プログラミングのエントロピー

[補完]

プログラミングのエントロピーは強力であるが、しばしば目立たない力であり、ソフトウェアの動作の変動性と予測不可能性を決定します。単純なバグから複雑なおじいちゃんまで、エントロピーは、私たちのプログラムが予想通り常に動作するとは限らない理由です。

ソフトウェアのエントロピーとは何ですか？

ソフトウェアのエントロピーは、アルゴリズムの予期しない結果の尺度です。ユーザーは1STTIの結果をエラーまたはバグとして認識しますが、マシンの観点から見ると、アルゴリズムはプログラマーが敷設した命令を正確に実行します。入力データ、システム条件、および相互作用の膨大な数の可能な組み合わせにより、予期しない動作が発生します。

エントロピーの原因：

*状態の変更：オブジェクトが内部データを変更できる場合、その作業の結果は、その使用の履歴全体に依存します。

*アルゴリズムの複雑さ：プログラムが成長するにつれて、コードを実行する可能性のある方法の数が指数関数的に増加し、すべての結果の予測がほとんど不可能になります。

*外部要因：オペレーティングシステム、その他のプログラム、ネットワーク遅延 – これはすべて、コードの実行に影響を与え、追加の変動ソースを作成します。

エントロピーの原因：

*状態の変更：オブジェクトが内部データを変更できる場合、その作業の結果は、その使用の履歴全体に依存します。

*アルゴリズムの複雑さ：プログラムが成長するにつれて、コードを実行する可能性のある方法の数が指数関数的に増加し、すべての結果の予測がほとんど不可能になります。

*外部要因：オペレーティングシステム、その他のプログラム、ネットワーク遅延 – これはすべて、コードの実行に影響を与え、追加の変動ソースを作成します。

エントロピーの原因としてのグローバル変数

彼の作品では、「Global Varia Byblesは有害なものと見なされます」（1973）W.A。W.A。WulfとM. Shawは、グローバル変数が予測不可能な行動の主な原因の1つであることを示しました。それらは、エントロピーの古典的な症状である追跡と制御が困難な暗黙の中毒と副作用を生み出します。

レマンとエントロピーの法則

ソフトウェアシステムの複雑さを高めるというアイデアは、ソフトウェアの進化の法則においてマニー・レマンを完全に策定しました。それらの2つはエントロピーの概念を直接反映しています。

使用されるコンピュータープログラムは変更されます。このステートメントは、ソフトウェアが静的ではないことを示唆しています。新しい要件と環境を満たすために、それは生き、開発、変更されます。プログラムの寿命の新しい「ラウンド」は、エントロピーの潜在的な源です。

コンピュータープログラムが変更されると、誰もこれを防止しない限り、その複雑さが増加します。この法律は、エントロピーの直接的な結果です。ターゲットを絞った複雑さ管理の取り組みがなければ、新しい変更はそれぞれ、システムに追加の変動と予測不可能性をもたらします。バグや解放されていない行動の可能性を高める新しい依存関係、条件、副作用があります。

AIおよびLLMの世界におけるエントロピー：予測不可能なコード

人工知能モデル（LLM）の分野では、エントロピーは特に急性です。ここでは、非メトナムアルゴリズムを扱っているためです。同じアクセスが常に同じ方法を提供する従来のプログラムとは異なり、LLMは同じ要求に対して異なる答えを出すことができます。

これにより大きな問題が生じます。アルゴリズムの正確性は、著者を使用して特定の限られた入力データのセットでのみ確認できます。しかし、不明な入力データ（ユーザーからの要求）を使用すると、モデルの動作は予測不可能になります。

LLM のエントロピーの例

不一致の語彙と人種差別的な声明：インターネットからのデータをトレーニングした後、MicrosoftのTayやXIIのTayなどのチャットボットが攻撃的または人種差別的な声明を生み出し始めたときの既知のケース。これはエントロピーの結果でした。膨大な量のトレーニングサンプルと組み合わせた未知の入力データは、予測不可能で誤った動作につながりました。

違法な控訴：このような問題は、ニューラルネットワークが著作権または倫理的規範に違反するコンテンツを発行し始めたときに発生します。

ゲームのAI BOTA：たとえば、Fortniteで学習の可能性を伴うゲーム内のAIキャラクターの導入により、AIボットをオフにして、LLMボットからの違法行為を防ぐために、活動の正しさの追跡に追加する必要があるという事実につながりました。

