Kinderleicht eine Programmiersprache lernen – Das Nostalgie-eBook

Ich hatte das Buch echt vergessen, das ich 1985 geschrieben hatte. Jetzt ist es mir beim Ausmisten meiner Regale in die Hand gefallen. 220 Manuskriptseiten ausgedruckt auf einem Nadeldrucker. Wahnsinn!

Damals war ich noch beseelt vom Informatikunterricht in der Schule, den ich zwei Jahre zuvor mit dem Abi hinter mir gelassen hatte. Und seitdem war ich mächtig auf einem Apple II mit Z-80 Karte und CP/M zugange. Dort konnte ich mit Turbo Pascal fortsetzen, was wir auf einer Dietz Mehrplatzanlage mit Bernsteinmonitoren angefangen hatten. Seufz… Sweet memories…

So hatte ich begonnen – zunächst mit meinem Schulfreund Helge Baumann –, eine Anleitung zum Programmieren für Pascal zu schreiben. Die trockenen, eher akademischen Bücher, die ansonsten verfügbar waren, schienen ungeeignet für den Schulgebrauch. Wenn ich mich recht erinnere, hatten wir im Unterricht auch kein Lehrbuch.

1983 oder so begonnen, dauerte es allerdings bis 1985, um das Werk fertigzustellen. Abitur, Bundeswehr, Studiumsbeginn in Hamburg und Liebeskummer hielten die Arbeit am Manuskript immer wieder auf.

Irgendwie habe ich es dann aber doch geschafft. Nur gelangte der Text dann weder an meine alte Schule, noch zu einem Verlag, der ihn hätte veröffentlichen wollen. Teubner war zwar grundsätzlich interessiert an mir als Autor, nur nicht mit dem Thema und der Form. Und so ist das Manuskript in einem Ordner geblieben und mehrfach umgezogen.

Das Ziel damals war, eine Einführung in die Programmierung für eine populäre, nicht akademische Programmiersprache zu liefern, die auch den Laien anspricht. Alles sollte ganz einfach und konkret beschrieben werden. In kleinen Schritten.

Die Beispielprogramme sollten durchaus ganze Anwendungen sein, nicht nur Algorithmen. Und auch der Entwurf und die Lesbarkeit von Software waren wichtig. Deshalb gibt es viele Struktogramme. Niedlich, oder? Aber das war damals state-of-the-art.

Vor allem aber sollte die Sprache entspannt sein und der Text durch Bilder aufgelockert werden. So finden sich im Manuskript denn auch mehr als 60 liebevoll von Hand gezeichnete Illustrationen.

Die in den Text zu bringen, war 1985 nicht einfach. Da gab es keine Textverarbeitungsprogramme wie Word, auch keinen Scanner, keine Grafiksoftware. Also habe ich im Text beim Schreiben Platz für die Zeichnungen gelassen und sie nach dem Ausdruck direkt aufs Blatt gezeichnet. Wenn ich mir überlege, wieviel Mühe das gemacht haben muss… Aber ich kann mich nicht mehr daran erinnern.

Und nun liegt es nach 28 Jahren wieder vor mir. Fühlt sich ein Stück wie ein fremdes Buch an. Aber wenn ich dann drin lese, merke ich natürlich schon, dass das von mir ist ;-) Vieles hat sich seitdem verändert an mir, aber eben nicht alles.

Spannend finde ich, dass mir das Manuskript wirklich entfallen ist. Anfang der 2000er, als ich einige Bücher zu .NET und Datenbankprogrammierung geschrieben habe, war mir, als hätte ich noch nie so lange Texte entwickelt.

Heute schaue ich sogar ein wenig neidisch auf mein früheres Selbst. Wie hat der das geschafft, der damalige Ralf, diese Ausdauer aufzubringen? Mir macht es heute große Schwierigkeiten, Texte von mehr als 50-60 Seiten zu schreiben. Dabei wäre das sehr nötig, um mal eine kompakte und kohärente Darstellung von Flow-Design anbieten zu können.

Durch das Schreiben von Artikeln und Blogpostings bin ich aber so auf kurze Texte getrimmt, dass mir immer wieder der Atem für Längeres fehlt. Ich muss mich wohl noch ein bisschen mehr anstrengen. Vielleicht macht mir der Manuskriptfund in einem Regal ja Mut. Oder ich finde eine Form für die Darstellung, die zu meiner Ausdauer passt.

Nach soviel Schwelgen in Erinnerungen hier nun aber meine ambitionierte Einführung in die Programmierung mit Turbo Pascal. Zum Schmunzeln und als Anregung für Ausflüge in die eigene Vergangenheit.

Mit den heutigen Möglichkeiten ist es nun kein Problem mehr, so ein Manuskript zu veröffentlichen. Ich könnte mittels lulu.com auch in wenigen Stunden ein Papierbuch machen, das “der geneigte Leser” dann online erstehen kann. Wahnsinn, wie weit wir in den letzten 28 Jahren gekommen sind.

Und andererseits… Wahnsinn, wieviel dann doch bei der Programmierung gleich geblieben ist. Die Syntax hat sich verändert - Java, C#, JS statt Pascal –, auch das Programmierparadigma ist anders – objektorientiert statt prozedural – dennoch stehen Menschen, die ins Programmieren einsteigen wollen, vor denselben Problemen. Mit einer Programmiersprache statt mit Hammer oder Pinsel umzugehen, ist eine ganz eigene Herausforderung.

Und da unter den aktuellen Sprachen immer noch grundsätzlich dieselben Konzepte liegen wie damals… Vielleicht könnte der Text dem einen oder anderen Programmieranfänger auch heute noch mit seiner Anschaulichkeit helfen.

Viel Spaß beim Durchblättern!

Pascal - Eine kinderleichte Einführung by Ralf Westphal

P.S. Wer mag, kann übrigens die Einführung online mitprogrammieren. Hier ein Beispiel aus dem Text ausgeführt in der online IDE http://www.compileonline.com/compile_pascal_online.php:

P.P.S. Natürlich ist mir aufgefallen, dass die Sprache bzw. der Dialekt, mit dem ich damals programmiert habe vom selben Erfinder stammt wie die Sprache, mit der ich heute arbeite. Turbo Pascal wie C# sind von Anders Hejlsberg.

