个人随笔
技术改变世界

学校只教Java的危险性

本文转自书籍程序员部落酋长Joel谈软件《软件随想录》,也是前几年看的书了,突然又想起,所以分享到博客中。

 

2005年12月29日,星期四

如今的孩子变懒了。

多吃一点苦,又会怎么样呢?

我一定是变老了,才会这样喋喋不休的抱怨和感叹“如今的孩子”,不理解为什么他们不再愿意,或者说不再能够做艰苦的工作。

当我还是孩子的时候,学习编程需要用到穿孔卡片(punched cards)。那时可没有任何类似”退格”键(Backspace key)这样的现代化功能,如果你出错了,就没有办法更正,只好扔掉出错的卡片,从头再来。

回想1991年,我开始面试程序员的时候。我一般会出一些编程题,允许用任何编程语言解题。在99%的情况下,面试者选择C语言。

如今,面试者一般会选择Java语言。

说到这里,不要误会我的意思。Java语言本身作为一种开发工具,并没有什么错。

等一等,我要做个更正。我只是在本篇特定的文章中,不会提到Java语言作为一种开发工具,有什么不好的地方。事实上,它有许许多多不好的地方,不过这些只有另找时间来谈了。

我在这篇文章中,真正想要说的是,总的来看,Java不是一种非常难的编程语言,无法用来区分优秀程序员和普通程序员。它可能很适合用来完成工作,但是这个不是今天的主题。我甚至想说,Java语言不够难,其实是它的特色,不能算缺点。但是不管怎样,它就是有这个问题。

如果我听上去像是妄下论断,那么我想说一点我自己的微不足道的经历。大学计算机系的课程里,传统上有两个知识点,许多人从来都没有真正搞懂过的,那就是指针(pointers)和递归(recursion)。

你进大学后,一开始总要上一门”数据结构”课(data structure), 然后会有线性链表(linked list)、哈希表(hash table),以及其他诸如此类的课程。这些课会大量使用”指针”。它们经常起到一种优胜劣汰的作用。因为这些课程非常难,那些学不会的人,就表明他们的能力不足以达到计算机科学学士学位的要求,只能选择放弃这个专业。这是一件好事,因为如果你连指针很觉得很难,那么等学到后面,要你证明不动点定理(fixed point theory)的时候,你该怎么办呢?

有些孩子读高中的时候,就能用BASIC语言在Apple II型个人电脑上,写出漂亮的乒乓球游戏。等他们进了大学,都会去选修计算机科学101课程,那门课讲的就是数据结构。当他们接触到指针那些玩意以后,就一下子完全傻眼了,后面的事情你都可以想像,他们就去改学政治学,因为看上去法学院是一个更好的出路。关于计算机系的淘汰率,我见过各式各样的数字,通常在40%到70%之间。校方一般会觉得,学生拿不到学位很可惜,我则视其为必要的筛选,淘汰那些没有兴趣编程或者没有能力编程的人。

对于许多计算机系的青年学生来说,另一门有难度的课程是有关函数式编程(functional programming)的课程,其中就包括递归程序设计(recursive programming)。MIT将这些课程的标准提得很高,还专门设立了一门必修课(课程代号6.001),它的教材(Structure and Interpretation of Computer Programs,作者为Harold Abelson和Gerald Jay Sussman Abelson,MIT出版社1996年版)被几十所、甚至几百所著名高校的计算系机采用,充当事实上的计算机科学导论课程。(你能在网上找到这本教材的旧版本,应该读一下。)

这些课程难得惊人。在第一堂课,你就要学完Scheme语言的几乎所有内容,你还会遇到一个不动点函数(fixed-point function),它的自变量本身就是另一个函数。我读的这门导论课,是宾夕法尼亚大学的CSE 121课程,真是读得苦不堪言。我注意到很多学生,也许是大部分的学生,都无法完成这门课。课程的内容实在太难了。我给教授写了一封长长的声泪俱下的Email,控诉这门课不是给人学的。宾夕法尼亚大学里一定有人听到了我的呼声(或者听到了其他抱怨者的呼声),因为如今这门课讲授的计算机语言是Java。

我现在觉得,他们还不如没有听见呢。

这就是争议所在。许多年来,像当年的我一样懒惰的计算机系本科生不停地抱怨,再加上计算机业界也在抱怨毕业生不够用,这一切终于造成了重大恶果。过去十年中,大量本来堪称完美的好学校,都百分之百转向了Java语言的怀抱。这真是好得没话说了,那些用”grep”命令过滤简历的企业招聘主管,大概会很喜欢这样。最妙不可言的是,Java语言中没有什么太难的地方,不会真的淘汰什么人,你搞不懂指针或者递归也没关系。所以,计算系的淘汰率就降低了,学生人数上升了,经费预算变大了,可谓皆大欢喜。

学习Java语言的孩子是幸运的,因为当他们用到以指针为基础的哈希表时,他们永远也不会遇到古怪的”段错误”(segfault)。他们永远不会因为无法将数据塞进有限的内存空间,而急得发疯。他们也永远不用苦苦思索,为什么在一个纯函数的程序中,一个变量的值一会保持不变,一会又变个不停!多么自相矛盾啊!

