提要：OO之后忠售，軟件程序架構(gòu)領(lǐng)域再無大師。一個看似簡單而根本的問題從真正未解決，那就是軟件或計算機的世界與現(xiàn)實世界的關(guān)系呼巷。
程序架構(gòu)與軟件、應(yīng)用架構(gòu)
最近一直在關(guān)注豆瓣上Zhang3關(guān)于新型程序語言研究的情況[1]赎瑰，及一些相關(guān)的討論王悍。這里有一個與我的重點領(lǐng)域模型與建模以及架構(gòu)契合的地方，即軟件程序架構(gòu)或簡單稱為“程序架構(gòu)”（programming architecture）餐曼。這是一個不太常用的提法压储，相對于常見的軟件（系統(tǒng)）架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)，它更單純源譬、狹窄集惋。在這個范圍內(nèi)，我們主要關(guān)心程序（programs）的組織框架與設(shè)計原則踩娘，相對忽略更高層次上的東西刮刑，例如組件、模塊养渴、服務(wù)器雷绢、配置與部署等等。從另一個角度理卑，這個話題與編程語言的結(jié)構(gòu)和設(shè)計緊密相連翘紊。
實際上，當(dāng)前主流的程序架構(gòu)就是“面向?qū)ο蟆保∣O）藐唠。我一直認為帆疟，OO原本應(yīng)該是一種有特定適用范圍的架構(gòu)風(fēng)格。然而在近幾十年的軟件開發(fā)領(lǐng)域宇立，OO被主流們推到了一般軟件架構(gòu)這樣一個幾乎是至高無上的位置踪宠，甚至還進一步被當(dāng)作一般問題分析與建模的基礎(chǔ)，乃至“哲學(xué)”泄伪。例如在MDE/MDA領(lǐng)域也是如此殴蓬。對此，Zhang3和我一樣，屬于“不同意見者”染厅。他對這個話題有著相當(dāng)深入的分析之[2]痘绎。而他的開發(fā)計劃目標(biāo)之一，就是開辟OO之外的肖粮，更合理和有力的編程技術(shù)空間：非OO的方法學(xué)和編程體系（編程語言及集成開發(fā)環(huán)境IDE等）孤页。
更經(jīng)典的程序架構(gòu)是 Niklaus Wirth 的“程序 = 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 算法”（Algorithms + Data Structures = Programs）。最近涩馆，隨著一般模型理論方面的一些進展行施，我“意外”地發(fā)現(xiàn)，這一在OO時代被認為過時的公式魂那，恰恰揭示了軟件程序的根本結(jié)構(gòu)蛾号，應(yīng)是萬變不離之宗。OO也是建立于其上的涯雅；非OO的編程架構(gòu)鲜结，同樣必須建立其上。但這絕對不是要回到3GL時代活逆，需要通過新的模型與建模理論精刷，更清楚地揭示其理論基礎(chǔ)和作用方式，建立新的理解和應(yīng)用準(zhǔn)則蔗候。
這正對應(yīng)著現(xiàn)有軟件理論最蒼白的一環(huán)：在圖靈機之上怒允，“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”（還可帶上“關(guān)系模型”）之外，另一些重要的東西锈遥，無論在理論還是技術(shù)上纫事。這個層次也是決定計算機從序列演算（圖靈機）變成信息（數(shù)據(jù)的意義）處理機——電腦的關(guān)鍵。OO是當(dāng)前公認的主要解決方案迷殿，但實際上它是直覺的儿礼，缺乏理論基礎(chǔ)的；而其它的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)庆寺？幾乎都是更加隨意、純經(jīng)驗的構(gòu)造诉字。
