Искусство программирования для Unix - Эрик Реймонд

Многое в традиции Unix-сообщества, касающейся проектирования интерфейсов программ, при первом рассмотрении может показаться чуждым и бессистемным или даже (в контексте эпохи GUI-интерфейсов) полностью регрессивным. Однако несмотря на различные недостатки и неупорядоченность, данная традиция обладает внутренней логикой, которая достойна изучения и понимания. Она отражает эмпирические правила, накопленные за годы долгой истории Unix, касающиеся способов обеспечения эффективного взаимодействия, как с пользователями, так и с другими программами. Традиция включает в себя множество соглашений, которые позволяют унифицировать программы — она определяет "наименее неожиданные" альтернативы для широкого диапазона общих проблем проектирования интерфейсов.

После запуска программа обычно получает входные данные или команды из следующих источников:

• данные и команды, представленные на стандартном вводе программы;

• входные данные, переданные посредством IPC-методов, такие как события X-сервера и сетевые сообщения;

• файлы и устройства с известным расположением (например, имя файла данных, переданное или вычисленное программой).

Теми же путями программы могут отправлять данные (вывод направляется на стандартный вывод).

Некоторые Unix-программы являются графическими, некоторые имеют символьные экранные интерфейсы, а в некоторых используется простейшая конструкция текстового фильтра, которая не изменилась со времен механических телетайпов. Непосвященным далеко не очевидно, почему в какой-либо программе используется тот или иной стиль, или, вернее, почему в Unix вообще поддерживается такое многообразие стилей интерфейса.

В Unix существует несколько конкурирующих стилей интерфейса. Все они до сих пор существуют по определенным причинам. Они оптимизированы для использования в различных ситуациях. Поняв соответствие между задачей и стилем интерфейса, можно научиться выбирать наиболее подходящий стиль для выполнения необходимой работы.

11.1. Применение правила наименьшей неожиданности

Правило наименьшей неожиданности представляет собой общий принцип проектирования всех видов интерфейсов, а не только программных: "делайте наименее неожиданные вещи". Данное правило — следствие того факта, что человек способен уделять внимание одновременно только одному объекту (см. книгу "The Humane Interface" [64]). Неожиданности в интерфейсе притягивают внимание к самому интерфейсу, а не к задаче, для решения которой он предназначен.

Таким образом, наилучший способ разработки удобных интерфейсов заключается в том, чтобы по возможности никогда не разрабатывать полностью новую модель интерфейса. Нововведения — входные препятствия для пользователя. Они повышают нагрузку на пользователя, поскольку требуют изучения, поэтому их количество должно быть минимальным. Вместо этого, следует взвешенно оценить опыт и знания пользовательского контингента и попытаться найти функциональное сходство между разрабатываемой программой и программами, которые пользователи, вероятнее всего, уже изучили, а затем сымитировать соответствующие части существующих интерфейсов.

Правило наименьшей неожиданности не следует трактовать как призыв к механическому консерватизму в проектировании. Нововведения повышают издержки нескольких первых попыток взаимодействия пользователя с интерфейсом, но неразвитая конструкция навсегда сделает интерфейс излишне трудным. Как и в других видах проектирования, правила не заменят хорошего вкуса и инженерного подхода. Необходимо тщательно взвешивать компромиссы и рассматривать их с точки зрения пользователя. Осознанный уклон в сторону правила наименьшей неожиданности — хорошая практика, и главным образом потому, что разработчики интерфейсов (как и другие программисты) имеют несознательную тенденцию быть "излишне умными" для блага пользователя.

Одно из следствий правила наименьшей неожиданности: при любой возможности позволять пользователю делегировать функции интерфейса хорошо знакомой программе. В главе 7 уже отмечалось, что если разрабатываемая программа требует от пользователя редактирования значительного количества текста, то ее следует писать так, чтобы она вызывала редактор (указанный пользователем), а не создавать собственный интегрированный редактор. Такой подход дает возможность пользователям, которым их предпочтения известны лучше, чем разработчикам, выбрать наименее неожиданную альтернативу.

