這類程序員不容易被替代

一個足球評論員可能并不會踢足球，卻并不妨礙在解說比賽時對某某球星的技藝評頭論足。同樣我也絕不敢以高明的程序員自居，而只是以類似足球評論員的角度來闡述我對程序員的理解。這樣，大家也許就不以我為鄙薄狂妄了。這是我必須首先聲明的。

什么是程序員

按照Wikipedia的定義，程序員又稱為計算機程序員（Computer Programmer）、開發(fā)者（Developer）、編碼者（Coder）或計算機工程師（Computer Engineer），和網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳的碼農(nóng)或程序猿同義。我無意于也不能夠為程序員給出一個精確的定義，這里，只是利用程序員的語言做一個簡單描述。不是故弄玄虛，不過博取讀者諸君一笑。

程序員是徹頭徹尾的腦力工作者（Mind Worker），怠于思考者絕對不能成為好的程序員。有鑒于此，類Programmer天生的就應(yīng)該是Thinker的子類。就程序員所使用的思考技巧而言，Thinker的具體內(nèi)涵包括邏輯（Logic）和數(shù)學（Mathematics）。作為程序員，不一定非要達到邏輯或數(shù)學領(lǐng)域的專業(yè)水準，而是必須具有邏輯和數(shù)學的基本素養(yǎng)。邏輯用來推理，數(shù)學用來培養(yǎng)邏輯。另外，數(shù)學還有助于程序員訓練另外兩項必不可少的思考的技能，分析和抽象。下文還要展開討論。程序員的工具是編程語言，日常活動和主要工作包括設(shè)計（design）、建模（model）、編碼（code）、調(diào)試（debug）、重構(gòu)（refactor）、溝通（communicate）、學習（learn）和思考（think）。

有關(guān)程序員有一個流傳甚廣的誤解，認為做程序員門檻低，沒什么技術(shù)含量。即使沒有學過計算機的課程如離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等，也可以寫程序。寫幾行程序當然算不得什么，但要修煉成有一定思想境界的一流程序員，卻殊非易事。這就如同會做飯的人很多，但真正的烹飪大師卻并不常見。所謂碼農(nóng)者，乃是程序員的自我吐槽，豈足深信耶？所以，作為程序員要有持續(xù)進階的強烈的進取心，斷不可妄自菲薄，自怨自艾。

程序員的思維藝術(shù)

漫長的學生生涯中，我遇到的最好的數(shù)學老師是高中時的劉傳禹老師。他上課時講過這樣一段話，當面對一個數(shù)學問題，一要想的明白，二要算的準確，三要寫的清楚。直到今天，這句話對于我的程序員生涯也具有很強的現(xiàn)實意義，能不能想的明白其實是考量一個程序員成敗的至關(guān)重要的因素。金庸的武俠小說中有一個普遍的規(guī)律，那就是武功必定以內(nèi)力為根基。

比如張君寶與昆侖三絕何足道在少林寺的那場經(jīng)典之戰(zhàn)中，張君寶能夠“以少林拳中最平淡無奇的拳招，化解了最繁復(fù)的敵招”，始終不落下風，所恃者不過內(nèi)力之渾厚爾。另外的著名戰(zhàn)例還包括少林寺小和尚虛竹VS.吐蕃國師鳩摩智以及聚賢莊蕭峰VS.玄難。內(nèi)力達到登峰造極空前絕后的第一高手莫過于少林寺的掃地僧。也許風清揚是一個例外，好在我們討論的是一般規(guī)律，所以就顧不得他了。計算機編程所特有的思維（Thinking）就是程序員的”內(nèi)力“，思維能力不濟，功能再強大的編程語言也無用武之地。所以，我在這里特別強調(diào)程序員的思維藝術(shù)。

程序員的思維有一個專業(yè)術(shù)語，叫做計算思維（Computational Thinking）。計算思維是按照計算機科學的基本概念和方法，用來理解需求、設(shè)計系統(tǒng)、實現(xiàn)編程、解決問題的思維方法。簡而言之，計算思維就是程序員或計算機科學家是如何思考的。當然，計算機科學的理論知識如數(shù)理邏輯、離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法以及面向?qū)ο笫怯嬎闼季S的必要條件。計算思維有一系列的智力工具，不能一一盡述，僅列舉關(guān)鍵的幾項如下：

