Опасности обучения на Java

Автор оригинала: Joel Spolsky

Вы счастливчики. Мы по три месяца жили в мешках из дерюги в грязных сараях. Мы вставали в шесть утра, стирали мешки, съедали по корке чёрствого хлеба и шли работать на мельницу, по 14 часов в день, с понедельника и до воскресенья, и когда мы возвращались домой, наш папа порол нас своим ремнем

Летающий цирк Монти Пайтона, Четыре йоркширца

Ленивая молодёжь.

Что может быть хорошего в тяжёлой работе?

Верный признак моего старения — моё ворчание и жалобы о «современной молодёжи» и о том, как не хотят или не могут больше делать ничего сложного.

Когда я был молод, я учился программировать на перфокартах. Если вы случайно делали ошибку, у вас не было такой «современной возможности», как нажать клавишу backspace и ввести заново то, что нужно. Вам приходилось выкидывать карту и начинать ввод заново.

Когда я начинал проводить интервью с программистами в 1991 г., я обычно позволял им использовать любой язык программирования для решения моей задачи на кодирование. В 99% случаев они выбирали C.

В наши дни они обычно выбирают Java.

Не поймите меня неправильно: нет ничего неправильного в использовании Java в качестве рабочего языка.

Подождите минутку, я хочу немного изменить это утверждение. Я не утверждаю в этой отдельно взятой статье, что в использовании Java в качестве рабочего языка есть что-то неправильное. В этом много неправильного, но оно подождет до другой статьи.

Вместо этого я хочу сказать, что Java в целом недостаточно сложна, чтобы отделить отличных программистов от посредственных. Может быть, это отличный язык для работы, но сегодня речь не об этом. Я даже могу зайти так далеко, что скажу — факт того, что Java не сложен, это фича, а не баг, — но это ведёт к данной проблеме.

Это может звучать немного резковато, это просто моё скромное мнение, но есть две вещи, которым традиционно учат в университетах в курсе компьютерных наук (Computer Science, CS) и которые многие люди никогда полностью по-настоящему так и не понимают: указатели и рекурсия.

В самом начале обучения в колледже вы проходите курс структур данных, со связанными списками, хеш-таблицами и прочими мелочами, с широким использованием указателей. Такие курсы довольно часто используются как курсы для отсева: они так сложны, что все, кто не обладает мыслительными способностями, необходимыми для CS, бросают, и это очень хорошо, потому что если вы думаете, что указатели сложны, то подождите пока вам не придётся доказывать факты теории неподвижной точки.

Все те юные гении, которые в старших классах школы писали на Бейсике пинг-понг для Apple II, поступают в колледжи, выбирают CompSci 101, курс по структурам данных, и когда сталкиваются с работой с указателями, их мозги просто взрываются, и они решают перевестись на политологию, потому что теперь правовая школа кажется им лучшим выбором. Я много раз видел графики отсеивания студентов с курсов CS, и обычно процент выбывших составляет от 40% до 70%. В университетах склонны считать это разбазариванием; я думаю, что это просто необходимая естественная отбраковка людей, которые просто не смогут быть счастливы или успешны в карьере программиста.

Другим сложным для многих студентов был курс, в котором изучалось функциональное программирование, в том числе рекурсивное программирование. В Массачусетском Технологическом Институте была очень высоко поставлена планка по этим курсам, разработан обязательный курс (6.001) и учебник ( Абельсон и Сассман, Структуры и Интерпретация Компьютерных Программ (Abelson & Sussman’s Structure and Interpretation of Computer Programs)) которые используются десятками или даже сотнями лучших школ CS как стандарт де факто для курсов введения в CS.

Сложность этих курсов просто ошеломляющая. На первой лекции вы целиком изучаете Scheme, и теперь вы можете быть посвящены в работу функций, работающих с неподвижной точкой, которые используют другие функции на входе. Когда я смог побороть такой курс, CSE121 в Университете Пенсильвании, я увидел, как много, если не большинство, студентов так и не смогли это сделать. Материал был слишком сложным. Я послал по электронной почте профессору длинное письмо, полное рыданий, говорящее о том, что Это Просто Нечестно. Кто-то в университете, должно быть, услышал меня (или одного из других жалобщиков), потому что теперь на этом курсе изучают Java.

