OO，OO以后，及其極限（3）

4. OO之后是什么？

一、 從軟件工程的發展歷史來看

　　1969年NATO會議之后，“軟件危機”成為人們關注的焦點。為迎接軟件危機的挑戰，人們進行了不懈的努力。這些努力大致上是沿著兩個方向同時進行的。一是從管理的角度，希望實現軟件開發過程的工程化。這方面最為著名的成果就是提出了大家都很熟悉的“瀑布式”生命周期模型。它是在60年代末“軟件危機”后出現的第一個生命周期模型。如下所示。

　　分析 → 設計 → 編碼 → 測試 → 維護

　　后來，又有人針對該模型的不足，提出了快速原型法、螺旋模型、噴泉模型等對“瀑布式”生命周期模型進行補充�，F在，它們在軟件開發的實踐中被廣泛采用。

　　這方面的努力，還使人們認識到了文檔的標準以及開發者之間、開發者與用戶之間的交流方式的重要性。一些重要文檔格式的標準被確定下來，包括變量、符號的命名規則以及原代碼的規范格式。

　　值得一提的是，在開發者之間、開發者與用戶之間的交流方式這方面，由于Internet的出現提供了一種全新的交流手段，也產生了一種基于Internet的全新的開發方式，即OSS(Open Source Software)。 其代表作有Linux(操作系統)，Apeche(web server)，Sendmail(Mail server)等。OSS是一種極有前途的開發方式，借Internet發展的大潮，它勢必會對整個軟件開發模型產生難以估量的影響。近期的IEEE軟件工程�？瘜�為次出一期專題特刊。1999年1月份也將舉行關于Linux/OSS的國際研討會。各家計算機公司紛紛對此作出反應，微軟也意識到了來自OSS的巨大威脅，在8月底提出了一份內部保密的文件，專門提出了自己的應對策略，可謂是山雨欲來風滿樓。有興趣者請對此保持關注。

　　軟件工程發展的第二個方向，側重與對軟件開發過程中分析、設計的方法的研究。這方面的第一個重要成果就是在70年代風靡一時的結構化開發方法，即PO（面向過程的開發或結構話方法）。 PO是人們在用計算機世界來表達現實世界時，追求過程話、模塊化、封裝以及更高的抽象的結果。 人們用計算機來映射現實世界時，最低層的實現無非是靠數字電路技術產生的高電平與低電平信號。用數學的語言來表示，就是像　010101000010111 這樣的二進制串。這樣的抽象層次是極低的，遠離了自然語言，對一般人是不可理解的。人們把這些二進制串分塊定義，提出了字節、ASCII碼這樣的更高抽象層次的概念，使之對應于自然語言的一個個字母。在此基礎再借助某種形式語言，抽象出變量、表達式、運算、語句等概念。在這個層面上，一般經過訓練的程序員已經可以比較不那么痛苦地進行軟件開發了。下一步的抽象就產生了PO。 在PO中，人們關注的是如何用函數和過程來實現對現實世界的模擬，將其映射到計算機世界之中。 OO是這種抽象層次不斷提高的過程的自然發展結果，它采用類和對象的概念，把變量以及對變量進行操作的函數和過程封裝在一起，用這種更高一級的抽象來表達客觀世界。通常，一個對象包含一些屬性和方法，它對應于自然語言中一個有意義的名詞，描述了現實世界中的一個物體（物理實體）或概念（抽象實體）。 這個抽象層次如下圖所示：

　　計算機世界中的抽象層次

　�。猉O(X?-Oriented） 最高的抽象層次
　�。狾O(對象、類)
　�。狿O(過程、函數、變量)
　�。�變量、運算、表達式、語句
　�。�字節(4位、8位、16位、32位、64位)
　�。�二進制串 0101011110001 最低的抽象層次

　　從上圖及以上的討論我們知道，軟件工程的發展歷史就是人們不斷追求更高的抽象、封裝和模塊化的歷史。OO當然不會是歷史的終結。盡管不能精確得到OO之后是什么，我們至少可以推知，OO之后的XO，必然將是比OO更高一級的抽象。它所依賴的核心概念必然高于并包容對象這一概念。正如對象高于并包容了函數和變量一樣。