Ob das aber auch für die Sprache gelten wird, mit der ich in 28 Jahren arbeite…? Ich bezweifle es. Abe wer weiß… ;-)

Vom Nutzen und Nachteil (technischer) Schulden

Gerade habe ich einen Beitrag von Norbert Eder zum Thema “Technische Schulden” (technical debt) gelesen. Er fragt, wer denn schuld sei an den Schulden.

Sich darüber Gedanken zu machen, finde ich nicht falsch. Aber wie bei anderen Artikeln zum Thema erscheint mir die Darstellung leider einseitig. Vielleicht entspricht das der aktuellen Stimmung im Land, die vieles was mit (Geld-)Schulden zu tun hat, sehr skeptisch sieht?

Doch wir sollten uns von diesen großen Problemen mit Schulden nicht ins Bockhorn jagen lassen.

Schulden sind nicht per se schlecht.

Die Möglichkeit, Schulden machen zu können, ist vielmehr die Grundlage für eine entwicklungsfähige Zivilisation.

Was sind Schulden?

Schulden sind eine Vorwegnahme von Möglichkeiten. Eigentlich habe ich heute eine gewisse Möglichkeit nicht - aber indem ich Schulden mache, habe ich sie dann doch.

Beispiele:

Ich kann mir heute kein Auto kaufen, weil ich nicht genug Geld habe? Dann leihe ich mir Geld - ich mache Schulden - und kann mir doch ein Auto kaufen. Später zahle ich das Geld zurück.

Oder: Eigentlich habe ich keine Zeit, spät nachts einen Film zu schauen. Ich müsste schlafen, um morgen fit zu sein. Aber ich schaue doch den Film, nehme also “Zeitschulden” auf, die ich morgen zurückzahle. Entweder Zahle ich sie morgen durch längeren Schlaf zurück. Oder ich zahle sie in Form von weniger Fitness zurück.

Oder: Wenn ich lange gesund leben will, sollte ich z.B. nicht rauchen. Wenn ich es doch tue, dann habe ich jetzt vielleicht mehr Lebensqualität - die ich später aber mit weniger oder gar keinem Leben bezahle.

Solche Ermöglichungen im hier und jetzt haben natürlich ihren Preis. Jetzt Geld, Aufmerksamkeit, Lebensqualität zu haben, kostet in der Zukunft Geld, Aufmerksamkeit, Lebensqualität. Und zwar mehr als ich jetzt bekomme.

Aber das mag es mir ja wert sein. Aus welchen Gründen auch immer.

Wer Schulden macht, handelt ökonomisch.

Schulden eröffnen Chancen

Viele Chancen im Leben erfordern mehr Möglichkeiten als wir gerade haben. Wenn wir sie wahrnehmen wollen, müssen wir Schulden machen.

Beispiele:

Nur wenn ich jetzt ein Auto habe, kann ich einen bestimmten Job bekommen, der mir die Chance auf eine Karriere bietet. Wenn ich keine Schulden machen kann, geht mir die Chance durch die Lappen.

Eigentlich will ich nach Hause gehen, um zu schlafen, damit ich morgen Fit bin im neuen Job. Aber da begegnet mir eine tolle Frau: das ist eine Chance auf schöne weitere Stunden oder gar eine glückliche Partnerschaft. Wenn ich jetzt keine Schulden bei meiner Energie und Aufmerksamkeit machen kann, geht mir diese Chance durch die Lappen.

Während die Rückzahlung von Schulden meist in derselben Währung stattfindet, liegen die Chancen eher in anderen Bereichen. Aus Geld-Schulden wird eine Karriere, aus Energieschulden wird Verliebtheit, aus Nikotinabhängigkeit wird Gemeinschaftsgefühl.

Wer Schulden macht, der sucht sein Glück.

Auf das Maß kommt es an

Alles hat sein bekömmliches Maß, auch Schulden.

Schulden machen zu können, also ökonomische Entscheidungen durch die Verschiebung von Möglichkeiten in Bezug auf sein Glück treffen zu können, das ist grundsätzlich eine gute Sache.

Doch wenn man das unbedacht tut, dann kann man sich auch ins Unglück stürzen. Das passiert, wenn man seine Kapazität zur Rückzahlung von Schulden überschätzt. Nicht bei jeder Schuld ist auch klar, wie hoch ihr Preis ist.

Bei einem Kredit für´s Auto ist der Preis klar, aber die Entwicklung der Karriere vielleicht nicht. Beim Zigarettengenuss ist weder der genaue Preis, noch die Entwicklung der “Rückzahlungsfähigkeit” klar.

Man tut also gut daran, genau hinzuschauen, welche Schulden man wann zu welchem Preis aufnimmt.

Und man tut gut daran, die Rückzahlung zu planen, damit sie einen nicht zur Unzeit erwischt. Gewöhnlich steigt auch der Preis der Schulden, je länger die Rückzahlung aufgeschoben ist. Der Schuldiger fordert sein Recht; die Schuld, die Ermöglichung heute geht auf seine Kosten. Sei das eine Bank oder der eigene Körper.

Schulden erfordern Bewusstsein und Maßhaltung

Technische Schulden

Für technische Schulden gilt natürlich dasselbe wie für alle anderen Schulden auch.

Technische Schulden sind nicht schlecht. Sie machen vielmehr eine Werteabwägung zum Wohle eines größeren Ganzen möglich; sie gehören in den ökonomischen Werkzeugkasten jedes Entscheiders in der Softwareentwicklung.

Wie alle Schulden, sollten auch technische allerdings nur bewusst und in Maßen aufgenommen werden. Der Rückzahlungsplan sollte von Anfang an klar sein.

Wer heute sich durch Entscheidungen für suboptimale technische Qualität die Möglichkeit zu einer früheren Präsentation oder geringen Kosten erkauft - der muss gewahr sein, dass diese Schuld zurückgezahlt werden muss. Wieviel, wann und an wen soll gezahlt werden?