他们不需要怎么动脑筋,就可以在专业上得到4.0的绩点。

我是不是有点太苛刻了?就像电视里的”四个约克郡男人”(Four Yorkshiremen)那样,成了老古板?就在这里吹嘘我是多么刻苦,完成了所有那些高难度的课程?

我再告诉你一件事。1900年的时候,拉丁语和希腊语都是大学里的必修课,原因不是因为它们有什么特别的作用,而是因为它们有点被看成是受过高等教育的人士的标志。在某种程度上,我的观点同拉丁语支持者的观点没有不同(下面的四点理由都是如此):”(拉丁语)训练你的思维,锻炼你的记忆。分析拉丁语的句法结构,是思考能力的最佳练习,是真正对智力的挑战,能够很好地培养逻辑能力。”以上出自Scott Barker之口(http://www.promotelatin.org/whylatin.htm)。但是,今天我找不到一所大学,还把拉丁语作为必修课。指针和递归不正像计算机科学中的拉丁语和希腊语吗?

说到这里,我坦率地承认,当今的软件代码中90%都不需要使用指针。事实上,如果在正式产品中使用指针,这将是十分危险的。好的,这一点没有异议。与此同时,函数式编程在实际开发中用到的也不多。这一点我也同意。

但是,对于某些最激动人心的编程任务来说,指针仍然是非常重要的。比如说,如果不用指针,你根本没办法开发Linux的内核。如果你不是真正地理解了指针,你连一行Linux的代码也看不懂,说实话,任何操作系统的代码你都看不懂。

如果你不懂函数式编程,你就无法创造出MapReduce,正是这种算法使得Google的可扩展性(scalable)达到如此巨大的规模。单词”Map”(映射)和”Reduce”(化简)分别来自Lisp语言和函数式编程。回想起来,在类似6.001这样的编程课程中,都有提到纯粹的函数式编程没有副作用,因此可以直接用于并行计算(parallelizable)。任何人只要还记得这些内容,那么MapRuduce对他来说就是显而易见的。发明MapReduce的公司是Google,而不是微软,这个简单的事实说出了原因,为什么微软至今还在追赶,还在试图提供最基本的搜索服务,而Google已经转向了下一个阶段,开发世界上最大的并行式超级计算机—-Skynet的H次方的H次方的H次方的H次方的H次方的H次方。我觉得,微软并没有完全明白,在这一波竞争中它落后多远。

除了上面那些直接就能想到的重要性,指针和递归的真正价值,在于那种你在学习它们的过程中,所得到的思维深度,以及你因为害怕在这些课程中被淘汰,所产生的心理抗压能力,它们都是在建造大型系统的过程中必不可少的。指针和递归要求一定水平的推理能力、抽象思考能力,以及最重要的,在若干个不同的抽象层次上,同时审视同一个问题的能力。因此,是否真正理解指针和递归,与是否是一个优秀程序员直接相关。

如果计算机系的课程都与Java语言有关,那么对于那些在智力上无法应付复杂概念的学生,就没有东西可以真的淘汰他们。作为一个雇主,我发现那些100%Java教学的计算机系,已经培养出了相当一大批毕业生,这些学生只能勉强完成难度日益降低的课程作业,只会用Java语言编写简单的记账程序,如果你让他们编写一个更难的东西,他们就束手无策了。他们的智力不足以成为程序员。这些学生永远也通不过MIT的6.001课程,或者耶鲁大学的CS 323课程。坦率地说,为什么在一个雇主的心目中,MIT或者耶鲁大学计算机系的学位的份量,要重于杜克大学,这就是原因之一。因为杜克大学最近已经全部转为用Java语言教学。宾夕法尼亚大学的情况也很类似,当初CSE 121课程中的Scheme语言和ML语言,几乎将我和我的同学折磨至死,如今已经全部被Java语言替代。我的意思不是说,我不想雇佣来自杜克大学或者宾夕法尼亚大学的聪明学生,我真的愿意雇佣他们,只是对于我来说,确定他们是否真的聪明,如今变得难多了。以前,我能够分辨出谁是聪明学生,因为他们可以在一分钟内看懂一个递归算法,或者可以迅速在计算机上实现一个线性链表操作函数,所用的时间同黑板上写一遍差不多。但是对于Java语言学校的毕业生,看着他们面对上述问题苦苦思索、做不出来的样子,我分辨不出这到底是因为学校里没教,还是因为他们不具备编写优秀软件作品的素质。Paul Graham将这一类程序员称为”Blub程序员”(www.paulgraham.com/avg.html)。

Java语言学校无法淘汰那些永远也成不了优秀程序员的学生,这已经是很糟糕的事情了。但是,学校可以无可厚非地辩解,这不是校方的错。整个软件行业,或者说至少是其中那些使用grep命令过滤简历的招聘经理,确实是在一直叫嚷,要求学校使用Java语言教学。

