软件的根本困难与次要困难

根本困难和次要困难分别指什么？

• 术语来源: 借用亚里士多德的区分, 次要（accident）不是"偶然"或"不幸", 而是"附带的""从属的";
• 根本任务（essence）: 打造由抽象软件实体构成的复杂概念结构--数据集合、数据项之间的关系、算法、功能调用;
• 次要任务（accident）: 用编程语言表达这些抽象实体, 在空间和时间限制内把它们映射成机器语言;
• 作者立场: 软件开发中最难的部分是规格化、设计和测试概念结构, 而不是表达它、验证它是否逼真;

软件有哪些固有特性造成根本困难？

特性	含义	后果
复杂度	没有两个软件部分相同, 元素以非线性方式交互	沟通困难、状态难列举、难扩充、难安全
一致性	复杂度很多来自必须遵循的人为惯例和接口, 而非自然规律	再设计也无法简化这些复杂度
可变性	成功软件持续承受变更压力, 生命期常长于硬件平台	变更无法避免, 无法靠一次性设计解决
不可见性	软件没有空间形体, 没有唯一可映射的图形表达	缺概念工具, 也阻碍相互交流

• 关键判断: 复杂度是本质属性, 不是次要因素; 抽掉复杂度的软件描述常常也抽掉了本质属性;
• 对比: 物理学家可假设存在简化规律, 软件工程师面对的大量复杂度来自"不同的人而非上帝"的设计;

为什么消除次要困难不能带来数量级提升？

• 推理: 若次要部分不到全部工作的 9/10, 即使把次要任务时间降到零, 也换不来数量级的生产率提升;
• 已验证的突破: 高级语言、分时、统一编程环境都只是消除次要困难;
• 高级语言: 消除了位/寄存器等整个层级的复杂度, 但剩余问题变少后, 再优化的空间也变小;
• 分时: 缩短响应时间以维持对复杂度的总体把握; 接近 100 毫秒后收益趋近于无;
• 统一环境: 靠集成库、统一文件格式、管道解决共同使用程序的困难, 并激发工具库开发;

根本困难能否被缓解？

• 可以: 固有特性造成的麻烦是能改善的, 只是不能靠单一技术一次解决;
• 复杂性是层次化的: 一部分复杂度来自应用本身随意的特性, 可以被更高层的复用规避;
• 缓解方向: 分层（模块或对象）与增量（系统持续可运行）;
• 不能消灭: 概念结构本身仍要设计和调试, 复杂度、一致性、可变性、不可见性依旧存在;