Wer daran nicht denkt, der bekommt immer zum ungünstigsten Zeitpunkt Besuch vom Schuldeneintreiber. Sie kennen das aus vielen Krimis. Und dann ist die Panik groß. Dann beginnt das Bitten und Betteln. Doch der Schuldeneintreiber ist immer gnadenlos. Er mag etwas Aufschub gewähren - doch am Ende muss gezahlt werden. Und zwar niemals weniger als ursprünglich geschuldet.

Also:

Technische Schulden sind nicht böse - solange Sie damit sinnig umgehen.

Aber kennen Sie Ihr Maß. Lassen Sie sich nicht verleiten. Denken Sie vom ersten Tag an die Rückzahlung.

Und vermeiden Sie wie auch sonst im Leben, alte Schulden mit neuen Schulden zu begleichen.

30 day challenge – Dem Neuen eine Chance

Lohnt sich eine Veränderung? Funktioniert ein Ansatz wirklich? Das können wir oft nicht durch bloßes Nachdenken herausfinden. Attraktivität und Plausibilität sind nett, gar notwendig - aber hinreichend sind sie nicht, damit wir Aufwand für etwas Neues treiben. Deshalb bleibt so manches eine interessante Idee und der Rest einfach beim Alten.

Das ist schade, oder? Denn damit verschenken wir ja Chancen, dass “es” besser wird. Schneller, leichter, angenehmer… das kriegen wir nur, wenn wir uns auf Neues einlassen.

Solchen Verbesserungswünschen steht aber natürlich der Wunsch nach Sicherheit gegenüber. Wir wollen ja durch Neues nichts verlieren, das wir schon haben. Sonst wird es nicht besser, sondern nur anders - und wir haben Aufwand getrieben. Das wäre auch schade, oder?

Verbesserung und Erhalt des Ist-Zustands stehen sich gegenüber. Aber nicht nur im Patt. Denn der Erhalt gewinnt, weil sich durch Inaktivität ja nichts verändert.

Angesichts der Ungewissheit, ob die Implementierung einer Idee wirklich zu Verbesserungen führen würde, und der Verständlichkeit des Erhaltungswunsches, stellt sich die Frage, wie denn aber doch dem Verbesserungspotenzial eine Chance gegeben werden könnte.

Ich denke, da helfen Experimente. Genau wie in der Wissenschaft geht es ja darum, eine Hypothese zu überprüfen. Mehr ist eine Idee, ein Veränderungsvorschlag, ein neuer Ansatz ja zunächst nicht. Selbst nicht, wenn die Idee woanders schon tausendfach ihr Versprechen eingelöst hat.

Nachdenken kann nicht helfen und muss nicht helfen. Ob Agilität, reactive programming, NoSql, Flow-Design, Continuous Build, TDD as if you meant it usw. usf. etwas für Sie sind, stellen Sie nur fest, indem Sie es ausprobieren.

Ausprobieren klingt für mich allerdings ein bisschen unverbindlich. Deshalb sage ich Experiment. Der Unterschied liegt in der Ernsthaftigkeit. Beim Ausprobieren tun Sie nicht mehr, als dass Sie an einer Sache in eng begrenztem und geschütztem Umfeld herumspielen. Das ist nicht schlecht und steht immer am Anfang. Doch der Erkenntnisgewinn ist begrenzt.

Bei einem Experiment hingegen, geht´s ans Eingemachte. Das findet für mich in vivo statt. Da wird nicht ausprobiert, sondern real eingesetzt. Man nimmt die Idee ernst und implementiert sie. Allerdings nur für einen überschaubaren Zeitraum.

Insofern fordert man sich selbst heraus. Schafft man es, sich auf die Idee einzulassen?

Und die Idee wird auch wirklich herausgefordert. Schafft sie es, ihre Versprechen einzuhalten?

Ideen kommen oft “absolut” daher, mit großem Anspruch und der Suggestion, es ginge nur ganz oder gar nicht. Davon sollten wir uns aber nicht beeindrucken lassen. Jedenfalls heute nicht mehr. Ideen stehen in einem Wettbewerb. Und da gilt: Die bessere mögen gewinnen. Dafür jedoch müssen wir ihnen eine Chance geben. Aber nicht nur nebenbei, von ernsthaft.

Matt Cutts hat dafür ein leidenschaftliches Plädoyer bei TED gehalten:

Damit geht der Druck raus aus den Entscheidungen für oder gegen Ideen. Wir müssen nicht einmalig den Kurs auf Gedeih und Verderb ändern. Nein, wir können es für einen begrenzten Zeitraum tun. “Nur” 30 Tage reichen für vieles aus.

30 Tage TDD, 30 Tage daily standups, 30 Tage ein Entwicklertagebuch, 30 Tage 10 Seiten in einem Fachbuch lesen, 30 Tage im Team ein Code Review, 30 Tage eine neue Codierungsrichtlinie… und währenddessen, aber vor allem anschließend reflektieren. Wie fühlt es sich an, eine Idee ernsthaft 30 Tage lang zu implementieren?

Bei www.my30dc.com gibt es dafür sogar ein Tool. Wenn da das Geek-Herz nicht höher schlägt ;-)

Ich habe da auch gerade eine “30 day challenge” laufen. Mein Experiment ist, nur während 8 Stunden pro Tag zu essen. Das soll sich positiv auf Wohlgefühl und Gewicht auswirken. Ob das stimmt? Keine Ahnung. Ich werde es nach 30 Tagen wissen. Durch Nachdenken könnte ich das nicht herausbekommen.

Also: Lassen Sie sich von Ideen nicht ins Bockshorn jagen. Fühlen Sie sich nicht belastet durch Zweifel und endgültigen umfassenden Adoptionsaufwand.

Wenn sie Ihnen halbwegs interessant erscheinen, machen Sie “nur” ein Experiment. Möglichst unverzüglich, solange die Motivationsenergie noch hoch ist. Das geht persönlich oder im Team. Nutzen Sie die “30 day challenge” Plattform oder schreiben Sie ein bisschen Experimentiertagebuch ein einem Notizbuch. Egal. Tun und reflektieren sind das Wichtigste. Taten statt Warten.