抽象思維（abstract thought）。給定一個問題，抽象就是去掉紛繁蕪雜的與計算無關(guān)的部分，用規(guī)約（Reduction）的方法還原到問題的本質(zhì)。所謂本質(zhì)即把原來的問題轉(zhuǎn)換為一個或幾個可以使用計算機描述并解決的問題，進一步講也就是轉(zhuǎn)換為在算法上可計算的（algorithmically computable）一個或幾個問題，更準確更理論化更上檔次的描述是轉(zhuǎn)換為邱奇-圖靈論題（TChurch-Turing thesis）可計算的可數(shù)個問題。圖靈機（Turing Machine）和λ演算（Lambda calculus）本身就是對可計算性（Computability）的漂亮的抽象，可以作為抽象思維的經(jīng)典案例來揣摩學習。一般在實際工作中，常常需要把問題的實體對象根據(jù)需求表示為各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如樹、堆、棧等，而業(yè)務(wù)邏輯（Business Logic）過程表示為各種算法如排序和查找等。

表示（Presentation）是解決問題的第一步，也是關(guān)鍵的一步。在程序員的實踐中，我們都有很深的體會，一旦問題被準確的無歧義表示出來了，解決方案就烘云托月般地呈現(xiàn)出來了。這就是“數(shù)據(jù)即代碼，代碼即數(shù)據(jù)”的道理。抽象思維也廣泛用于數(shù)學家的工作。面對一個困難的問題，數(shù)學家們常從兩個方向開展研究。

一方面，從特殊情況入手，推廣到更一般的情況；另一方面，將一個一般問題具體化成幾種特殊情況。兩個方向的結(jié)果最終匯聚在一起，就找到了問題的答案。我想這可能是論語中“我叩其兩端而竭焉”的一個最好注解。而從特殊到一般就是不斷抽象的過程。我們用一個具體的例子加以說明，有一個著名的六度分隔理論（Six Degrees of Separation）講的是世界上任意兩個人都可以通過最多另外6個人相互認識，如果要驗證這一理論，怎么做呢？

我們可以借助一個圖（graph）來表示人與人之間的關(guān)系，每個人用圖中的一個節(jié)點表示，如果A和B認識，那么在代表他們的節(jié)點之間有一條邊連接。那么現(xiàn)在的問題就轉(zhuǎn)換為檢查這個圖的直徑是否大于6?？紤]到世界人口眾多，且有生老病死，圖的規(guī)模必然超大，并且是動態(tài)的不斷變化的，算出它的直徑仍需要更多的簡化。這里就到此為止了。

邏輯推理（Reasoning）。邏輯推理對于程序員的重要性不言而喻。與其說邏輯推理用于程序新功能的開發(fā)，毋寧說更多的應(yīng)用在程序調(diào)試修改BUG的過程中。程序調(diào)試有點類似于Sherlock Holmes偵破案件的過程。和Dr. Wason比較起來，Holmes的推理優(yōu)于常人的地方有兩點：第一，在觀察現(xiàn)場或聽取來訪者敘述時，他能夠得到更多的的數(shù)據(jù)，尤其是一些別人容易忽略的關(guān)鍵的細節(jié)，這得益于他對犯罪領(lǐng)域知識的豐富積累，知道什么才是更重要的數(shù)據(jù)；第二，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，他能夠聯(lián)想到更多的可能的結(jié)論，這得益于他大量的案例儲存。有了這兩點，就能夠通過一環(huán)套一環(huán)的推理鏈逐漸縮小偵察范圍，最終認清犯罪事實。

程序調(diào)試也是如此，首先必須掌握程序?qū)嶋H的執(zhí)行過程的細節(jié)。然后從問題出發(fā)，分別朝著產(chǎn)生的原因和導(dǎo)致的后果前后兩個方向推理。逐漸定位問題的范圍，最終找到問題的根源和解決的方案。我們比Sherlock Holmes幸運的是可以借助于調(diào)試工具來了解程序運行的過程，所以一個不能使用調(diào)試工具的程序真是令程序員感到無比沮喪，只能通過trace信息來跟蹤程序運行的過程。如果不知道程序運行的過程，推理就只能靠猜，那么修改BUG是非常危險的，很容易導(dǎo)致回退（Regression）的錯誤，因為這種情況下如同瞎子摸象，根本不知道自己在做什么。另外，Sherlock Holmes還多次表達過這樣的觀點，案子越是離奇，越容易解決，因為Singularity is almost invariable a clue。