技術的債務：欠陥への関心の累積

不十分に書かれたコードとバイパスソリューション
技術的義務は、長期的なサポートと品質を損なうために迅速な送達を優先する意識的または無意識の妥協です。しばしば短時間で実装され、蓄積され、「地雷原」を形成する高速補正と文書化されていないバイパスソリューション。これにより、コードベースは、意図的なバイパスソリューションを実際の誤ったロジックと区別することが困難になり、予期しない回帰とエラー数の増加につながるため、コードベースが軽微な変更にも非常に敏感になります。

これは、エラーの広がりとアルゴリズムの完全性に対する技術義務の直接的な累積的な効果を示しています。ここで、現在の削減が採用されていることは、将来より複雑で頻繁なエラーにつながります。

不十分なテストとその累積効果

ソフトウェアシステムが慎重にテストされていない場合、エラーや予期しない動作を受けやすくなります。この不十分さにより、エラーは時間の経過とともに蓄積し、サポートが困難でさらなるエラーの影響を受けやすいシステムを作成します。最初からテストを無視すると、技術的な負債が増加するだけでなく、エラーの数を増やすのにも役立ちます。ソフトウェアエントロピーの「壊れた窓の理論」は、取るに足らない、無視されたエラーや設計上の問題が時間とともに蓄積し、より深刻な問題につながり、ソフトウェアの品質を低下させることを示唆しています。

これにより、直接的な因果関係が確立されます。テストの欠如はエラーの蓄積につながり、エントロピーの増加につながり、より複雑で頻繁なエラーにつながり、アルゴリズムの正確性と信頼性に直接影響します。

ドキュメントと情報サイロの不足

適切なドキュメントは、ソフトウェアを開発するときに無視されることがよくあり、システムの仕組みとそれをサポートする方法に関する断片化または知識の喪失につながります。これにより、開発者は変化を起こすためのシステムを「バック」するようになり、誤解の可能性を大幅に増やし、変更が誤っていることが大幅に増加し、エラーに直接つながります。また、重要な情報は利用できないか誤解を招くため、新しい開発者の適応を真剣に複雑にします。

プログラムエントロピーは、「知識の欠如」と「一般的な仮定と既存のシステムの実際の動作との間の矛盾」のために発生します。これはより深い組織の観察です。エントロピーは、コードレベルだけでなく、知識のレベルでも現れます。これらの非公式で暗黙の知識は脆弱であり、（たとえば、チームメンバーを去るときに）簡単に失われます。これは、特にチームの新しいメンバーを変更しようとするときに直接エラーにつながり、それによって主な仮定が明確になるため、アルゴリズムロジックの完全性を危険にさらします。

一貫性のない開発方法と所有権の喪失

ヒューマンファクターは、ソフトウェアエントロピーの重要な、しばしば過小評価されている駆動要因です。開発者間のさまざまなスキル、コーディング、および品質の期待は、ソースコードの矛盾と逸脱につながります。糸くず、コードレビュー、テスト、ドキュメントのための標準化されたプロセスの欠如は、この問題を悪化させます。さらに、コードの不明確または不安定なコードは、いくつかのコマンドがコードの一部を所有しているか、誰も所有していない場合、無視および崩壊の増加につながり、異なる方法で同じ関数を実行するコンポーネントの重複につながり、エラーを広げます。

これは、エントロピーが技術的な問題であるだけでなく、組織のダイナミクスと人間の行動に深く根ざした社会工学でもあることを示しています。一貫性のない慣行と断片化された所有のために生じる「集合的な矛盾」は、直接矛盾と欠陥につながり、システムを予測不可能で制御が困難にし、アルゴリズムの完全性に大きく影響します。

相互接続されたシステムのカスケード誤動作

最新のソフトウェアシステムはしばしば複雑で、非常に相互接続されています。このようなシステムでは、高度な複雑さと密接に関連するコンポーネントは、1つのコンポーネントの拒否が他のコンポーネントの障害の連鎖反応を引き起こすと、障害をカスケードする可能性を高めます。この現象は、アルゴリズムのエラーと不適切な動作の影響を悪化させ、ローカライズされた問題を体系的なリスクに変えます。このようなシステムのアルゴリズムの結果は、実行の直接的な経路からはほど遠い障害に対して非常に脆弱になり、結果が広く誤って誤った結果につながります。