Ich habe auch noch eines zum Thema Programmierung gestartet. Im Verlauf von 30 Tagen will ich einen Web-Dienst realisieren. Sie können meinen Fortschritt im github Repository verfolgen. Dort sammle ich nicht nur Code, sondern auch Tagebucheinträge.

Was ist eine Entität?

Im Zuge meiner Beschäftigung mit CQRS und Event Sourcing habe ich mir wieder die Frage gestellt, was denn eigentlich eine DDD Entität sei?

Nun hab ich endlich für mich eine ganz einfache Definition gefunden: Eine Entität ist ein Dictionary<string,string> mit unwandelbarer Id [1]. Eine Entität ist ein Sammlung von Schlüssel-Wert-Paar als Zeichenfolgen mit unwandelbarer Id [1].

Jup. Das isses. Mehr nicht [2].

Den Inhalt einer Entität kann man wandeln, die Id aber nicht. Und der Inhalt einer Entität ist strukturiert. Gerade die Annahme, dass Keys Pfade sein können [2], macht mich zufrieden. Nicht nur “Vorname” oder “Mindestgebot” oder “Lagerplatz” sind also Keys, sondern ebenfalls “Wohnsitz/PLZ” oder “Telefonnummern/3” oder “Positionen/2/Menge” [3].

So ein Dictionary ist ein Dokument, d.h. es ist selbstgenügsam (self-contained). Alles, was dazugehört, steht drin. Was nicht drin steht, gehört zu einer anderen Entität. So einfach ist das.

Was Sie als Daten bei einem Key hinterlegen, ist Ihre Sache. Das kann so umfangreich und strukturiert sein, wie es will. Per definitionem ist das aber keine Entität, weil es eben ein Wert in einer Entität ist. Werte als string [4] und nicht als object zu definieren ist mir deshalb sehr wichtig. Dadurch ist ausgeschlossen, aus einer Entität Objekte zu referenzieren.

Entitäten dürfen allerdings Ids anderer enthalten. Solche Entitätsreferenzen sind ok, weil sie sich auf das wahrhaft Unwandelbare beziehen [5]. Beispiel:

var frau = new Dictionary<string,string>{{$$id, "10"}, {"Vorname", "Eva"}, ...};
var mann = new Dictionary<string,string>{{$$id, "0815"}, {"Vorname", "Adam"}, ...};

frau["partner"] = mann["$$id"];
mann["partner"] = frau["$$id"];

Mit der Definition “Eine Entität ist ein Dictionary<string,string>” ist es nun ganz einfach herauszufinden, ob ein zusammengesetzter Wert eine Entität ist oder nicht. Fragen Sie sich einfach, ob Sie den Wert einem oder mehreren Keys in einer anderen Entität zuweisen würden. Beispiel:

Ist der zusammengesetzte Wert

Person("Vorname": "Peter", "GebDat": "1967-05-12", "Geschlecht": "m")

eine Entität? In manchen Zusammenhängen mag das so sein:

var person = new Dictionary<string,string>{{"$$id", "7654}, {"Vorname", "Peter"}, ...};
var einwohner = new Dictionary<string,string>{{"$$id", "0192"}, {"Person", "7654"}};

In anderen wieder nicht. Dann ist er Teil einer umfassenden Entität, z.B.

var einwohner = new Dictionary<string,string>{...};
einwohner["Person"] = "{\"Vorname\": \"Peter\",
                        \"GebDat\": \"1967-05-12\",
                        \"Geschlecht\": \"m\"}";

oder

einwohner["Person/Vorname"] = "Peter";
einwohner["Person/GebDat"] = "1967-05-12";
einwohner["Person/Geschlecht"] = "m";

Ich denke, das macht die Entscheidung einfacher. Doch auch wenn die mal daneben geht, ist es nicht so schlimm. Entitäten in dieser Form kann man auch leicht refaktorisieren. “Inline entity” und “extract entity” scheinen mir genauso probat wie “inline method” und “extract method”. Also keine Angst vor BDUF!

Außerdem lassen sich Entitäten dieser Form sehr leicht verteilt über Ereignisse denken, z.B.

Zugezogen("$$id": "9384", "Nachname": "Müller", "Straße": "Isestr. 2", ...)
Umgezogen("$$id": "9384", "Straße": "Richterstr. 17", "PLZ": "22085", ...)
Geheiratet("$$id": "9384", "Ehepartner": "0815", "Nachname": "Schmied", ...)
Geheiratet("$$id": "0815", "Ehepartner": "9384", ...)

In jedem Ereignis wird die Entität angegeben und danach nur eine Liste von Keys mit neuen Werten. Der aktuelle Stand einer Entität ergibt sich dann aus dem Summe ihrer Ereignisse.

Endnoten

[1] Ob die Id ein Eintrag mit speziellem Key in so einem Dictionary ist oder separat gehalten wird, ist mir erstmal egal.

[2] Noch einfacher könnte man natürlich sagen, eine Entität sei ein strukturierter Text, z.B. ein Json- oder XML-Dokument. Wird letztlich bei NoSql auch so gemacht. Aber das ist mir grad zu wenig griffig, wenn ich an den Umgang damit im Code denke. Mit einem Dictionary fühle ich mich etwas wohler.

Ein geschachteltes Dokument wie

<Person id="1234">
  <Vorname>Peter</Vorname>
  <Anschrift>
    <PLZ>22085</PLZ>
  </Anschrift>
</Person>

sieht mir auch komplizierter aus als eine Liste von Key-Value-Paaren:

$$id:1234
Vorname:Peter
Anschrift/PLZ:22085

Das eine kann in das andere übersetzt werden. Das reicht mir.

[3] Wem da Metadaten fehlen, der kann sie sich gern dazudenken, z.B. “Vorname:string” oder “Positionen/2/Menge:int”. Am Ende ist jedenfalls jeder Wert auf eine Zeichenkette abbildbar.

Wie solche Pfade aussehen, ist hier ebenfalls nicht wichtig. Mit der Syntax, die ich hier benutze, sind Sie ja aber vertraut.

[4] Binärdarstellungen sind nur eine Optimierung. Mit textuellen Repräsentationen von Daten kommen wir weiter. Sie sind ausreichend, bis ein konkreter Use Case etwas anderes fordert.