Теперь я бы предпочёл, чтобы меня не услышали.
Думаете, что вы знаете, что это такое? Проверьте Себя Здесь!

Об этом и ведутся споры. Годы скуления ленивых студентов, подобных мне, в сочетании с жалобами индустрии программного обеспечения на то, как мало американские университеты выпускают специалистов по CS, сделали своё дело, и за последнее десятилетие множество безупречных в остальном школ на 100% перешли на Java. И это приветствовалось: рекрутёрам, которые используют «grep» для оценки резюме (прим.: grep — это программа в Unix, позволяющая выбирать строки, в которых есть нужное слово), это, кажется, нравится, и, что лучше всего, в Java нет ничего достаточно сложного, чтобы реально отсеять программистов без той части мозга, которая отвечает за указатели или рекурсии, соответственно уровень отсеивания в университетах понижается, факультеты CS выпускают больше студентов, за это получают больше денег, и всем становится хорошо.

Счастливые ученики Java-школ никогда не столкнутся с ужасными segfault (прим.: Segmentation Fault — типичная ошибка при обращении по некорректному адресу) при попытках реализовать основанные на указателях хеш-таблицы. Они никогда не будут делать безумных, сумасшедших попыток упаковать что-то в биты. Они никогда не будут загружать свои головы мыслями о том, как в полностью функциональных программах значение переменной никогда не изменяется, и все-таки оно постоянно изменяется! Парадокс!

Им не нужна эта часть мозгов, чтобы получить красный диплом.

Неужели я всего лишь один из тех старомодных ворчунов, вроде Четырёх Йоркширцев, которые хвастаются тем, как тяжело было жить в суровые старые времена?

Эй, в 1900 г. латынь и греческий были обязательными предметами в колледже, не потому, что они были как-то необходимы в жизни, но потому, что их знание было одним из обязательных признаков образованного человека. В некотором смысле мои аргументы не отличаются от тех аргументов, которые приводили сторонники латыни (все четыре). «[Латынь] тренирует ваш ум. Тренирует вашу память. Распутывание предложений на латыни — это отличное упражнение для ума, настоящая интеллектуальная головоломка, и хорошее введение в логическое мышление», писал Скотт Баркер (Scott Barker). Но я не смог найти ни одного университета, который до сих пор преподаёт латынь в обязательном порядке. Неужели указатели и рекурсия — это латынь и греческий компьютерных наук?

Итак, я легко соглашусь с тем, что программирование указателями сегодня не является необходимым в 90% разработки кода, и даже представляет опасность в промышленном коде. Да. Прекрасно. И функциональное программирование не так уж часто используется на практике. Согласен.

Но это все ещё важно для некоторых из самых восхитительных программных разработок. Например, без указателей вы никогда не сможете работать над ядром Linux. Вы не сможете понять ни строки кода Linux или любой операционной системы без реального понимания указателей.

Без понимания функционального программирования вы не сможете придумать MapReduce — алгоритма, который делает Google столь хорошо масштабируемым. Термины Map и Reduce пришли из Lisp и функционального программирования. MapReduce понятен любому, кто помнит из своего курса, эквивалентного 6.001, что истинно функциональные программы не имеют побочных эффектов и поэтому легко распараллеливаемы. Очень показателен тот факт, что в Google изобрели MapReduce, а в Microsoft нет, и это говорит кое-что о том, почему Microsoft до сих пор играет в догонялки, пытаясь заставить работать основные функции поисковой машины, в то время как в Google перешли к следующей проблеме: построению Skynet величайшего в мире параллельного суперкомпьютера. Я не думаю, что Microsoft действительно понимает, насколько они отстали на этом пути.