但是,即使如此,Java语言学校的教学也还是失败的,因为学校没有成功训练好学生的头脑,没有使他们变得足够熟练、敏捷、灵活,能够做出高质量的软件设计(我不是指面向对象式的”设计”,那种编程只不过是要求你花上无数个小时,重写你的代码,使它们能够满足面向对象编程的等级制继承式结构,或者说要求你思考到底对象之间是”has-a”从属关系,还是”is-a”继承关系,这种”伪问题”将你搞得烦躁不安)。你需要的是那种能够在多个抽象层次上,同时思考问题的训练。这种思考能力正是设计出优秀软件架构所必需的。

你也许想知道,在教学中,面向对象编程(object-oriented programming,缩写OOP)是否是指针和递归的优质替代品,是不是也能起到淘汰作用。简单的回答是:”不”。我在这里不讨论OOP的优点,我只指出OOP不够难,无法淘汰平庸的程序员。大多数时候,OOP教学的主要内容就是记住一堆专有名词,比如”封装”(encapsulation)和”继承”(inheritance)”,然后再做一堆多选题小测验,考你是不是明白”多态”(polymorphism)和”重载”(overloading)的区别。这同历史课上,要求你记住重要的日期和人名,难度差不多。OOP不构成对智力的太大挑战,吓不跑一年级新生。据说,如果你没学好OOP,你的程序依然可以运行,只是维护起来有点难。但是如果你没学好指针,你的程序就会输出一行段错误信息,而且你对什么地方出错了毫无想法,然后你只好停下来,深吸一口气,真正开始努力在两个不同的抽象层次上,同时思考你的程序是如何运行的。

顺便说一句,我有充分理由在这里说,那些使用grep命令过滤简历的招聘经理真是荒谬可笑。我从来没有见过哪个能用Scheme语言、Haskell语言和C语言中的指针编程的人,竟然不能在二天里面学会Java语言,并且写出的Java程序,质量竟然不能胜过那些有5年Java编程经验的人士。不过,人力资源部里那些平庸的懒汉,是无法指望他们听进去这些话的。

再说,计算机系承担的发扬光大计算机科学的使命该怎么办呢?计算机系毕竟不是职业学校啊!训练学生如何在这个行业里工作,不应该是计算机系的任务。这应该是社区高校和政府就业培训计划的任务,那些地方会教给你工作技能。计算机系给予学生的,理应是他们日后生活所需要的基础知识,而不是为学生第一周上班做准备。对不对?

还有,计算机科学是由证明(递归)、算法(递归)、语言(λ演算)、操作系统(指针)、编译器(λ演算)所组成的。所以,这就是说那些不教C语言、不教Scheme语言、只教Java语言的学校,实际上根本不是在教授计算机科学。虽然对于真实世界来说,有些概念可能毫无用处,比如函数的科里化(function currying),但是这些知识显然是进入计算机科学研究生院的前提。我不明白,计算机系课程设置委员会中的教授为什么会同意,将课程的难度下降到如此低的地步,以至于他们既无法培养出合格的程序员,甚至也无法培养出合格的能够得到哲学博士PhD学位、进而能够申请教职、与他们竞争工作岗位的研究生。噢,且慢,我说错了。也许我明白原因了。

实际上,如果你回顾和研究学术界在”Java大迁移”(Great Java Shift)中的争论,你会注意到,最大的议题是Java语言是否还不够简单,不适合作为一种教学语言。

我的老天啊,我心里说,他们还在设法让课程变得更简单。为什么不用匙子,干脆把所有东西一勺勺都喂到学生嘴里呢?让我们再请助教帮他们接管考试,这样一来就没有学生会改学”美国研究”(American studies)了。如果课程被精心设计,使得所有内容都比原有内容更容易,那么怎么可能期望任何人从这个地方学到任何东西呢?看上去似乎有一个工作小组(Java task force)正在开展工作,创造出一个简化的Java的子集,以便在课堂上教学。这些人的目标是生成一个简化的文档,小心地不让学生纤弱的思想,接触到任何EJB/J2EE的脏东西。这样一来,学生的小脑袋就不会因为遇到有点难度的课程,而感到烦恼了,除非那门课里只要求做一些空前简单的计算机习题。

计算机系如此积极地降低课程难度,有一个理由可以得到最多的赞同,那就是节省出更多的时间,教授真正的属于计算机科学的概念。但是,前提是不能花费整整两节课,向学生讲解诸如Java语言中int和Integer有何区别。好的,如果真是这样,课程6.001就是你的完美选择。你可以先讲Scheme语言,这种教学语言简单到聪明学生大约只用10分钟,就能全部学会。然后,你将这个学期剩下的时间,都用来讲解不动点。

唉。

说了半天,我还是在说要学1和0。

(你学到了1?真幸运啊!我们那时所有人学到的都是0。)

转载请注明出处王旭博客 » 学校只教Java的危险性

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评论 3

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  1. #2

    一个真正的程序员一定要了解数据结构跟算法,否则也只是码农板砖而已

    tiamo3个月前 (05-31)回复
  2. #1

    我就是Java入门的 往事不堪回首

    路易大叔2年前 (2015-12-06)回复
    • 我也是 – -。

      王旭2年前 (2015-12-07)回复