可以清楚地看到懦尝，近二十余年國際軟件工程主流，同樣將注意力集中到了建模與模型上壤圃，但遺憾的是陵霉，主流們同時也不容置疑地把建模與OO劃上了等號，集OO方法大成的統(tǒng)一建模語言UML成為絕對核心伍绳，以至于在當(dāng)前幾乎所有與軟件建模相關(guān)的國際學(xué)術(shù)與技術(shù)交流中踊挠，形成了某種談建模，就必須基于UML這樣一種既狹隘，又霸道的氛圍效床。
另一方面睹酌，還可以看到，被稱為軟件發(fā)展一貫的主線：抽象層次升級剩檀，在CASE, 4GL等那里開始撞墻憋沿。聲明性編程、函數(shù)式編程沪猴、面向方面等辐啄，各有獨特，但未現(xiàn)王者之相运嗜。建模成為軟件工程技術(shù)及學(xué)術(shù)界探索的焦點壶辜，其中最有代表性的是隨著對象管理組織（OMG）的模型驅(qū)動架構(gòu)（MDA）浮現(xiàn)出來的模型驅(qū)動工程（MDE）[3]，雖然國內(nèi)對此重視不多担租，但這實際是軟件工程前沿（其它如云士复，各種Web應(yīng)用技術(shù)，包括SOA等與之相比翩活，都是更加應(yīng)用技術(shù)層的東西）阱洪。然而，近年對MDE的觀察讓我覺得它在某種意義上菠镇，仍然沒有突破CASE, 4GL的一些局限冗荸，很可能又在撞墻[4]。MDA剛出爐我就有這種判斷利耍，最近一年的跟蹤以及參與到國際MDE社區(qū)中的直接交流蚌本，讓我這種看法更強了。
正因為如此隘梨，我們可以作出這樣一個判斷：當(dāng)前的電腦應(yīng)用建構(gòu)技術(shù)程癌，依然沒有找到最合理與基本的架構(gòu)；在有堅實數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的圖靈機之上轴猎，還需要一個重要的基礎(chǔ)層次嵌莉，它同樣必須堅實地坐落在數(shù)學(xué)之上，它還沒有出現(xiàn)[5]捻脖。我認為锐峭，OO目前處在這個不能勝任的位置上，最終將淪為一場猴子稱大王的故事可婶。
邏輯系統(tǒng)如何連接到現(xiàn)實世界
邏輯系統(tǒng)（即形式系統(tǒng)）是一個封閉的沿癞、自洽的符號/運算（推理）系統(tǒng)，其本身并不包括（決定）它的用途矛渴。換言之椎扬，一個完善的邏輯系統(tǒng)內(nèi)部并不需要包括它與外界世界相連的固定方案。實際上，這也可以看作其稱為“形式化的”（formalized）的原因蚕涤。Zhang3的基本思路筐赔，就是構(gòu)造一種完全基于邏輯的非OO編程語言，這這一形式系統(tǒng)钻趋，毫無疑問川陆、必然地，基于圖靈機蛮位，如他所說[1]：
“真實世界過于復(fù)雜较沪，與語言的糾纏關(guān)系難以梳理，不如先退回到圖靈機所構(gòu)造的確定性世界失仁，在這個世界中探索語言的奧秘尸曼。”
這種自底向上的構(gòu)造策略萄焦，很符合我的建構(gòu)主義哲學(xué)控轿。事實上，任何現(xiàn)代計算機編程語言都是在構(gòu)造一個基于圖靈機的形式系統(tǒng)拂封，但如何構(gòu)造茬射，途徑很多，這也就是本文所討論的程序架構(gòu)問題冒签。Zhang3在這個方面提出了獨特的想法在抛，其中一個很重要的方面，就是拋棄目前似乎是主流的面向?qū)ο蟮募軜?gòu)（OO）萧恕，而完全基于邏輯（和關(guān)系代數(shù)）刚梭，遵循分析哲學(xué)中的基本原則實現(xiàn)。
