Сложность — это одна из главных причин ненадежности программного обеспечения. Сложность почти не поддается ни точному определению, ни измерению. Однако можно сказать, что мерой сложности объекта является количество интеллектуальных усилий, необходимых для понимания этого объекта.
В общем случае сложность объекта является функцией взаимодействия между его компонентами. Например, сложность внешнего проекта программной системы в некоторой степени определяется связями между всеми ее внешними сопряжениями, например между командами пользователя и соотношениями между входной и выходной информацией системы. Сложность архитектуры системы определяется связями между подсистемами. Сложность проекта программы — функция связей между модулями. Сложность отдельного модуля — функция связей между его командами.
В борьбе со сложностью программного обеспечения можно привлечь две концепции из общей теории систем. Первая — независимость. В соответствии с этой концепцией для минимизации сложности необходимо максимально усилить независимость компонентов системы. По существу это означает такое разбиение системы, чтобы высокочастотная динамика ее была заключена в единых компонентах, а межкомпонентные взаимодействия представляли лишь низкочастотную динамику системы.
Вторая концепция — иерархическая структура. Каждый уровень представляет собой совокупность структурных отношений между элементами нижних уровней. Концепция уровня позволяет понять систему, скрывая несущественные уровни детализации. Например, система, которую мы называем «человек», представляется иерархией. Социолог может интересоваться взаимоотношениями людей, не заботясь об их внутреннем устройстве. Психолог работает на более низком уровне иерархии. Он может исследовать различные логические и физические процессы в мозге, не рассматривая внутреннего строения областей мозга. Еще ниже в этой иерархии находится нейролог — он имеет дело со структурой основных компонентов мозга. Однако он может изучать мозг на этом уровне, не заботясь о молекулярной структуре отдельных белков в нейроне. Химик-органик интересуется построением сложных аминокислот из таких компонентов, как атомы углерода, водорода, кислорода и хлора. Физик-ядерщик изучает систему на уровне элементарных частиц в атоме и взаимодействия между ними.
Иерархия позволяет проектировать, описывать и понимать сложные системы. Если бы нельзя было принять описанный подход к изучению человека, социологу пришлось бы рассматривать его как необъятное и сложное множество субатомных частиц. Очевидно, что такое количество деталей подавило бы его, так что невозможны были бы даже те ограниченные знания о человеке, которыми мы располагаем.
К этим двум концепциям сокращения сложности (независимость и иерархическая структура) можно добавить третью: проявление связей всюду, где они возникают. Основная проблема многих больших программных систем — огромное количество независимых побочных эффектов, создаваемых компонентами системы. Из-за этих побочных эффектов систему невозможно понять. И можно быть уверенным, что систему, в которой нельзя разобраться, было очень трудно спроектировать хотя бы с минимальной гарантией надежности.
