйтесь, если половина из них потеряется, а из остальных часть окажется совсем не тем, что посылалось: может, они будут содержать фотографии прелестных котят, но скорее всего — просто нечитаемый мусор, похожий на заголовок тайваньского спама.

Волшебство же состоит в том, что TCP основан на IP. Иными словами, TCP обязуется как-то работать надёжно, используя лишь ненадёжные детали.

Для иллюстрации волшебства, рассмотрим близкий, хотя и не вполне обычный, сценарий из реальной жизни.

Предположим, некая дама отправляла подводами из Петербурга в Москву диван, чемодан, саквояж и т.д. Часть подвод сломалась и до Москвы не доехала. Часть подвод опрокинулась по пути, разбив картину, картонку и зеркала. Подводы добирались до Москвы не в том порядке, в каком выезжали из Петербурга, поскольку некоторых задержали страшные лесные разбойники, и вообще возницы выбирали разные маршруты. А теперь представим, что даме предлагается новая услуга: Красная Стрела, которая гарантирует, что багаж (а) прибудет на место (б) в целости и сохранности (в) и в нужном порядке. Но волшебным образом Красная Стрела не использует, как вы подумали, железной дороги, а нанимает тех самых возниц с подводами. Красная Стрела организует работу возниц следующим образом. Состояние багажа каждой подводы тщательно проверяется. В случае повреждения диван, чемодан и проч. заменяются со склада точно такими же. Подводы выстраиваются в правильном порядке. Если страшные лесные разбойники сумели захватить Бологое и перерезать дорогу, то Красная Стрела перенаправляет подводы другим путём, и дама ничего не подозревает. Ей просто кажется, что багаж прибывает немного медленнее, чем обычно; а об ужасных событиях в Бологом даме знать необязательно.

Примерно так TCP и работает. По-учёному это называется абстракция: упрощение чего-то гораздо более сложного, что происходит под крышкой. На самом деле значительная часть программирования заключается в построении абстракций. Что такое, допустим, строковая библиотека? Это способ сделать вид, что компьютеры умеют так же легко работать со строками, как и с числами. Что такое файловая система? Это способ сделать вид, что жёсткий диск состоит не из быстро вращающихся намагниченных тарелок, которые умеют сохранять биты в определённых местах, а якобы представляет из себя иерархическую систему папок внутри папок, внутри которых отдельные файлы содержат, в свою очередь, байтовые строки.

Вернёмся к TCP. Я тут для простоты слегка загнул, и у кого-то, может быть, от этого уже пар из ушей пошёл. Я сказал, будто TCP гарантирует, что сообщение прибудет на место. Вообще-то, это не так. Если ваш любимый хомячок перегрызёт сетевой кабель, так что никакие пакеты IP не дойдут до компьютера, то TCP ничего не сможет поделать, и сообщение не придёт. Если же вы поругались с сетевым администратором, который в отместку включил ваш компьютер в перегруженный хаб, то некоторые из пакетов IP все же дойдут, и хотя TCP будет работать, но так медленно, что за время пути собачка, сами понимаете, того.

Вот это я и называю дырявой абстракцией. TCP пытается абстрагироваться от ненадёжной сети полностью, но иногда эта сеть все-таки просвечивает сквозь дыры в абстракции, так что абстракция не всегда защищает от необходимости иметь дело с глубокими подробностями. Это всего лишь один пример того, что я назвал Законом Дырявых Абстракций:

Все нетривиальные абстракции дырявы. В абстракциях обнаруживаются дыры. В одних немного, в других целая куча. Эти дыры постоянно просвечивают, протекают, абстракции не срабатывают.

Простой пример: несмотря на дворники, мощные фары, крышу и обогреватель, которые защищают (абстрагируют) от непогоды, под дождём быстро ехать нельзя; приходится иметь дело с водяной подушкой, а иногда ливень такой, что на дороге ничего не видно, и надо остановиться; так что и от погоды, по закону дырявых абстракций, полностью не абстрагируешься.

Из-за закона дырявых абстракций вот что получается: придумает кто-нибудь чудесный новый генератор кода, с которым у программиста работа наконец-то станет эффективной, а ему и говорят: «Сперва научись делать это руками, а потом уж пользуйся генератором, чтобы сэкономить время». Генераторы кода, абстрагирующие разработку кусков кода, так же дырявы, как и все прочие абстракции. А единственный компетентный способ залатать эти дыры — выучить, как работают абстракции, и какие подробности они скрывают. Итак, абстракции экономят наше рабочее время, но не экономят учебное время.

Отсюда парадоксальное следствие: в то время как инструментарий программиста забирается на всё более высокие уровни сложности со всё более развитыми абстракциями, стать высококвалифицированным программистом становится всё труднее.

Десять лет мы представляли, что новые концепции программирования смогут облегчить наш труд. И правда: созданные за эти годы абстракции действительно позволяют работать с проектами на порядки более сложными, чем десять или пятнадцать лет назад, типа программирования GUI и сетевого программирования. Но хотя замечательные инструменты, вроде современных объектных языков визуальных форм, позволяют сделать многое невероятно быстро, вдруг в один злосчастный день приходится искать течь в абстракции, и на это уходит пара недель. А когда вам нужно найти себе программиста в основном на Вижуал Бейсике, совершенно недостаточно нанять программиста только на Вижуал Бейсике, потому что каждый раз, когда абстракции Бейсика потекут, он не сможет сделать ни шага.

Закон дырявых абстракций крепко держит нас за штаны.