[5] Allerdings hadere ich hier noch mit mir. Manchmal denke ich, dass Entitäten gar keine Referenzen enthalten sollten. Wenn sie zu anderen in Beziehung stehen, dann nur innerhalb eines Kontextes - und der wird dann von einem Aggregat aufgespannt.

Ein Aggregat ist dann eine Entität, deren Zweck es ist, andere zu verbinden. Es ist ein Beziehungsraum.

So ganz traue ich mich aber noch nicht, das konsequent zu denken. Ich habe es zwar schon einmal in der dotnetpro so beschrieben - doch im Moment bin ich wieder ein wenig im Zweifel… Hm… warum eigentlich? Dazu mach ich mir am besten ein andermal weitere Gedanken.

Was der Softwarekunde will

Wer Software kauft, kauft ein Werkzeug. Das tut er, weil er die Effizienz des Anwenders steigern will.

Alles, was Software tut, kann auch ohne Software getan werden. Wir brauchen Software also nicht für ihre funktionalen Eigenschaften. Stoffe wurden ohne Software gewoben, Logarithmen wurden ohne Software berechnet, Auktionen ohne Software durchgeführt, Rechnungen ohne Software geschrieben usw. usf.

Mit genügend Zeit, Platz, Geld kann man sozusagen Software simulieren.

Das bedeutet: Software wird nicht wegen ihrer Funktionalität geschrieben, es geht also nicht um Effektivität. Software wird vielmehr wegen ihrer nicht-funktionalen Eigenschaften geschrieben. Dafür wird Software gemacht. Ausschließlich.

Nicht-funktionale Anforderungen sind allerdings nicht alle gleich. Es gibt primäre und sekundäre.

Primär sind die nicht-funktionalen Anforderungen, die Software etwas besser tun lassen, als die Alternative. Meist ist die langsamer oder umständlicher oder hat weniger Reichweite. Dann geht es bei Software um Performance, Usability oder Skalierbarkeit.

Sekundär sind die nicht-funktionalen Anforderungen, die Software auch noch erfüllen muss, die aber nichts mehr mit der Alternative zu tun haben. Wenn eine Software schneller als ein Mensch rechnen soll, dann ist Sicherheit ein sekundärer Aspekt. Wenn Software es leichter machen soll, Überblick über Zahlen zu behalten, dann ist Portierbarkeit ein sekundärer Aspekt.

Noch genauer wird Software also wegen ihrer primären nicht-funktionalen Eigenschaften geschrieben. Welche das in Ihrem Projekt/Produkt sind, können Sie ja mal überlegen.

Diese Feststellung hat schon eine Auswirkung auf die Praxis. Aus ihr ergibt sich, dass vordringlich und im Zweifelsfall Aufwand in primäre nicht-funktionale Anforderungen investiert werden sollte.

Nicht-funktionale Eigenschaften gibt es nicht ohne funktionale. Sie sind die Adverbien zu diesen Verben: schnell rechnen, übersichtlich darstellen, verlässlich speichern. Und das sogar im Komparativ, da es ja um eine Steigerung gegenüber der Alternative geht, also: schneller rechnen, übersichtlicher darstellen, verlässlicher speichern.

Nicht-funktionale Eigenschaften und funktionale sind auf Augenhöhe. Kunden suchen Effizienz und Effektivität. Nicht die Pyramide ist daher das erste Bild, das in den Sinn kommen sollte:

Es geht vielmehr um einen Kreis für das Ganze, dessen Teile gleichberechtigt sind:

Soweit das recht Offensichtliche. Ich glaube aber, dass sich damit nicht das komplette Kundenverhalten erklären lässt. Der Kunde will mehr.

Haltbarkeit ist Wandelbarkeit

Wer in Werkzeuge investiert, der erhofft sich, dass mehr herauskommt, als reingesteckt wurde. Der Nutzen soll größer sein als die Investition. Die Wahrscheinlichkeit dafür steigt mit der Nutzungsdauer.

Dieser Gedanke ist sogar so wichtig, dass er in der Steuergesetzgebung Niederschlag gefunden hat. Abschreibungsdauern richten sich nach üblichen Nutzungsdauern.

Neben den funktionalen und primären nicht-funktionalen Eigenschaften hat der Käufer einer Software also immer auch ihre Haltbarkeit im Hinterkopf. Die Investition soll sich auszahlen.

Eine Batterie soll Wochen oder Monate nutzen, ein Auto Jahre, ein Flugzeug Jahrzehnte, ein Sakralbau Jahrhunderte.

Wer Geld ausgibt, der hat immer eine Wunschvorstellung von der Haltbarkeit des Erwerbs. Er wird sich also mit dem Verkäufer darüber explizit unterhalten bzw. anderweitig etwas über die Haltbarkeit des “Objektes seiner Begierde” in Erfahrung bringen.

Zum obigen Kreis der Anforderungen kommt deshalb ein “Tortenstück” hinzu:

Es wäre ja töricht anzunehmen, dass Käufer von Software nicht auf Haltbarkeit achten würden. Für sie ist Software ein Werkzeug wie ein Bohrer oder ein Bagger.

Nun ist es aber so, dass Software zwar ein Werkzeug ist, aber ein immaterielles. Dadurch verschiebt sich die Bedeutung von Haltbarkeit.

Haltbarkeit in der materiellen Welt hat etwas mit Unveränderlichkeit, Erhalt, Konstanz zu tun. Ein Messer, Fenster, Auto ist umso haltbarer, je weniger es sich über die Zeit und mit Gebrauch verändert. Weniger Verschleiß bedeutet längere Haltbarkeit und damit höhere Investitionssicherheit.

Jedenfalls war und ist das gewöhnlich so. Denn es gibt auch materielle Werkzeuge, bei denen die Haltbarkeit weniger mit Verschleiß zu tun hat. Mir fällt da z.B. ein Handy ein. Dessen materielle Haltbarkeit ist weit höher als seine immaterielle. Allemal, wenn wir von geplanter Obszoleszenz absehen. Ich könnte immer noch mit meinem ersten Handy aus dem Jahr 1998 telefonieren.

