Собрал свои мысли об ООП за последние 15 лет. Критикуем!
1. Сегодня для записи программ создано где-то около 2500 языков программирования. История их развития в чем-то схожа с историей развития человеческой речи. Существует мнение, что содержание первых высказываний человека состояли исключительно из требований помощи, которую бы мог оказать ему другой индивид. «Если бы первые высказывания становящегося человека выразить с помощью нашего, развитого языка, они обязательно содержали бы глаголы в повелительном наклонении (“дай!”, “неси!”, “ломай!”, “режь!”, “бей!”, “поднимай!”, “тяни!” и т. п.)». Причем эти команды сопровождались жестами, которые точно указывали к чему конкретно это действие должно быть применено. Ну, очень похоже на команды императивных языков программирования! Например, команды ассемблеров с точным указанием адресов памяти или регистров.
2. Человек вначале научается отличать одну практическую ситуацию, взятую в целом, от другой ситуации. Выделение отдельных элементов этих ситуаций (предметов, над которыми совершаются действия, действий, которые совершаются над предметами) осуществляется позже – по мере того, как в практической деятельности человек все больше знакомился с окружающими его вещами, познавал их свойства и их отношения друг к другу и к самому человеку. Постепенно человек начинает выделять из конкретной ситуации объект действия (в программировании – данные) и само действие (в программировании — функции). Овладение способностью выделять объекты действия было настоящей революцией в умственном развитии первобытного чело века. А это уже очень похоже на объектно-ориентированный подход (ООП), применяемый в программировании. По крайней мере, в его современной реализации в языках Java, C#, C++.
3. При помощи естественного языка человек материализует свои ментальные модели мира, чтобы передать их другому человеку. При помощи ООП программист материализует свои ментальные модели программного продукта, чтобы передать их на исполнение вычислителю. Но действительно ли ООП это главное русло нашей реки? Или это лишь тихая заводь перед крутым поворотом, которая отличается медленным и порой обратным течением воды и которая уже начала заболачиваться?
4. Применение ООП к построению ментальных моделей физического мира имеет более двух тысяч лет истории успешного использования, которое берет начало в трудах Аристотеля. В мире Аристотеля существуют только единичные и конкретно определенные вещи с заданным набором свойств и отнесенные к одной и только одной категории.
5. Да, теперь мы уже научились говорить не просто «неси», а «неси дрова» или «неси камень». В своем развитии языки программирования остановились на том, что научились различать объекты (дрова и камень), но не научились выделять действия над ними. И с точки зрения языка программирования men.carry (firewood) и men.carry (stone) будут разными языковыми единицами, если только объекты firewood и stone не имеют общего предка! Просто реализация этими объектами интерфейса «то, что может носить человек» нас не выручит, поскольку это будет две реализации, а, следовательно, и единиц исходного кода тоже будет две.
6. Здесь скрыто одно из основных ограничений ООП, которое делает наши программы сложнее, чем они могли бы быть, заставляет нас использовать костыли в виде паттернов проектирования, чтобы компенсировать врожденную хромоту ООП. Когда мы пытаемся определить, подходит ли нам конкретный дизайн программной системы или нет, мы не можем рассматривать данное решение изолированно. Мы должны рассматривать его с точки зрения разумных предположений о том, как будет использоваться данный дизайн в последствие. Если перевести этот тезис на язык «дров» и «камней», то это будет звучать, примерно, так. Проектируя программные объекты «дрова» и «камень», мы должны быть в курсе планов Господа, по совершенствованию программной системы. А именно, мы должны предполагать, что Он не ограничится созданием дров и камней, а на шестой день сотворения мира создаст человека, который их будет перетаскивать.
7. О наследовании. Другое ограничение ООП заключается в том, что каждый объект принадлежит одной и только одной иерархии ("is а") классов, пусть даже с возможностью множественного наследования и имеет раз и навсегда заданный набор свойств. Например, красная роза — это цветок, а цветок — это растение. Это противоречит реальности, в которой объекты могут эволюционировать, приобретать новые свойства, и утрачивать ранее существовавшие. Например, роза может стать товаром, а потом подарком. Другой пример. Человек рождается с очень ограниченным набором свойств: иметь возраст, вес, рост, уметь пищать, питаться и портить памперсы. Время идет, и он приобретает новые наборы свойств: ученик школы, покупатель, пассажир, солдат, студент, наемный работник, предприниматель, супруг, родитель и т.д. А возможно и не приобретает. Например, не каждый человек служит в армии, учится в вузе, женится и становится отцом или предпринимателем. Или утрачивает. Например, закончил учиться, отслужил в армии или развелся. Следовательно, один и тот же объект должен иметь возможность принадлежать разным классам и этот набор классов должен быть динамическим, т.е. изменяться в ходе эволюции объекта и самой программной системы. На набор классов, которым относится объект, как правило, накладываются ограничения. Например. Чтобы стать солдатом, человек должен достичь 18 лет. А если человек студент то для того, чтобы стать мужем, необходимо сдать сопромат.
