人類、機器、與程式設計者

人類、機器、與程式設計者——談取捨與設計原則

似乎大多數的設計，都是在一連串的元素中選擇。有的元素可以同時被選擇，
有的則互斥導致無法同時被選擇。就像選了白色還是可以選圓形，但選了白色
就不能選黑色了。這是一個顯而易見的例子，然而，在大部份的情況下，元素
與元素之間是否互斥，卻不是這麼明顯。

一個很簡單的例子即是程式裡時間與空間的效能抉擇。一個爛的程式當然能夠
又肥又慢，而一個好的程式當然能夠又小又快。可是這種最佳化卻有著極限在，
到了一定程度後，要再更快就得犧牲體積，但那又不是說要犧牲就真的能犧牲
換到的，很多時候企圖要去換，體積犧牲是犧牲了，速度上卻也不見得真的
比較快。

我想，這種微妙平衡的拿捏，可能是一個永遠沒有解的問題。因為在不同的
情況下，我們本來就會有不同的需求。因此沒有給定一個特定的情境的話，
我們本來就沒辦法評估這樣的拿捏究竟是好或壞。不幸的是，情境這種事不僅
很難說清楚，還會不斷根據情況不斷改變。比方說，我們的硬體愈來愈好，
於是軟體可以更大量地「濫用」資源來換取其他以前不敢奢求的東西——
例如圖形介面。

為什麼我們需要圖形介面？

在談這件事前，先來看看軟體的使用對象有哪些。這邊大略粗分成三種，也就
是本文標題的三種——人類、機器、與程式設計者。設計給這三種東西使用的
軟體，會有非常不同的設計準則。

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電腦（機器）畢竟是人在用的，人類擅長與人類溝通，不擅長跟機器溝通。
這也是為什麼我們要疊床架屋，不斷在現有架構上再架一層抽象層（同步口譯），
使我們不必真的去學對方的語言來溝通。

人類懶惰、容易犯錯、又善變。如果我們溝通的對象死板又不允許任何錯誤，
那溝通起來會異常辛苦。所以設計給人類使用的東西，最好：

* 懂得舉一反三，不同的話可以有同樣的意思。例如我們因為懶惰可能會想用縮寫，
但這不代表用全名是錯的。

* 懂得容錯或是揣測原意，因為我們容易打錯字或是講錯話，說出來的話自己沒
意會到講錯了，重複講一次才意識到自己說的不是那個意思，很常見。

* 軟體本身改變的成本必須盡量低。因為我們善變，又不見得能一開始就真的
表達出自己的本意。

換句話說，除了軟體本身外，重點在於使用介面 (UI) 和使用經驗 (UX)

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然而給機器用的軟體就不同了。與人類相反，機器勤勞、穩定、又不易改變（通常
也沒有學習能力）。因此機器與機器的溝通重點則在於協定 (protocol), 一個穩定
不會改變的介面。簡單地說，如果程式都沒有問題了，也沒有改變需求的話，就
不要去動他 :P

另一方面，要達到這種境界，同時也需要嚴謹的定義，不然我們要怎麼確定他真的
沒有問題了？或許可以很簡單地用 UNIX philosophy (雖然似乎跟 philosophy
無關) 來描述這件事：

Write programs that do one thing and do it well.
Write programs to work together.
Write programs to handle text streams,
because that is a universal interface.

但也不只是這樣。機器終究是給人用的，人用錯誤的方式操作機器終究會在某處
變成機器的錯誤，因此我們還是需要容許這部分的錯誤，問題在於我們要在哪一個
環節點（整個系統架構中的哪一個程式？）處理這個錯誤？

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那麼給程式設計者使用的軟體呢？也就是 library 或是 framework 之類的軟體。
由於錯誤地使用 library 或是 framework 幾乎可以肯定一定是某個 bug, 而在使用
這些軟體 (library and/or framework) 時，目標軟體還沒被製作出來，因此我們
需要盡早知道這些錯誤的使用，才能避免 bug 流入最終軟體裡。

也就是說，這些軟體本身需要極為嚴謹，不容許任何錯誤。一個簡單的想法是，
我們必須用比較強的表達能力，去表達比較弱的東西，而不是反過來。因此我們
需要極為嚴謹的東西去做能夠容許錯誤的東西。

所以程式設計者其實是比較接近機器而不是接近人 (?)

而其實這個原則也同樣可以用在某些純機器使用的軟體中，正如同上面所提到的，
整個系統不單只是一、二層而已，我們也需要一些不容錯的軟體來協助製作容錯的
軟體。參考 fail-fast.

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以前我在設計軟體時，總是試著拒絕不正確的操作。理由非常簡單，因為不正確
就是不正確，而且直接拒絕不正確的操作，對於程式而言比較容易撰寫。畢竟我們
需要考慮的條件比較少，核心程式可以假設輸入永遠都是正確的。

同時，因為我正是開發者，我希望盡早看到錯誤，在比較簡單的環境下注意到錯誤，
才比較容易找到出問題的原因，並將之修好。尤其我讀到 C++ 的 template 有所謂的
two-phase lookup, 更是讓我覺得盡早報錯是一件非常重要的事情。

不過死死板板一板一眼的軟體，應該是沒幾個人類會喜歡用。因為那強迫我們必須在
腦袋清楚的情況下使用。當然危急到人類性命安全的軟體等等除外，那還真的必須
一板一眼地強迫使用者想清楚。但一般工具性軟體，實在不會想要這麼聚精會神地使用。

另一個教訓是，我以前寫的一些東西，別人往往不太會用，因為其他人可能沒那麼清楚
設計這套軟體的脈絡。他們可能不知道這軟體要幹嘛，甚至也不知道他們自己要幹嘛...

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總結來說，給人類使用的軟體，需要謹記人類懶惰、容易犯錯、又善變。不把這些事
放在心上的話，不容易設計出「好用的」軟體。而給程式開發者的軟體，也就是 library
與 framework 等等，則需要嚴謹，不能太過於容錯。給機器使用的軟體，如 OS 或
database 等等，則大抵上介於人類與開發者之間。

而這些東西，其實或多或少可以說是 Rails 教我的。

Rails 是個 framework, 但是他不嚴謹，有大量的容錯，大量的模糊地帶，違反我認為
framework 該有的性質。但是但是，程式設計者，難道真的不是人類嗎？其實我們也想
偷懶一下，隨隨便便，模模糊糊地描述我們要的東西。

我覺得這正是 Rails 帶給程式界很重要的一個精神。他之所以紅翻天，到處都有 clone,
成為許許多多其他 framework/library 的 inspiration, 終究是有其很重要的理由的。
儘管我不斷批評不斷抱怨其莫名其妙之處，但說穿了應該只是性格不合，或是說目的
不同吧。

就像很多人不能接受 Ruby 的隨便程度，而我則是不能接受 Rails 的隨便程度。

也就是說，雖然我覺得 framework 必須是嚴謹的，但不嚴謹也是能走出一片天。
應該是沒有絕對的法則吧，只有一般情況下的說法。重點在於，不同的設計準則，
會做出不同風貌的東西。

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我後來設計的東西，如 rest-graph, rest-core, rest-more, rib, shere, 都努力地
把「人類」的需求考慮進去。東西畢竟是人要用的，過度強求「一致性」反而對人類
而言不方便，那可能或多或少就有點本末倒置了吧。

我想 Ruby 也是如此。Ruby 可是具有豐富的「不一致」呀...

對於這一點，我想我還是得感謝 Rails 讓我體會到這些。