然而票唆，形式化構(gòu)造只是這個課題一半朴读。無論形式系統(tǒng)怎樣構(gòu)建，最終必須以某種方式連接到現(xiàn)實世界走趋，才能發(fā)揮其作用——這就是建立有意義的計算機程序重要的另一半衅金。換言之，我們可以策略性地將形式系統(tǒng)建構(gòu)以及它如何工作（在現(xiàn)實世界中）適當(dāng)分離吆视，但終究要完善地解決典挑。Zhang3的工作無可避免地要面對這個問題，而他最近的兩篇日志說明啦吧，對這個問題還沒有一個穩(wěn)定的、滿意答案[6]拙寡。同時授滓，雖然出發(fā)點不同，我發(fā)現(xiàn)有關(guān)模型與建模基本理論的研究般堆，正包含著對這個問題的基本回答在孝。我相信，模型與基于模型的操作是將邏輯系統(tǒng)連接到現(xiàn)實世界最基本的橋梁淮摔。要具體地建構(gòu)和應(yīng)用這個橋梁私沮，就必須充分地運用我們所看到（研究中）的一般建模理論，及模型工作機制等基本原理和橙。
Rapaport等的啟示
前面提到仔燕，Zhang3在提出的基本問題之一，是形式系統(tǒng)如何與現(xiàn)實世界聯(lián)接魔招。從另一個角度晰搀，它也就是語言的語義問題，語法和語義關(guān)系的具體實現(xiàn)方式問題办斑。再廣一點外恕，可以追溯到經(jīng)典的“意義問題”上∠绯幔回到與計算機及其語言相關(guān)的領(lǐng)域鳞疲，這同樣是長期被學(xué)術(shù)界重點研究的基礎(chǔ)課題之一。我發(fā)現(xiàn)蠕蚜，W.J. Rapaport 等的一些工作尚洽，可以直接與我在一般建模方面的一些進展聯(lián)系起來，形成一個基本完整理論框架波势，對于本文討論的主題翎朱，同樣可以起到關(guān)鍵的指導(dǎo)作用。
這些工作包括對“怎樣從語法中產(chǎn)生語義”這一基本問題的回答[7]尺铣。Rapaport從什么是“理解”的角度拴曲，詳細地分析了其中的語法、語義結(jié)構(gòu)及關(guān)系問題凛忿。理解就是獲得語義澈灼，他認為，我們總是要基于一個域（domain）理解（解釋）另一個域店溢。而這是一個遞歸的過程叁熔，最終總會歸結(jié)到一個域（稱為基域，base）床牧，沒有任何域來解釋它荣回，必須基于自身（也就是語法）做出解釋，這樣就形成了一個語義解釋的連續(xù)統(tǒng)（continuum）[8]戈咳。他指出[7]：
當(dāng)一個語法域擁有其自己的語義域心软，其語義解釋函數(shù)或者將記號映射到其自身壕吹，或者映射到其它記號。對前一種情況删铃，我們通過對語法“達成習(xí)慣”來理解域耳贬。對后一種情況，若所有的記號都映射到另一個不同的記號——則此情形相當(dāng)于在使用一個字典猎唁。[...]在任何情況下咒劲，我們都有封閉的意義網(wǎng)絡(luò)——一種整體性的、“概念性角色語義”诫隅。這就是為何語義能由語法中出現(xiàn)的答案腐魂。
實際上，我認為阎肝，從認知主體如何理解語言的意義角度挤渔，他的方案也許還有很多爭論，但反過來风题，從構(gòu)造一個有限/實用的形式語言系統(tǒng)判导，并關(guān)聯(lián)到問題領(lǐng)域（現(xiàn)實世界）角度，這卻給了我們很好的啟發(fā)沛硅。尤其是針對本文討論的話題眼刃，如Zhang3所明確提出的開發(fā)課題：如何在最簡單/基本的圖靈機（可將其視為最基本的語法/語義域）的基礎(chǔ)上，建立一個形式體系摇肌，它能夠構(gòu)造出我們期望的各種復(fù)雜構(gòu)造擂红，來對應(yīng)到現(xiàn)實世界的各種事物（語義）。從軟件工程領(lǐng)域提倡的“抽象層次升級”的角度看围小，一種自底向上的昵骤，建構(gòu)性的“表達連續(xù)統(tǒng)”，可以看作是“抽象層次”的內(nèi)涵肯适，以此為線索变秦，再結(jié)合我們對于一般模型理論及其工作機制的一系列新認識，就發(fā)現(xiàn)框舔，不僅對于抽象層次蹦玫，我們可以在這個基礎(chǔ)上全面地重新審視諸如4GL/DSL、或所謂“聲明性”概念背后的一些東西刘绣，對幾乎所有MDE的關(guān)鍵理論樱溉，做出更明確的解讀或梳理。