エントロピーの直接的な症状、アーキテクチャの複雑さは、分離されたアルゴリズムエラーを大規模なシステム障害に変換する可能性があり、一般的なシステムが信頼できなくなり、その出力データは信頼できません。これは、エントロピー効果の広がりを抑えるための建築の安定性の必要性を強調しています。

最新の例の1つは、2024年にウイルス対策ソフトウェアを更新した後、青い死のスクリーンが登場したため、アメリカとヨーロッパの空港のよく知られている停止です。ウイルス対策アルゴリズムの誤った結果とオペレーティングシステムが世界の航空交通につながりました。

実用的な例

例1：ユニコードおよびバイト制限のエントロピー

32バイトによって制限されているテキストフィールドを使用した簡単な例を見てみましょう。

ASCII（低エントロピー）を使用したシナリオ

フィールドがASCIIシンボルのみを受け入れる場合、各シンボルは1バイトを取ります。したがって、正確に32文字がフィールドに配置されます。他のシンボルは単に受け入れられません。

@startuml
ASCIIを使用したタイトルの例（低エントロピー）
俳優ユーザー
参加者「テキストフィールド」

ユーザー – > Textfield：32のシンボルASCIIを紹介します
Textfield-> Textfield：長さをチェック（32バイト）
右に注意してください
すべてが順調です。
エンドノート
テキストフィールド – >ユーザー：acceps入力
@enduml

UTF-8（高エントロピー）を使用したシナリオ：

現在、彼らの80年代のプログラムは2025年に落ちます。フィールドがUTF-8を取ると、各シンボルは1〜4バイトを占有できます。ユーザーが32バイトを超えるラインを導入すると、システムは誤って削減できます。たとえば、絵文字は4バイトを占めています。シンボル内で剪定が発生した場合、「壊れた」シンボルが取得されます。

@startuml
UTF-8のタイトル例（高エントロピー）
俳優ユーザー
参加者「テキストフィールド」

ユーザー – > Textfield：「HI」（37バイト）を紹介します
Textfield-> Textfield：32バイトまでのラインをカットします
右に注意してください
突然！シンボル
バイトでカットします。
エンドノート
テキストフィールド – >ユーザー：「こんにちは」を表示します
左に注意してください
間違ったシンボル。
エンドノート
@enduml

ここで、エントロピーは、異なる入力データの同じ剪定操作が予測不可能で誤った結果につながるという事実に現れます。

例2：CSSのエントロピーとブラウザの非互換性

CSSなどの一見安定した技術でさえ、標準の異なる解釈のためにエントロピーが発生する可能性があります。

開発者がユーザーエレクトを適用していると想像してください。すべての要素にテキスト出力をオフにします。

ブラウザ10（古いロジック）

ブラウザ10入力フィールドの例外を作成します。したがって、フラグにもかかわらず、ユーザーはデータを入力できます。

@startuml
タイトルブラウザ10
俳優ユーザー
参加者「ブラウザ10」としてブラウザ10

ユーザー – > browser10：入力に入力します
BROWSER10-> BROWSER10：CSSをチェックします
右に注意してください
-user-elect：none;
入力は無視されます
エンドノート
BROWSER10->ユーザー：Enteringを許可します
@enduml

ブラウザ11（新しいロジック）

新しいブラウザの開発者は、例外なくすべての要素にルールを適用して、仕様に厳密に従うことを決定しました。

@startuml
タイトルブラウザ11
俳優ユーザー
参加者「ブラウザ11」としてブラウザー11

ユーザー – > browser11：入力の入力
BROWSER11-> BROWSER11：CSSをチェックします
右に注意してください
-user-elect：none;
入力を含むすべての要素に適用されます
エンドノート
BROWSER11->ユーザー：入力を拒否します
左に注意してください
ユーザーは何もできません
タイプ。
エンドノート
@enduml

エントロピーのこの古典的な例 – 同じルールは、「システム」（ブラウザのバージョン）に応じて異なる結果につながります。

例3：あいまいなtkによるエントロピー

あいまいな技術タスク（TK）は、エントロピーのもう1つの強力なソースです。ボブとアリスの2人の開発者が同じ要件をさまざまな方法で理解すると、これは互換性のない実装につながります。