В данной книге уже пропагандировался симбиоз и делегирование как тактики, стимулирующие повторное использование кода и сокращение сложности. Суть данных методик заключается в том, что если пользователи могут перехватить делегирование и направить его избранному агенту, то это не просто экономически выгодно для разработчика, но и активно расширяет возможности пользователей.

В случае, когда делегирование невозможно, следует воспроизводить удачные решения. Целью правила наименьшей неожиданности является сокращение общей сложности, которую необходимо постичь пользователю, для того чтобы использовать интерфейс. Относительно примера с текстовым редактором, это означает, что если реализовать встроенный редактор действительно необходимо, то будет лучше, если команды этого редактора будут представлять собой подмножество команд широко известного универсального редактора (или нескольких редакторов; в оболочках bash и ksh имеются CLI-редакторы, которые позволяют пользователям выбирать стиль редактирования vi или Emacs.)

Например, в Unix-версиях Web-браузеров Netscape и Mozilla текстовые поля форм распознают подмножество стандартных клавиатурных комбинаций для редактора Emacs. Control-A переводит курсор в начало строки, Control-D удаляет следующий символ и так далее. Такой вариант помогает пользователям, знакомым с Emacs, а остальным позволяет использовать не худший, уникальный набор команд. Единственным способом улучшить его был выбор клавиатурных комбинаций, связанных с каким-либо редактором, получившим более широкое распространение, чем Emacs. Но среди первых пользователей Netscape такой редактор не использовался.

Данные принципы применимы во многих других областях проектирования интерфейсов. Они, в частности, означают, что было бы крайне недальновидно создавать для интерактивной справочной системы нестандартные форматы документов, тогда как пользователям удобно использовать Web-браузер, распознающий HTML. Даже при разработке аркадной игры целесообразно рассмотреть интерфейсы предыдущих игр, для того чтобы понять, можно ли обеспечить новым пользователям чувство комфорта, позволяя им перенести накопленные в других играх навыки управления.

11.2. История проектирования интерфейсов в Unix

Операционная система Unix предшествует современному стилю проектирования программных интерфейсов с интенсивным применением графики. Более 10 лет после появления первой Unix-системы в 1969 году на телетайпах и "немых" текстовых терминалах нормой был интерфейс командной строки (Command-Line Interface — CLI). Большая часть базового инструментария Unix (такие программы как ls(1), cat(1) и grep(1)) до сих пор отражает это наследие.

После 1980 года в Unix постепенно развивалась поддержка прорисовки экранов на символьных терминалах. В программах начали смешивать интерфейс командной строки с визуальным интерфейсом. Часто общим командам присваивались клавиатурные комбинации, которые не отражались на экране. Некоторые ранние программы, написанные в этом стиле (они часто называются curses-программами по названию библиотеки управления курсором для прорисовки экрана, которая обычно применялась в их реализации, или rogue-подобными по названию первого приложения, использовавшего библиотеку curses), используются до сих пор. В число известнейших примеров входят ролевая игра rogue(1), текстовый редактор vi(1), а также почтовая программа elm(1) (вышедшая несколькими годами позднее) и ее современный потомок mutt(1).

Через несколько лет, в середине 80-х годов прошлого века, весь компьютерный мир начал усваивать результаты передовых разработок графических пользовательских интерфейсов (Graphical User Interface — GUI), которые с начала 70-х годов продолжались в исследовательском центре компании Xerox Palo Alto Research Center (PARC). В области персональных компьютеров работа Xerox PARC вдохновила создание интерфейса Apple Macintosh, а через него и дизайна Microsoft Windows. Адаптация данных идей в операционной системе Unix пошла значительно более сложным путем.

Приблизительно в 1987 году система X Window обошла несколько более ранних конкурирующих и опытных проектов и стала стандартным средством графического интерфейса для операционной системы Unix. Споры о том, хорошо это было или плохо, продолжаются до сих пор. Возможно, некоторые из конкурентов X Window (особенно Network Window System или NeWS разработки Sun) были гораздо более мощными и изящными. Система X, однако, имела одно неоспоримое преимущество — открытый исходный код. Ее код разрабатывался в Массачусетском технологическом университете исследовательской группой, более заинтересованной изучением проблемной области, а не созданием продукта, и остался свободно распространяемым и модифицируемым. В силу данных причин код X оказался способным