Но даже вдали от задач, где важность указателей и рекурсии очевидна, их реальная значимость в том, что создание больших систем требует той гибкости мозга, которую вы получаете при их изучении, и тех способностей мозга, которые были вам необходимы для того, чтобы не вылететь с курса во время обучения. Указатели и рекурсия требуют от человека определённых способностей: рассуждать, абстрактно мыслить, и, что особенно важно, видеть проблему на нескольких уровнях абстракции одновременно. Поэтому способность понимать указатели и рекурсию напрямую связана со способностью быть великим программистом.

Ничто в образовании, построенном полностью на Java, не отсеивает студентов из-за недостаточной гибкости их мозгов для понимания этих концепций. Как работодатель, я вижу, что 100%-Java школы начали штамповать выпускников курсов CS, некоторые из которых просто недостаточно умны для того, чтобы работать программистами с чем-то более замысловатым, чем Ещё Одно Бухгалтерское Приложение На Java, хотя они и управились со скрипом с «современной-упрощённой-для-тупиц» курсовой работой. Эти студенты никогда не справились бы с курсом 6.001 в Массачусетском Технологическом, или с CS 323 в Йеле, и, честно говоря, это и есть причина, почему, с точки зрения работодателя, диплом Массачусетского Технологического или Йеля имеет больший вес, чем диплом Дюка, который недавно стал Полностью-На-Java, или Penn University, который заменил Scheme и ML на Java, пытаясь преподавать на ней курс, который когда-то почти убил меня и моих друзей, CSE121. Дело не в том, что я не хочу нанимать умных ребят из Duke или Penn — я нанимаю их — просто мне гораздо сложнее понять, кто они. Раньше я мог сказать, что парень действительно умён, если он за несколько секунд может разобраться в рекурсивном алгоритме, или реализует функции, манипулирующие связными списками на основе указателей, с такой скоростью, с которой он может писать на листе бумаги. Но в случае выпускников школ Java я не могу сказать, имеет ли претендент проблемы с этими задачами, потому что у него просто не хватает соответствующего образования, или потому, что у него нет соответствующей части мозгов, необходимой для отличной работы в качестве программиста. Пол Грэхэм называет их Горе-Программистами.

Достаточно плохо уже то, что Школы-на-Java не отсеивают тех, кто никогда не сможет стать великими программистами, но на это школы вполне обоснованно могут сказать, что это не их проблема. Индустрия, или, по крайней мере, «рекрутёры-использующие-grep», действительно требуют, чтобы школы преподавали Java.

Но «школы-только-на-Java» также перестали тренировать мозги студентов для того, чтобы они стали знающими, проворными, и гибкими достаточно, чтобы могли хорошо проектировать программы (и я не имею в виду объектно-ориентированное «проектирование», когда вы тратите несчётное количество часов, переписывая собственный код при перестройке вашей объектной иерархии, или мучаетесь такими фальшивыми «проблемами», как выбор «содержит» или «является» (прим.: has-a vs. is-a, выбор между наследованием и композицией классов)). Необходимы тренировки, чтобы научиться думать на нескольких уровнях абстракции одновременно, что является абсолютно необходимым для проектирования отличной архитектуры программного обеспечения.

Вам может быть интересно, может ли обучение объектно-ориентированному программированию (ООП) быть хорошим заменителем указателей и рекурсии как вычищающих курсов. Короткий ответ — нет. Не обсуждая достоинства ООП, можно просто сказать, что оно недостаточно сложно для отсеивания посредственных программистов. Преподавание ООП состоит в основном в запоминании нескольких словарных терминов, таких как «инкапсуляция» и «наследование» и заучивании ответов на множество вопросов о разнице между полиморфизмом и перегрузкой операций. Не сложнее заучивания знаменательных дат и имён на уроках истории, ООП ставит неадекватно простую задачу для того, чтобы отпугнуть первокурсников. Когда у вас проблемы с ООП, ваша программа все-таки работает, она просто становится сложной для поддержки. Якобы. Но когда у вас проблемы с указателями, ваша программа выдаёт Segmentation Fault, и вы понятия не имеете, что происходит, до тех пор пока вы не остановитесь, не сделаете глубокий вдох и не попытаетесь на самом деле заставить свой ум работать на двух уровнях абстракции одновременно.

