Цифровой журнал «Компьютерра» № 17 (170)
Шрифт:
Изначальное предложение Кея, представленное Национальному научному фонду США, звучало не просто смело, а почти фантастически. Кей пообещал создать среду (мы не будем называть её операционной системой, так как Кей настаивает на том, что это не ОС в привычном понимании), которая позволит функционировать современному компьютеру и будет включать в себя графический пользовательский интерфейс и набор прикладных программ. Главное отличие этой среды от всех уже существующих решений: длина кода этой системы не будет превышать двадцати тысяч строк.
Сказать, что двадцать тысяч строк — это немного, значит не сказать
Вот кадр из презентации Кея, показывающий, сколько будет занимать код ОС и основных приложений, если напечатать его в виде книг.
Объём сопоставим с Эмпайр стейт билдинг и равен примерно 17,5 тысячам книг. «Кто из вас прочёл семнадцать тысяч книг? — вопрошает Кей собравшихся на лекции. — А кто из вас прочёл хотя бы одну?» Объёма одной книги, то есть примерно двадцати тысяч строк, по его мнению достаточно для того, чтобы создать систему, напоминающую по функциям те ОС и приложения, с которыми мы сейчас работаем. Просто строить нужно умело.
Современный софт Кей сравнивает с египетскими пирамидами. Их строители ещё ничего толком не знали об архитектуре и сооружали конструкции, которые почти полностью состояли из материала и практически не имели свободного пространства внутри. С изобретением колонн и арок стало возможно возводить куда более изящные и практичные сооружения. Нельзя ли изобрести аналог арок для написания программ?
Сейчас программист при всём желании не способен свободно ориентироваться в миллионах строк кода. Зато если уместить всю систему в объём книги и разделить на логические части по 100-1000 строк, это даст возможность легко понимать логику её строения и вносить изменения. Проблемы вроде багов, которые на протяжении многих лет преследуют крупные проекты, просто уйдут в прошлое.
Главный вопрос: возможно ли такое в принципе? За пять лет работы команда Кея доказала, что ответ на этот вопрос может быть положительным. Систему методов, которые позволят это сделать, авторы называют STEPS. Это рекурсивный акроним, расшифровывающийся как STEPS Toward Expressive Programming Systems — «Шаги к выразительным системам программирования».
Руководствуясь принципами STEPS, в институте Кея создали прототип системы. Он называется Frank, а если полностью — «Франкенштейн». Такое имя выбрано не зря: система составлена из кусочков, каждый из которых ещё может быть заменён или переписан заново.
Вот как выглядит «Франкенштейн» с точки зрения пользователя.
Что может делать пользователь Frank? Всё то же, что мы обычно делаем за компьютером: создаём и редактируем текстовые документы, графику, видео, презентации и электронные таблицы, а также обмениваемся ими через сеть. Вся разница в том, что исследователи попытались полностью избавились от дублирования функций разными программами и максимально сократить исходный код.
Frank — это не операционная система, в которой работают приложения, а скорее, подобие Smalltalk или Squeak — большое приложение, которое можно расширять и дополнять,
Во Frank есть единое понятие «документ», в который могут быть включены и на месте изменены любые объекты, будь то изображения, таблицы или созданные пользователем скрипты. Презентация, например, — это документ, включающий в себя сценарий перехода вперёд и назад по страницам (или, если угодно, кадрам), а не файл, для открытия которого требуется специальная программа. Такая программа просто не нужна, потому что интерфейс для работы с изображениями и текстом идентичен тому, что используется для подготовки других документов.
То же и с электронной почтой: письмом во Frank считается любой документ, который был передан по Сети. Список писем — это результат поиска документов, полученных от других пользователей.
Ещё одно ценное качество системы Кея — универсальная отмена. Здесь может быть отменено действительно любое действие, а не как в сегодняшних программах — лишь некоторые, да и то не всегда. Для этого используется механизм «миров»: каждый раз, когда мы что-то меняем, система может запомнить, чем нынешний «мир» отличается от предыдущего, и в случае надобности вернуть всё, как было.
Интереснее всего то, как Кей предлагает переделать веб. Во Frank нет браузера, зато есть поддержка протокола TCP/IP (его код занимает 160 строк, и это, по словам Кея, не предел краткости). Вместо веб-страниц предлагается использовать те же самые документы, добавив в них объект нового типа — гиперссылку.
Поскольку код, содержащийся в документах, по сути, работает в виртуальной машине, это делает их загрузку извне не менее безопасной, чем исполнение JavaScript браузером. Получается, что объекты-страницы просто подгружаются через Сеть по мере необходимости. Кстати, делать такие «сайты» намного проще, чем обычные: можно пользоваться уже имеющимися в системе средствами — теми же самыми, при помощи которых редактируются текстовые документы, презентации и всё остальное.
Внешняя сторона Frank интересна уже хотя бы в качестве примера унифицированной среды, в которой нет ни разделения на приложения, ни традиционной файловой системы. Но настоящая чёрная программисткая магия скрыта внутри.
Сколько занимают разные части STEPS?
Как Frank уместился в двадцать тысяч строк кода? Ответ кроется за двумя терминами: метапрограммирование и предметно-ориентированные языки (DSL). Главная идея заключается в том, чтобы создавать языки под конкретные задачи и, хитроумно комбинируя их, писать элегантные и короткие программы. Эта идея не нова: на ней основан язык Forth, и она используется в написании программ на языке Lisp, которым Кей в своё время вдохновлялся при создании Smalltalk. Более современный пример — фреймворк Ruby on Rails, применяемый в качестве DSL для разработки бэкэндов веб-приложений. Но STEPS — это нечто куда большее, чем один язык, — это набор методов и языков, при помощи которых можно создавать сложные системы, используя минимум кода.