Aber ich will das nicht. Es hat nämlich nicht Schritt gehalten mit der Entwicklung. Ich habe heute andere Ansprüche an ein Handy.

Unveränderlichkeit ist von Wert, wenn sich die Einsatzwelt eines Werkzeugs über die Zeit seiner materiellen Haltbarkeit nur geringfügig ändert. Deshalb tun wir bei Messern, Bohrern, Autos etwas gegen Verschleiß.

Dadurch verschiebt sich ebenfalls die Bedeutung von Haltbarkeit von Software. Denn die Einsatzwelt von Software ist in den meisten Fällen starken Veränderungen unterworfen. Das ist der Fall, weil Software in vielen Fällen weniger Werkzeug in einem Prozess, sondern vielmehr selbst die Definition eines Prozesses ist. Je größer ein Softwaresystem, desto eher ist das der Fall.

Die Haltbarkeitsdauer, d.h. die Zeit, in der ihr Nutzen höher als die Kosten ist, ist bei Software deshalb eine Funktion ihrer Anpassungsfähigkeit. Haltbar ist Software, die sich über lange Zeit leicht Veränderungen in der Einsatzwelt nachführen lässt.

Bei Software gibt es also keine Wartung wie bei materiellen Werkzeugen. Es geht eben nicht um den Erhalt von Eigenschaften. Von Softwarewartung zu sprechen und Wartungsverträge anzubieten, ist aus meiner Sicht grob kontraproduktiv. Denn dadurch wird ein völlig falsches Bild von Software transportiert. Es werden auch die falschen Signale an die Softwareproduktion gesandt.

Kunden erwarten Haltbarkeit. Denn ohne Haltbarkeit keine Investitionssicherheit. Doch diese Haltbarkeit hat eben nichts mit Erhalt heutiger Eigenschaften zu tun, sondern mit der Fähigkeit zum Wandel von Eigenschaften. Das müssen wir Kunden deutlich machen. Wir müssen ihnen explizit Wandelbarkeit [1] verkaufen. Ohne Wandelbarkeit keine Haltbarkeit. Wir müssen Wandelbarkeit auf Augenhöhe mit Funktionalität und primären nicht-funktionalen Eigenschaften sehen:

Wandelbarkeit ist nicht nice to have, sondern zentral. Wandelbarkeit ist keine Eigenschaft, die sich später hineinrefaktorisieren lässt. Wandelbarkeit ist auch wichtiger als sekundäre nicht-funktionale Eigenschaften.

Wenn Software ein nutzbringendes Werkzeug sein und lange bleiben soll, dann muss sie auf das Dreibein Effizienz, Wandelbarkeit und Effektivität gestellt werden. Das ist genau das, was der Kunde will - ob er das so klar ausspricht oder nicht.

Endnoten

[1] Mit Wandelbarkeit meine ich natürlich nicht, Software zwanghaft mit Plug-Ins auszurüsten. Was ich unter Wandelbarkeit verstehe, geht tiefer. Sie ist auf allen Abstraktionsebenen ins Softwaresystem gewoben. Sie hat mit grundlegenden Prinzipien zu tun.

Historische Interaktionen

Die erste Frage bei der Überführung von Anforderungen in Code sollte den Interaktionen gelten: Welche Interaktionen braucht ein Softwaresystem? Das bedeutet, welche technischen Ereignisse [1] sind domänenrelevant und müssen verarbeitet werden?

Im einfachsten Fall bedeutet das, hinter jedem Menüpunkt und jeder Schaltfläche steht eine Interaktion. Löst der Anwender sie aus, soll im Softwaresystem etwas passieren.

Für mich beginnt die Softwareentwicklung also mit einer Diskussion über die Schnittstellen des Softwaresystems zur Umwelt. Dort finden Interaktionen mit Benutzern statt - seien das Menschen, andere Software oder Maschinen. Von dort treibe ich den Softwareentwurf nach innen weiter: outside-in design. Denn alle Strukturen im Softwaresystem müssen einem Bedarf in der Umwelt dienen, der über eine Schnittstelle vermittelt wird.

Wie der Entwurf nach Fund einer Interaktion dann bis zum Code fortschreiten kann, will ich hier nicht thematisieren. Von mir aus kann man das streng mit Test-Driven Design versuchen.

Entscheidend ist vielmehr, dass Interaktionen einen idealen Ansatzpunkt für jegliches weiteres Vorgehen bieten. Jede Interaktion kann nämlich als Funktion codiert werden [2].

Beispiel Benutzeranmeldung: Die Benutzeranmeldung erfolgt über einen Dialog, in dem der Anwender seinen Benutzernamen und ein Passwort einträgt. Dann drückt er die Schaltfläche “Anmelden”, um die Authentifizierung und Autorisierung anzustoßen.

Die Schaltfläche steht für die Interaktion “Anmelden”. Und die Interaktion kann als Funktion bool Anmelden(string benutzername, string passwort) realisiert werden.

Alternativ könnte die Interaktion durch einen Menüpunkt oder einen Tastatur-Shortcut ausgelöst werden. Das technische Ereignis ist letztlich unwichtig. Wichtig ist, was daraufhin passiert, das Verhalten des Softwaresystems. Und das kann komplett in einer Funktion gekapselt werden. Immer.

Soweit der Blick mit unbewaffnetem Auge.

Interaktionen unterscheiden

Jetzt aber die Lupe zur Hand genommen. Da zeigen sich nämlich Unterschiede in den Interaktionen bzw. Interaktionsfunktionen.

Reinheitsgrad: Ich denke, es lohnt sich die Unterscheidung zwischen reinen und unreinen Interaktionen. Reine Interaktionen arbeiten nur auf Daten, die ihnen übergeben werden. Beispiel: Wenn ich in einem Dialog einen Text eingeben kann, der auf Knopfdruck umgekehrt wird, damit ich sehen kann, ob ein Palindrom vorliegt, dann steht dahinter eine reine Interaktionsfunktion. Der oben skizzierte Anmeldedialog hingegen stößt eine unreine Interaktionsfunktion an. Mit Benutzername und Passwort allein kann nicht authentifiziert werden; dazu ist mindestens noch ein Verzeichnis von Benutzern nötig.

