97 этюдов для архитекторов программных систем

В основе всего — данные Пол У. Хомер

Мы, разработчики, изначально воспринимаем программное обеспечение как систему команд, функций и алгоритмов. Такое «командно-ориентированное» представление помогает нам освоить построение ПО, но оно же начинает мешать, когда мы пытаемся создавать более масштабные системы.

В конце концов, компьютер — не что иное, как хитроумный инструмент, который помогает нам получать и обрабатывать горы данных. Структура этих данных лежит в основе нашего понимания того, как справиться со сложностью крупномасштабной системы. Миллионы команд сложны по своей природе, однако за ними стоит небольшой набор базовых структур данных, который мы можем легко понять.

Например, если вы хотите разобраться в операционной системе UNIX, вряд ли вам сильно поможет построчный просмотр ее исходного кода. Но если вы прочитаете книгу, которая описывает основные внутренние структуры данных, обеспечивающих работу процессов, файловых систем и т. д., вы скорее поймете глубинные принципы работы UNIX. Концептуально структуры данных имеют гораздо меньший размер и существенно более просты по сравнению с кодом.

В ходе выполнения кода на компьютере состояние данных непрерывно изменяется. С абстрактной точки зрения любой алгоритм можно рассматривать как простое преобразование данных из одной версии в другую. Вся функциональность системы воспринимается как большой набор четко определенных преобразований, переводящих данные между разными состояниями.

Такое ориентированное на данные представление, когда система рассматривается исключительно через призму структуры данных, лежащих в ее основе, способно даже самую сложную систему свести к реально воспринимаемому набору деталей. А снижение сложности позволяет понять, как построить сложную систему и работать с ней.

Данные находятся в центре большинства задач. Задачи, относящиеся к предметной области, проникают в код через данные. Большинство ключевых алгоритмов хорошо изучены и проанализированы, а вот структура данных и связи между ними изменяются часто. Проблемы уже работающих систем (такие как обновление) также существенно усложняются, если затрагивают данные. Изменение кода или поведения — не такая уж серьезная проблема: нужно просто выпустить новую версию системы; но изменение структур данных может потребовать огромных усилий по преобразованию старой версии данных в новую.

И конечно, многие фундаментальные проблемы архитектуры программного обеспечения в действительности связаны с данными. Собирает ли система правильные данные в правильное время? Кто должен иметь возможность просматривать или изменять эти данные? Если данные уже существуют, насколько они качественны и как быстро растет их объем? Если данных пока нет, то какова их структура, откуда они поступят и насколько надежен их источник? А когда данные окажутся в системе, останется еще один вопрос: есть ли способ просмотра и/или редактирования конкретных данных или его необходимо добавить в систему?

С точки зрения дизайна критическим вопросом для большинства систем является получение правильных данных в нужное время. Все те преобразования, которые применяются к данным с этого момента, нужны, чтобы обеспечить их доступность, реализацию функциональности и сохранение результатов. Большинству систем для нормальной работы не требуется высокая внутренняя сложность — они просто должны накапливать все большие и большие объемы данных. Пользователь видит прежде всего функциональность, но ядро каждой системы образуют данные.

Биография автора приведена ранее.