二、 從維特根斯坦在《邏輯哲學論》一書中的思想來看

　　前面我們已經知道，維特根斯坦在《邏輯哲學論》 一書中提出了如下思想：

　�。�世界可以分解為事實 ( The world divides into facts.)
　�。�事實是由原子事實(atomic facts)組成的。
　�。�一個原子事實是多個對象(objects)的組合。
　�。獙ο笫呛唵蔚�(基本的) The Object is simple。
　�。獙ο笮纬闪耸澜绲幕�礎。

　　即： 世界---事實----原子事實----對象這樣一個從整體到局部、從抽象到具體的認識之鏈。在這個層次中，對象作為最基本的模塊，構成了整個認識大廈的基石。對象通過相互之間的復雜的關聯構成了整個世界。這個觀點也是面向對象理論的基石。 　　上一段我們通過對計算機世界的分析得出，OO之后的發展，必將產生比OO更高一級的抽象的概念用于編程。按照維特根斯坦的思想可以很自然地得出結論：這個概念就是事實(FACT)。即面向對象之后是面向事實，OO之后是FO（Fact-Oriented）。 　　那么，什么是事實(fact)？讓我們再次重溫一下維特根斯坦的觀點。

　　首先，世界是所有事實的總和。世界可以分解為事實。任一事實或者為真，或者不為真。（即事實應返回一個布爾變量，或為TRUE，或為FALSE）
　　其次，那些為真的事實，是由原子事實(atomic facts)組成的。
　　原子事實和簡單對象的關系是這樣的：一個原子事實是多個對象(object)的組合。在原子事實中，對象以某種確定的方式相連。原子事實中對象相互連接的方式即是原子事實的結構。 也就是說，原子事實是有結構的，這種結構被維特根斯坦看作是現實世界的模式(form)。

　　這里，維特根斯坦提出了幾個重要的概念：事實(fact)、原子事實(atomic fact)和模式(form)。

　　如果我們以上的推理過程正確的話，我們將得出一個結論：面向對象(OO)之后是面向事實(FO)，在面向事實(FO)的分析、設計和編程中，我們將主要圍繞事實(fact)、原子事實(atomic fact)和模式(form)這些基本概念來組織我們的軟件開發活動。在人們認識世界的層次結構中，這些概念是比對象(object)和類(class)更高一級的抽象。

5. 最后的極限

　　OO之后如果FO，那么我們當然要問，FO之后又是什么？再往后哪？有沒有一個最后的極限？若有，極限何在？這是個很困難的問題，不過還是讓我們繼續思考下去，看看能有些什么結果，盡管它可能會是十分愚蠢和幼稚。

　　我們知道，軟件的實質是人們以計算機編程語言為橋梁，將客觀感知世界映射于計算機世界中去，以解決人們在客觀感知世界中要解決的問題。這里牽涉三個主要的范疇： 　　客觀感知世界--------計算機編程語言----------計算機世界

(1)計算機世界

　　在計算機世界中，可以想象的是，單位面積的一塊芯片上可以集成的晶體管數目總會有個上限，摩爾定律早晚要失效。另外，現在多數電腦采用的馮.諾依曼結構也需要被突破。（如并行計算的研究）

　　(2)計算機編程語言

　　現在的計算機編程語言，都是某種類型的形式語言。要解決一個問題，首先我們必須為它構造算法。也就是說，對于沒有算法的問題，我們是束手無策的。這類問題被成為是“不可計算的”。它們的解不能由圖靈機來產生。這是我們面臨的一個極限。