Verhaftungsgrad: Unreine Interaktionen zerfallen für mich darüber hinaus noch in solche, die zeitlich verhaftet sind - und solche, die quasi nur im Moment leben.

Zeitlich verhaftete Interaktionen benötigen für ihre Arbeit ein Gedächtnis. Ihnen ist die Vergangenheit wichtig - zumindest in Form eines akkumulierten Zustands. Man könnte auch sagen, sie seien historisch determiniert. Denn ihr Verhalten hängt nicht nur vom aktuellen Input ab, sondern von vorherigem Verhalten des Softwaresystems.

Der Anmeldedialog ist dafür ein Beispiel. Ob er einen Benutzer erfolgreich authentifiziert oder nicht, hängt davon ab, welche Veränderungen vorher am Benutzerverzeichnis vorgenommen worden sind.

Anders ist das bei Interaktionen, die zwar auch nicht nur auf ihrem Input arbeiten, sondern weitere Ressourcen brauchen. Doch da ist deren Geschichte nicht wichtig. Sie wird nicht in die Verarbeitung mit einbezogen.

Das ist zum Beispiel der Fall, wenn eine Interaktion etwas druckt oder Input mit der aktuellen Systemzeit vergleicht.

Zugriffsart: Unreine Interaktionen, die nur im Moment leben, können auf ihre Ressourcen lesend oder schreibend zugreifen. Sie interessieren sich nicht für die Vergangenheit, also dürfen sie Zustand auch einfach verändern. An der Ressource ist anschließend nicht abzulesen, in welchem Zustand sie vorher war.

Aber wie ist das bei unreinen verhafteten Interaktionen?

Ich glaube, hier sollten wir umdenken. Bisher ist dort auch lesender und schreibender Zugriff erlaubt - ohne dass vorherige Zustände erhalten blieben.

Aus Effizienzgründen war das bisher so. Wir konnten nicht anders oder haben das zumindest geglaubt. Doch es hat immer schon der Natur dieser Interaktionen widersprochen.

Das haben wir schmerzvoll erfahren, wenn wir Mühe hatten undo/redo zu implementieren oder Daten mit Geltungsdauern zu verwalten oder historische Daten zu pflegen oder wir uns mit der Versionierung von Datenstrukturen herumschlagen mussten.

Wenn wir nun aber mal von eingefahrenen Mustern Abstand nehmen, dann können wir mit solchen Interaktionen natürlicher umgehen. Das bedeutet für mich, dass bei “historischen Interaktionen” nur lesender und anfügender Zugriff erlaubt sind. Es gibt keinen schreibenden im Sinne von verändernden Zugriff. Denn der würde ja die Geschichte umschreiben.

Die Geschichte, das ist die Liste der Veränderungen, die zum aktuellen Stand der Daten geführt hat. Ja, ich glaube, die sollte unangetastet bleiben. Wir können davon nur profitieren.

Fazit

Nicht jede Interaktion ist zeitlich verhaftet. Wir tun also gut daran, genauer hinzuschauen. Die Unterscheidung zwischen Interaktionsfunktionen mit und ohne Seiteneffekt finde ich jedoch zu einfach. Denn Seiteneffekte können sehr unterschiedlich sein.

Die Ausgabe auf einem Drucker ist etwas anderes, als die Fortschreibung von Unternehmensdaten in einer Datenbank. Event Sourcing scheint mir in dieser Hinsicht ein sehr probates Mittel, um Klarheit zu schaffen.

Interaktionen, die mit Zustand zu tun haben, der sich über die Lebenszeit eines Softwaresystems durch das Softwaresystem entwickelt, sollten sich dafür ein Gedächtnis bewahren. Das ist für mich der neue Default.

Und damit dieser Default nicht über Gebühr verstört, sollte klar sein, wo er gilt. Das sind nur die “historischen Interaktionen”. Alle anderen - auch wenn sie Seiteneffekte haben - können weiter wie bisher gehandhabt werden.

 

PS: Natürlich können unreine Interaktionen auch gemischter Art sein: Sie können aus Wiedergabe und Seiteneffekt oder aus Lookup und Aufzeichnung bestehen usw.

In jedem Fall sollten diese Aspekte aber in eigenen Funktionen gekapselt sein. Das Integration Operation Segregation Principle (IOSP) gilt auch hier.

Endnoten

[1] Technische Ereignisse sind Tastendrücke, Mausklicks/-bewegungen oder Notifikationen von Timern oder Geräten.

[2] Die Schnittstelle zwischen Umwelt und Domäne nehme ich von dieser Funktion aus. Die Interaktionsfunktion kümmert sich nicht darum, woher ihre Input-Daten kommen und was mit ihren Output-Daten gemacht wird. Sie kennt die Schnittstelle nicht, über die sie aufgerufen wird. Das kann ein WPF-Dialog oder ein Webservice sein.

Es ist also nicht Sache einer Interaktionsfunktion, sich Daten aus Eingabefeldern des UI zu beschaffen oder Ergebisse im UI, über das sie aufgerufen wurde, anzuzeigen.

Zustand ist eine armselige Optimierung

Das Denken des Softwareentwicklers kreist ständig um Daten. Wer auf Anforderungen schaut, sucht zuerst nach Daten. Wer an Infrastruktur denkt, denkt zuerst an Persistenztechnologien. Und wenn nicht immer, dann zumindest oft.

Nicht umsonst gibt es die Mittel der Objektorientierung als Weiterentwicklung von Sprachen wie C und Pascal: um Daten nicht nur zusammenzufassen (class), sondern auch noch funktional zu kapseln (interface).

Was dann in Objekten steckt, ist Zustand. Das sind nicht nur einfach Daten, sondern Daten in einer aus vielen Veränderungen hervorgegangenen Konstellation.

Hier ein simples Beispiel:

Mit jedem Aufruf von Sum() berechnet ein Aggregator die Summe einer Anzahl von Werten. Zu diesem Zweck führt das Objekt einen Zustand. Der ist das Ergebnis einer Reihe von Veränderungen:

Er stellt also einen Schnappschuss dar. Wie es zu ihm gekommen ist, liegt im Dunkeln.