對程序員來講，也不必擔心奇怪的問題，奇怪本身就是線索。關(guān)鍵看對程序運行細節(jié)的了解程度和邏輯推理的技術(shù)水平。

分析（Analysis）。分析是上文提到的數(shù)學家所用思維方式中從一般到若干特殊情況的過程。面對一個問題，如果一下子描述不清楚或者表示不出來，可以先找出滿足問題條件的幾種特殊情況。通過仔細檢查這幾種特殊情況，求同存異，找出他們共同的規(guī)律或模式，并對這些模式或規(guī)律加以驗證，就可以找出描述或表示問題的方法。這就是猜測加驗證（guess-and-verify）的過程。項目需求分析時常見的應(yīng)用案例分析（Use Case Analysis）方法，就是用一個個具體的使用案例將模糊的項目需求生動的表達出來。

分解（Decomposing）。把一個大問題分解為幾個小問題，或者把一個復(fù)雜的過程分解為幾個子過程，當然有助于問題的解決。這也是程序員常用的手段，如算法策咯中的分而治之（Divide-and-Conquer）和合并排序就是這方面的例子。

遞歸（Recursion）。對于初學編程的人，遞歸可能是一個比較詭異的較難掌握的概念。但是一個程序員如果不懂遞歸，很難再稱之為程序員。因為很多稍微復(fù)雜的算法他都不可能理解，如回溯和動態(tài)規(guī)劃，甚至于樹的遍歷。遞歸常常可以用簡單的方法非常優(yōu)雅的表達復(fù)雜的算法。

另外，有關(guān)計算思維的特有方法還有并行、異步/同步、模擬/近似、優(yōu)化、分層、封裝、解耦等等。程序員的思維藝術(shù)即計算思維不是一天兩天短時間可以形成的，需要在實踐中慢慢琢磨，不斷提升，且永無止境。

程序員的技藝境界

程序員的思維藝術(shù)融化到到對編程語言的使用上，最終形成程序員的技藝。因此，編程語言之于程序員，就如同青龍偃月刀之于關(guān)羽，如意金箍棒之于孫悟空。離開了青龍偃月刀和如意金箍棒，關(guān)羽和孫悟空的戰(zhàn)斗力就無從談起。所以，脫離編程語言來討論程序員的技藝也無異于緣木求魚，自欺欺人。結(jié)合編程語言，程序員的技藝有四個境界，從低到高分別是：

初窺門徑。編程語言的初學者，如同小兒咿呀學語，也許可以寫一個類似于“Hello World”這樣的程序，但對語言的所有東西都是一知半解，不可能應(yīng)用于實際的項目中。這是我們很容易就可以達到的級別。有些人初窺門徑之后，往里面看看，感覺不容易，就放棄了。

登堂入室。對編程語言所共有的基本表達方式有了一定的了解，如變量、賦值、循環(huán)、選擇等。可以用在一般的項目中，但是寫出來的代碼看起來滯澀笨拙，很難做出高質(zhì)量的程序。這個時候，程序員很容易產(chǎn)生自滿的情緒，以為完全掌握了這種編程語言，編程也不過如此。如果陷入這種自滿情緒中不能自拔，就失去了進一步進階的機會。

熟能生巧。掌握了編程語言特有的功能，并能駕輕就熟，靈活使用。因此，寫出的代碼更加的精煉易懂，常常使用簡單的方法表達較為復(fù)雜的算法。這是一個成熟的程序員的水平，也是我們大多數(shù)程序員所能追求的目標。

妙不可言。 這是傳說中神龍見首不見尾大師級的境界。柏楊在《中國人史綱》描述李白的才華稱，李白寫詩時，對漢語的使用就像魔術(shù)師手中翻轉(zhuǎn)的手帕一樣，神鬼莫測。如同李白作詩一樣，我想這個境界的程序員對編程的各種精微之處了如指掌，能夠?qū)⒕幊陶Z言的各種功能特性發(fā)揮到極致，且恰到好處。運用之妙，存乎一心。并且往往能夠別出機杼，奇思妙想，層出不窮。寫出的程序優(yōu)雅、高效、別致。這是我們一般程序員可望不可即的。

程序員的精神素質(zhì)

開放。在以往的工作中，曾經(jīng)遇到過這樣的程序員，自以為掌握了某些核心的、關(guān)鍵的技術(shù)或技能，卻不愿意和別人共享，處心積慮的保護著他的“地盤”，擔心別人染指他的工作。也遇到過這樣的組織，幾個被信任的程序員把持著產(chǎn)品的所謂關(guān)鍵模塊，其他人莫想?yún)⑴c，即便再有才華，也只能扮演跑龍?zhí)椎慕巧?。這讓我想起《三國演義》中諸葛亮舌戰(zhàn)群儒的情節(jié)，在回答江東首席謀士張召的詰難時，諸葛亮將儒生分為君子之儒和小人之儒。這里不妨將這樣的程序員稱為“小”程序員吧。程序員的技藝根植于計算思維中，沒有所謂的不傳的絕招或秘笈。交流和實踐是程序員持續(xù)進階的必要且有效途徑。固步自封和抱殘守缺是程序員的大忌，完全是作繭自縛，毫無出息。