Рекрутёры-использующие-grep, кстати, высмеиваются здесь, и для этого есть веские доводы. Я никогда не был знаком с человеком, который бы понимал Scheme, Haskell и указатели С, и не мог бы освоить Java за пару дней, и после этого писать код на Java лучше, чем люди, имеющие пятилетний опыт работы с Java, но попробуйте объяснить это среднему HR-биороботу.

А что насчёт миссии CS-факультетов? Это не ПТУ! Их работа не состоит в том, чтобы подготовить людей к работе в промышленности. Это только для общинных колледжей, скажут вам, (прим.: в США двухгодичный колледж, готовящий специалистов средней квалификации для работы на территории местного сообщества) и государственных программ переобучения для уволенных рабочих. Предполагается, что они дают студентам фундаментальные инструменты для того, чтобы те жили своей жизни, а не готовят их к первым дням работы. Правильно?

Всё же. CS это доказательства (рекурсия), алгоритмы (рекурсия), языки (лямбда-исчисление), операционные системы (указатели), компиляторы (лямбда-исчисление) — и в результате получаем, что школы-на-Java, которые не учат С и не учат Scheme, в действительности не учат компьютерной науке. Насколько бесполезно в реальном мире понимание концепции каррирования (прим.: в функциональном программировании порождения из одной функции другой функции с меньшим числом аргументов; например из f(x,y) = x*y получение функции f3(x) = f(x,3) = 3*x), настолько же это необходимая предпосылка для высшего образования в области CS. Я не понимаю, почему профессора в комитетах, утверждающих программы обучения в колледжах, позволяют их программам тупеть до такой степени, что они не только не могут готовить программистов, готовых к работе, они даже не могут подготовить выпускников, которые могли бы получить степень PhD (прим.: аналог кандидата наук) и соперничать с ними за рабочие места. Хотя нет, подождите. Забудьте. Может быть я всё-таки понимаю.

Действительно, если вы вернётесь и изучите дискуссии, которые имели место в академических кругах во время Великого Перехода На Java, вы заметите, какой большой интерес вызывал вопрос, является ли Java достаточно простым для использования его в качестве учебного языка.

«Боже мой», — подумал я, — «они пытались отупить курс ещё сильнее!» Почему бы не кормить всех студентов с ложечки? Почему бы преподавателям самим не делать и тесты за них — тогда точно никто не будет переходить на гуманитарные специальности! Как предполагается научить кого-то чему-то, если курс обучения заботливо сконструирован так, чтобы стать ещё проще, чем он есть сейчас? Кажется, ставится задача приложить усилия (PDF) по разработке простого подмножества Java, предназначенного для изучения студентами, выпуск упрощённой документации, которая заботливо прячет весь этот EJB/J2EE-мусор от их нежных мозгов так, чтобы они не беспокоили свои крохотные головки какими-то другими классами кроме тех, которые необходимы для того, чтобы решать стандартный простейший набор заданий по курсу.

Наиболее сочувственное объяснение, почему факультеты CS с таким энтузиазмом отупляют свои курсы, это то, что у них будет значительно больше времени для обучения актуальным концепциям CS, если только они не будут вынуждены тратить две лекции на то, чтобы объяснить разницу между, скажем, int и Integer в Java. Хорошо, если дело только в этом, 6.001 будет для вас отличным ответом: учебный язык Scheme так прост, что весь язык может быть рассказан смышлёным студентам примерно за десять минут; после этого вы можете потратить остаток семестра на неподвижные точки.

Фух.

Я возвращаюсь обратно к единицам и нулям.

(У вас есть единицы? Везучий ублюдок! Всё, что было у нас — это нули.)

Переводчик: Илья Болодурин