Das macht für diesen Zweck auch nichts. Ich meine nicht, dass man eine solche Aggregationsfunktionalität dringend anders realisieren müsste. Dennoch kann sie helfen, deutlich zu machen, dass solcher Umgang mit Daten nur eine Option von mehreren ist. Und das deshalb ihr Entscheidungen zugrundeliegen, die ungünstig sein können, wenn wir sie nicht kennen oder leichtfertig treffen.

Wie könnte es anders gehen? Die Funktionale Programmierung (FP) würde vielleicht sagen, der Zustand in der Klasse sei unschön. Sum() ist keine reine Funktion, eben weil sie von unsichtbarem Zustand abhängt. Für einen gegebenen Input - z.B. (2) - lässt sich nicht vorhersagen, welchen Output sie erzeugt.

Als Antwort könnte die Summierung so umgebaut werden:

Es gibt immer noch Zustand im obigen Sinne, doch der wird irgendwo gehalten. Er ist nicht mehr Sache der nun reinen Funktion Sum(). Für einen gegebenen Input - z.B. (2, 1) - ist deren Output immer gleich - z.B. (3).

Ist dadurch etwas gewonnen? FP sagt, ja. Über reine Funktionen lässt sich besser nachdenken, die composability ist höher, die Testbarkeit besser. Und dann die Daten auch noch immutable sind… Besser geht´s nimmer ;-)

Ich möchte jedoch noch ein Stückchen weitergehen. Selbst wenn der reingereichte Zustand immutable ist, juckt mich etwas.

Warum gibt es in diesem Beispiel die Summe als Zustand? Ich glaube, der Grund ist ganz schlicht und einfach, aus Platz- und Performancegründen.

Denn es ginge ja auch anders. Der Zustand als punktuelle Konstellation hervorgegangen aus einer Linie von Veränderungen, kann immer durch diese Linie plus eine Reihe von Transformationen ersetzt werden:

Sum() hat jetzt überhaupt keinen Zustand mehr, weder internen noch externen. Stattdessen sieht die Funktion immer nur einen Liste von Veränderungen bestehend aus vielen historischen und einer aktuellen. Daraus berechnet sie das aktuelle Resultat - und schreibt die Liste der historischen Veränderungen fort.

Das Ergebnis ist dasselbe wie in den Varianten vorher. Nur wird jetzt mehr Platz und Zeit gebraucht.

Hat das einen Vorteil? Ja, ich denke, schon. Vorteil #1: Die Entwicklung des Ergebnisses ist immer komplett nachvollziehbar. Das hilft bei der Fehlersuche. Vorteil #2: Wenn eine Korrektur der Funktionalität nötig ist, können Ergebnisse nachträglich angepasst werden, falls das sinnvoll ist.

Diese Vorteile stechen in diesem Kleinstbeispiel nicht so ins Auge. Aber wenn Sie das Aggregat mal als persistent und etwas umfangreicher ansehen, dann werden sie relevant. Dann ist es interessant, diese Option denken zu können.

Ob die Liste der Veränderungen in die Funktion reingereicht wird oder aus einer globalen Quelle beschafft werden kann, finde ich gerade nicht so wichtig.

Hier geht es mir um den Wechsel der Sichtweise: vom Zustand zum Veränderungsstrom. Dass es schlicht möglich ist, auf Zustand zu verzichten. Dass seine Herstellung eine selbstverständliche und intuitive Optimierung ist - die wir als solche erkennen sollten.

Über die Optimierung in Hinsicht auf Platz und Zeit steckt darin sogar noch eine: eine Optimierung im Hinblick auf Form.

Wenn Sie Zustand denken - sei das eine Summe wie oben oder eine Datenklasse wie Person, Auktion oder Produkt -, dann denken Sie auch immer sofort an eine konkrete Struktur. Sie überlegen sehr sorgfältig, wie die aussehen soll. Davon hängen Klassen-, Datei- und Datenbankstrukturen ab. Bei solchen Strukturen darf Ihnen kein Fehler unterlaufen. Davon hängt ja viel ab. Sie zu ändern, allemal, wenn sie persistent sind, macht viel Aufwand.

Was aber, wenn es nicht mehr um Zustand geht? Dann müssen Sie nicht mehr über die eine beste Struktur für Daten nachdenken. Bei der obigen Summe ist diese Struktur trivial. Aber nehmen wir eine Software für ein Ortsamt: Wie sollte darin am besten die Klasse oder Tabelle oder das Dokument für einen Einwohner strukturiert sei?

Wie lange sollte man darüber nachdenken? Wieviele Anforderungen sollte man dafür analysieren? Nach wievielen Jahren Entwicklung und Änderungen an der Software kann man sich sicher sein?

Ich weiß es nicht. Und deshalb ist für mich jede Festlegung ohne Erfahrung und Mustererkennung eine vorzeitige Optimierung.

Die Lösung besteht für mich darin, das harte Nachdenken aufzugeben. Schluss mit Zustand! Stattdessen einfach nur Veränderungen speichern. So, wie sie in einem Inkrement gerade anfallen.

Aus diesen Veränderungen kann dann jederzeit eine Datenstruktur nach aktuellem Bedarf gegossen werden. Oben ist das zunächst nur eine Summe. Doch jederzeit könnte der auch noch ein Mittelwert zugesellt werden:

Hinter dem steckt nicht nur eine andere Logik, sondern auch eine andere Datenstruktur (double).

Zustand statt Veränderungen (events) zu speichern, ist mithin eine Optimierung, die unsere Optionen reduziert. Sie lässt uns langfristig verarmen - für kurzfristige Gewinne.

Wir glauben, wir hätten weder Platz noch Zeit, um Zustände bei Bedarf aus den ursprünglichen Veränderungen herzustellen. Deshalb treiben wir viel Aufwand in Bezug auf universelle in-memory wie persistente Datenstrukturen. Doch letztlich wissen wir nicht, ob wir mit dieser Befürchtung recht haben. Wir probieren ja nie die Alternative aus.

Dabei gäbe es viel zu gewinnen an Flexibilität. Und die brauchen wir dringend, wenn Software lange leben soll.