由此可能實現(xiàn)一種框架纬凤，將4GL/DSL的某些內(nèi)涵福贞，數(shù)據(jù)庫，包括信息科學(xué)另一個重要停士、活躍的領(lǐng)域肚医，本體工程方面的東西绢馍，自然地聚和在一起向瓷。在這個體系中肠套，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/模型，都有特定的含義猖任，并非（完全）等同于過去的理解你稚，甚至對于程序、算法這樣的基本概念也是如此朱躺。其中刁赖，我稱之為“一般建模理論”的那部分工作，最重要的貢獻之一长搀，是將這種框架落實到嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上宇弛，這是確保我們的理論與方案堅實、有效最關(guān)鍵的保障源请。(初發(fā)于此)
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[1] 見Zhang3：大綱：一封關(guān)于我的研究的郵件回復(fù)枪芒、第五重等。
[2] 見其面向?qū)ο蟮慕鈽?gòu)等文谁尸，以及關(guān)系代數(shù)與面向?qū)ο罄碚?/a>等舅踪。網(wǎng)絡(luò)上waterbird (1998) 的 OO，OO以后良蛮，及其極限<1>抽碌、<2>，是我較早讀到的極具啟發(fā)性的早期討論决瞳。
[3] 初步概念參見企業(yè)工程論壇模型驅(qū)動工程(MDE)：一個初步簡介等货徙。
[4] 在Models: Execution or More及討論中，我略帶隱晦指出了這一點皮胡。大家看來在有意無意地回避或無視痴颊，而我在其它地方看見過他們對這個問題頗強烈的否認。
[5] 這個問題本質(zhì)上還與計算機架構(gòu)關(guān)聯(lián)胸囱，例如可以直接聯(lián)系到到馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的瓶頸及操作系統(tǒng)的功能等問題祷舀，但也完全有必要和可能在當(dāng)前的計算機體系結(jié)構(gòu)之下找到對應(yīng)的解決方案。
[6] Zhang3的相關(guān)討論如柏拉圖的理念世界等烹笔，最近的兩篇是 一個關(guān)于形式系統(tǒng)的問題裳扯、實現(xiàn)方法的重大變化–備忘。我對此的一個初步意見谤职，也是本文的前身饰豺，見我的豆瓣日志：關(guān)于軟件程序架構(gòu)的一些基本想法。
[7] Rapaport, W.J., “Understanding Understanding: Syntactic Semantics and Computational Cognition”, Philosophical Perspectives, Vol. 9 (1995)
[8] 這里的連續(xù)統(tǒng)（continuum）概念允蜈，應(yīng)該出自B. C. Smith (1987)冤吨。他從知識表達的角度研究語義問題蒿柳，提出了表達系統(tǒng)（這里可粗略理解為語義系統(tǒng)）中的對應(yīng)連續(xù)統(tǒng)（correspondence continuum）的主張。
※ Zhang3：與TY討論語義解釋連續(xù)統(tǒng)的問題漩蟆，本文發(fā)出后所做的一次很有意思的討論垒探。
原始發(fā)表：企業(yè)工程論壇，2011-08-19,
http://www.ee-forum.org/pub/ty/2011-08-p2910.html
作者印記：c8cc97
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