嚴謹縝密。在軟件開發(fā)中，任何事情在邏輯上原因和結(jié)果都是清晰明了的，不存在任何意義上的說不清道不明的神秘主義。程序員也是軟件工程師，討論問題時，當然應(yīng)該使用工程師的語言，即用數(shù)據(jù)而不是猜測，用邏輯而不是臆斷，來表達自己觀點。有兩種情況可能造成自己表述時似是而非，模棱兩可：第一，數(shù)據(jù)掌握的不夠；第二，沒有“想的很明白”。例如，當我們討論性能（Performance）時，一定要用響應(yīng)時間（Response Time）或吞吐量（Throughput）這樣有意義的參數(shù)，而不只是泛泛的講“這系統(tǒng)咋這么慢啊”，“計算機在干什么呢，等的時間太長了”，“簡直受不了這樣的程序了”。用戶可以這樣抱怨，而程序員則不可。同樣當我們講到系統(tǒng)開銷時，要用CPU占用率、內(nèi)存這樣定量的參數(shù)。因此，一個腦筋清楚的程序員不會把這樣的話掛在嘴邊，“太神奇了，不知道為什么”，“弄不清楚是否可以解決這個問題”，“先這樣吧，以后再說”。一般地講，智能和非智能并沒有清晰的界限，因為我們并不知道如何嚴格地定義智能。然而，有了圖靈—邱奇論題，可計算的和不可計算的確實有明確定義的界限，也就是說，計算機可以解決的問題和不可以解決的問題是涇渭分明的，且是可以區(qū)分的。對于一個問題，能夠解決就是能夠解決，不能解決就是不能解決，不至于難以確定是否可以解決。所以，所有以上這些說法都不應(yīng)該是程序員使用的語言，程序員就是要把一切都弄得清清楚楚，不放過任何潛在的問題。

完美主義。我不了解完美主義的真實意義，也不大拿得準完美主義是褒義詞和貶義詞。我用這個詞是為了強調(diào)程序員要堅持追求工作的完美。寫代碼時是要有潔癖，不允許有任何瑕疵，這樣的代碼才可能正確、易讀、高效、簡單、優(yōu)雅。對一項任務(wù)，不僅僅是做完就算了，還應(yīng)該仔細想想是否是否可以做的再好一點。對遇到的問題，即使看似解決了，也要從頭至尾完全弄明白，不能似是而非，不求甚解。

面對變化。變化意味著在新的征程上，要面對許多未知的東西，加之對安定狀態(tài)下的安樂窩（Comfortable Zone）的眷戀，讓我們有著或多或少的畏懼和抗拒。我認為這些都是人之常情，無可厚非。不幸的是，對程序員來說，變化就是家常便飯，如新的項目、新的應(yīng)用領(lǐng)域、新的編程語言、新的技術(shù)架構(gòu)、開發(fā)過程中新的問題、新的功能等，可以說不變的只有變化。其實，好逸惡勞是畏懼變化的根源。只有克服“懶”的思想，強迫走出自己的安樂窩，對新的事物充滿好奇心和求知欲，才能適應(yīng)永遠的變化。

程序員的價值

有的公司把程序員看作和水電、機器一樣的冷冰冰資源，做項目計劃時，一些項目經(jīng)理以為只要給項目分配足夠的資源（包括程序員、水電、機器）并加以正確的管控，項目就可以預(yù)期的順利完成。就好像做東北亂燉，只要把各種食材往鍋里一丟，開火等著就萬事大吉了。但是，程序員首先是有血有肉的人，絕不等同于毫無感情的機器。一個有雄心的公司要不斷提升產(chǎn)品的競爭力，什么是競爭力？就是把產(chǎn)品做的好到不能再好，天下第一，誰與爭鋒？產(chǎn)品向好的每一步都需要借助于程序員創(chuàng)造力和想象力，這才是程序員的價值之所在。沒有程序員愿意把最寶貴的創(chuàng)造力和想象力奉獻給只把自己看作資源的公司。所以，聰明的管理者會想方設(shè)法把程序員這種創(chuàng)造力和想象力激發(fā)出來。