8. О сообщениях. Еще одна странность ООП. «Поведение — это то, как объект действует и реагирует; поведение выражается в терминах состояния объекта и передачи сообщений» (здесь и далее цитаты по Гради Буч, Объектно — ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, Бином, 1998). Но, постойте, если я моделирую столкновение двух автомобилей то, кто из них и какие получает и передает сообщения?
9. О свойствах. «Состояние объекта характеризуется перечнем (обычно статическим) всех свойств данного объекта и текущими (обычно динамическими) значениями каждого из этих свойств». Но принадлежит ли свойство объекта самому объекту? Буду утверждать, что нет. Например, мы говорим данное яблоко – зеленое. Но что это означает не самом деле? Это значит, что если мы направим источник света, близкого по спектру к солнечному свету, то данное яблоко поглотит все длины волн, кроме тех, которые соответствуют диапазону зеленого цвета, и наблюдатель, который способен воспринимать весь спектр солнечного света увидит только отраженный зеленый свет. Если источник или наблюдатель имеют другой диапазон, например, инфракрасный, то цвет яблока будет черным. Таким образом, свойство не есть неотъемлемая характеристика объекта, а является возможным проявлением объекта при его взаимодействии с другими объектами. Например, свойство предмета «плавать по поверхности» может проявляться во взаимодействии с водой и не проявляться во взаимодействии со спиртом.
10. Об агрегации. Мы говорим: швабра «состоит из» (агрегирует) щетки и палки. Но что это означает? Если мы рассматриваем швабру, как предмет способный перемещаться в пространстве, то в этом случае агрегация никак не проявляется, мы рассматриваем швабру как атомарный объект и нам интересны лишь ее общая масса и размеры. Но если мы станем нагружать швабру и испытывать ее на прочность, то агрегация проявится, как взаимодействие составляющих ее объектов щетки и палки и результат испытания будет зависеть от того, происходит ли это взаимодействие посредством вбитых гвоздей или посредством пазов, шипов и клея. Следовательно агрегация есть также взаимодействие объектов.
11. Об ассоциации. Если мы говорим, что объект a является мужем объекта b, то мы декларируем что объекты a и b связаны ассоциацией. Как же может проявляться эта связь? Во-первых, сама эта связь есть результат взаимодействия трех объектов a, b и объекта и с (ЗАГС, некий регистратор, где эта связь рождается, и там же она, кстати, может и исчезнуть). Во-вторых, она будет проявляться в случаях взаимодействий объектов a и b, например, совместное расходование семейного бюджета или рождение и воспитание общего ребенка. Нет смысла спрашивать a.isMarrid (b), он может и соврать. Но вполне осмысленна функция isMarrid (a, b, c). Следовательно, связи, как и свойства, есть возможные взаимодействия между объектами.
12. Об идентичности. «Идентичность — это такое свойство объекта, которое отличает его от всех других объектов». Что должно соответствовать в действительности этому утверждению? Допустим, я перекрасил свой автомобиль. Для меня он, безусловно, остался тем же самым. Но для ГИБДД это будет совсем другой объект, который получит новый номер регистрации. Или другой пример. С автомобиля сняли колеса. Автомобиль остался тем же самым? А если еще и двигатель? Когда автомобиль перестанет быть тем же самым? Идентичность возникает лишь при связывании конкретных объектов. Каждая швабра будет состоять из вполне конкретной щетки и палки. У каждого мужа будет вполне конкретная жена, а у каждого клиента – свой экземпляр счета в банке.
13.Итак, в нашем ментальном мире нет объектов и их свойств. А есть структуры и их взаимодействия. Если мы моделируем дорожное движение, то автомобили следует рассматривать как элементарные узлы структуры, которые вступая во взаимодействие (обгоняя, подрезая, тормозя), консистентно изменяют свое положение в фазовом пространстве (скорость, ряд). С другой стороны, автомобили перестают быть элементарными узлам структуры, как только мы начинаем рассматривать их взаимодействие при столкновении. Мы должны перейти на более низкий структурный уровень. На этом уровне элементарными узлами должны быть: бампер, кузов, рама, двигатель и проч. составные части, а также способы их соединения (болты, сварка и т.д.). Сам факт выделения узла структуры есть акт познавательной деятельности (гештальттеория, Вертгеймер М. Продуктивное мышление. М.: Прогресс, 1987), который зависит от решаемой задачи.