　　那么一個問題有了算法，是不是就一定可以解決哪？很遺憾，答案是不。對于那些NP（非多項式）問題，尤其是NP完備的問題，盡管存在算法，我們仍然是無法在多項式時間內解決的。著名的“哈密頓線路問題”和“旅行推銷員問題”都屬于這類問題。它們的共同特征是，當問題的規模（或復雜度）線形增加時，解決該問題所要化的時間將呈指數上升，以至于它們盡管理論上是可求解的，但實際上卻是不可能的。因為要花費的時間可能已經超過了宇宙的壽命。這也是我們面臨的一個極限。

　　還需要指出，現在的計算機語言作為形式語言的一種，也必然具有形式語言自身所有的局限性。數學的發展史上，曾經有三次危機，第三次危機是有羅素的一個“佯謬”引發的悖論危機。為解決此危機，希爾伯特提出了宏偉的形式化規劃，企圖使數學一勞永逸地處于無可爭辯的安全基礎之上�？墒�，1931年奧地利25歲的天才數學邏輯學家歌德爾提出了一條劃時代的定理，粉碎了希爾伯特形式化的美夢。哥德爾定理向我們展示，公理系統本身的協調性的陳述在被編碼成適當的算術命題后，將成為一道這樣“不能決定的”不能決定的命題。想象一個表達式既不為真，也不為假，它的真假對一個形式系統（計算機）而言它是不可判定的。因此在這方面，哥德爾定理是我們面臨的又一個極限。

(3)客觀感知世界

　　現在讓我們假設軟件工程已經發展到了這樣一個理想的境界，有一天我們實現了自然語言編程，是否就萬事大吉了？換句話，自然語言是否能很好地描述、表達客觀感知世界？ 　　維特根斯坦在《邏輯哲學論》里已經指出了。

　�。�世界的意義必定存在于世界之外；
　�。�顯然倫理學是無法表述的。 倫理學是超越現實的；
　�。獙嶋H上存在著不可表達的東西；這顯示了它的存在；它是神秘的。
　�。ㄒ姟哆壿嬚軐W論》第六節）

　　也就是說，外部世界中存在一些我們可以感知卻無法用語言來表達的東西。 　　他接著說：
　　“對于那些不可言說的，必須保持沉默。”（Whereof one cannot speak，thereof one must be silent）

　　這句話，成為我們最后的極限。

　　在討論完這三個范疇中我們將面臨的主要問題后，我們最后來討論一下人的主觀世界對軟件及軟件開發的影響。

6. 極限之外的空間

　　世界可以分為主觀想象世界和客觀可感知世界，或者說是內世界和外世界。其中，主觀想象世界是計算機從未涉足的空間。這是屬于我們個人的私有空間，充斥著我們自己離奇古怪的幻想和起伏不定的情緒。它具有極大的跳躍性和不確定性，常常以直覺、想象的方式進行著自己的活動。它們通常是語言所不能表達的。

　　盡管這個內世界是如此的復雜、混亂、難以捉摸，但它卻是我們與生俱來的一部分。 　　我們就是這樣的人。

　　就是這樣的人從事著軟件開發的工作。

　　這樣的人開發出來的軟件究竟在多大程度上是對客觀世界不折不扣的映射？還是這個映射過程已經被扭曲或摻雜了？軟件開發者的這個主觀想象世界，他們的歡樂、沮喪、奇想、恐懼、希望等等，究竟是怎樣影響著軟件開發的質量？

　　人們是要用計算機來復制整個世界？還是來復制人本身？
　　人們是在扮演上帝的角色嗎？ 　　這樣的問題我實在不知該如何去解答，甚至覺得根本無從下手。

　　如果你還有足夠的耐心讀到這里，請你也來想一想，希望它們不會使你頭疼。 　　:)

　　最后，我將引用我從網上偶爾發現的一篇文章中的話作為結束語：

　　“自以為是的立法者(人類)犯下了一個大錯，以為自己能定義整個軟件開發過程。他們既不了解其開始也不了解其結果。學術界試了一下，然后就知難而退了。商業界則對其毫無辦法。大型軟件開發商們斥巨資來制造代碼，明明想要扮演上帝的角色，卻還裝作自己是人類的公仆。所有人都在盯著鏡子里的自己。計算機卻在一旁偷偷的笑。”