Чистая архитектура. Искусство разработки программного обеспечения

К концу 1960-х годов мы выучили урок и придумали, как обрести независимость от устройств. Операционные системы, современные в те дни, абстрагировали устройства ввода/вывода за фасадами программных функций, которые обрабатывали отдельные записи, выглядящие как перфокарты. Программы должны были обращаться к службам операционной системы, представляющим абстрактные устройства хранения единичных записей. Операторы могли сообщить операционной системе, к каким физическим устройствам должны подключаться эти абстрактные службы — устройствам чтения перфокарт, накопителям на магнитной ленте или любым другим устройствам хранения записей.

Теперь одна и та же программа могла читать и записывать данные на перфокарты или магнитные ленты без всяких изменений. Так родился принцип открытости/закрытости (Open-Closed Principle; OCP), но в те дни он еще не имел названия.

Нежелательная почта

В конце 1960-х годов я работал в компании, которая печатала рекламные письма для своих клиентов. Клиенты присылали магнитные ленты с записями, содержащими имена и адреса своих клиентов, а мы должны были писать программы, печатающие персонализированные рекламные объявления.

Примерно такого содержания:

Здравствуйте, мистер Мартин,

Поздравляем!

Мы выбрали ВАС из всех живущих на Вичвуд-лейн, чтобы сделать фантастическое предложение…

Клиенты присылали нам огромные рулоны с заготовками писем, куда мы должны были впечатать имена и адреса или любой другой текст, которые передавались на магнитной ленте. Мы писали программы, читающие эти имена, адреса и другой текст с магнитной ленты и печатающие их точно в отведенных полях.

Такие рулоны весили по 500 фунтов и содержали тысячи писем. Клиенты могли присылать сотни рулонов, и каждый приходилось печатать отдельно.

Сначала у нас была машина IBM 360, печатающая на единственном последовательном принтере. За смену мы могли напечатать несколько тысяч писем. К сожалению, печать таких писем стоила очень дорого. В те дни аренда IBM 360 обходилась в десятки тысяч долларов в месяц.

Поэтому мы настраивали операционную систему так, чтобы вместо принтера она использовала магнитную ленту. Это никак не сказывалось на наших программах, потому что они выводили данные, используя абстракции ввода/вывода операционной системы.

360-я могла заполнить ленту за десять минут или что-то около того — вполне достаточно, чтобы напечатать несколько рулонов писем. Эти ленты затем выносились из машинного зала и монтировались в приводы, подключенные к автономным принтерам. У нас их было пять штук, и эти пять принтеров работали круглые сутки без перерывов и выходных, печатая сотни тысяч рекламных писем каждую неделю.

Ценность независимости от устройства оказалась огромной! Мы могли писать программы, не зная и не заботясь о том, какие устройства будут использоваться, и отлаживать их, используя локальный принтер, подключенный к компьютеру. После этого мы могли просто приказать операционной системе выполнить «печать» на магнитную ленту и получить сотни тысяч готовых форм.

Наши программы обрели форму. Эта форма отделила политику от деталей. Политика заключалась в форматировании записей с именами и адресами. А деталями стали устройства. Мы смогли отложить принятие решения о выборе устройства.

Физическая адресация

В начале 1970-х годов я работал над большой системой учета для местного профсоюза водителей грузовиков. У нас имелся диск емкостью 25 Мбайт, на котором хранились записи с информацией об агентах, работодателях и членах профсоюза. Разные записи имели разные размеры, поэтому первые несколько цилиндров на диске форматировались так, чтобы размер одного сектора в точности соответствовал размеру записи с информацией об агенте. Следующие несколько цилиндров форматировались под записи с информацией о работодателях. И последние несколько цилиндров — под записи с информацией о членах профсоюза.

Мы писали программы, детально зная структуру диска. Мы знали, что на диске имеется 200 цилиндров и 10 головок, что каждый цилиндр имеет несколько десятков секторов на головку. Мы знали, какие цилиндры отводятся для хранения записей того или иного вида. И все это жестко «зашивалось» в код.

Мы также хранили на диске оглавление, позволявшее отыскать каждого агента, работодателя и члена профсоюза. Это оглавление хранилось в еще одной, специально отформатированной группе цилиндров. Оглавление для поиска агентов состояло из записей, включавших идентификационный номер агента, номер цилиндра, номер головки и номер сектора, где хранится запись с информацией об агенте. Для поиска работодателей и членов имелись аналогичные оглавления. Кроме того, информация о членах профсоюза хранилась на диске в форме двусвязного списка: каждая запись хранила номер цилиндра, головки и сектора следующей и предыдущей записи.