TK：「フィボナッチ数のジェネレーターを実装するには。最適化のために、生成された数字のリストはジェネレーター内で扱われなければなりません。」

ボブのメンタルモデル（可変条件のOOP）
ボブは「リスト… cobleめなければならない」というフレーズに焦点を合わせました。彼は、同じ状態を保存するクラス（Self.Sequence）を実装し、すべての呼び出しでそれを増やします。

    def __init__(self):
        self.sequence = [0, 1]

    def generate(self, n):
        if n <= len(self.sequence):
            return self.sequence

        while len(self.sequence) < n:
            next_num = self.sequence[-1] + self.sequence[-2]
            self.sequence.append(next_num)

        return self.sequence

アリスのメンタルモデル（機能的アプローチ）

アリスは「シーケンスを返す」というフレーズに焦点を合わせました。彼女は、キャッシュを内部最適化としてのみ使用して、毎回新しいリストを返す純粋な関数を書きました。

    sequence = [0, 1]
    if n <= 2:
        return sequence[:n]

    while len(sequence) < n:
        next_num = sequence[-1] + sequence[-2]
        sequence.append(next_num)

    return sequence

アリスがボブジェネレーターの使用を開始すると、Generate（5）が常に5つの数字を返すことを期待しています。しかし、このボブが同じオブジェクトでGenerate（8）と呼ばれる前に、アリスは8つの数字を受け取ります。

結論：エントロピーここでのメンタルモデルの結果です。ボブの実装における変化する状態は、アリスにとってシステムを予測不可能にし、純粋な機能の動作を待っています。

エントロピーとマルチセットネス：人種と祖父の状態

多注フローイングプログラミングでは、特にエントロピーが現れます。いくつかのフローが同時に実行され、その実装の手順は予測不可能です。これは、結果が共通リソースに最初にアクセスするストリームに依存する場合、人種状態につながる可能性があります。極端なケースは、2つ以上のストリームがお互いを待っているときの祖父であり、プログラムはフリーズします。

Dedlokの解決策の例：

Dedlokの問題は、2つ以上のストリームが互いにブロックされ、リソースのリリースを待っているときに発生します。解決策は、リソースを押収するための単一の固定手順を確立することです。たとえば、IDを増やすことでリソースをブロックします。これは、デッドロックを防ぐ循環的な期待を除外します。

@startuml
タイトルソリューション：統一ブロッキング手順
参加者「ストリーム1」としてスレッド1
参加者「ストリーム2」はスレッド2として
参加者は「As As Acoucta」として
参加者「アカウントB」としてアカウントB

スレッド1-> accounta：ブロックアカウントa
Thread1に注意してください
ルールは次のとおりです。
ブロックID
エンドノート
thread2-> accounta：アカウントを待っているaは解放されます
スレッド2に注意してください
ルールは次のとおりです。
ロックを待っています
エンドノート
Thread1-> accountB：ブロックアカウントb
Thread1-> accounta：アカウントを無料でa
スレッド1-> accountB：スコアをリリースb
Thread1に注意してください
トランザクションが完了しました
エンドノート
スレッド2-> accounta：アカウントをブロックします
Thread2-> accountB：アカウントをブロックb
スレッド2に注意してください
トランザクションは終了します
エンドノート
@enduml

このアプローチ - 順序付けられたブロッキング（ロック順序） - は、並列プログラミングでDeadllesを防ぐための基本的な戦略です。

素晴らしい、OOPアプローチの変更可能な状態がエントロピーを増加させる方法を分析しましょう。キャンバスに描画する例を使用して、これを純粋な機能と比較します。

問題：状態とエントロピーの変化

オブジェクトの状態が変化すると、その動作は予測不可能になります。同じ方法を呼び出す結果は、その議論だけでなく、このオブジェクトとの相互作用の歴史全体に依存します。これにより、エントロピーがシステムになります。

キャンバスの長方形の描画に対する2つのアプローチを考えてみましょう。1つは可変条件を持つOOPスタイルの1つ、もう1つは純粋な関数を持つ機能です。

1。OOPアプローチ：可変状態のクラス
ここでは、この場合は内部状態を保存するカーソルクラスを作成します。抽選方法は、この条件を使用して長方形を描画します。

  constructor(initialColor) {
    // Внутреннее состояние объекта, которое может меняться
    this.color = initialColor;
  }

  // Метод для изменения состояния
  setColor(newColor) {
    this.color = newColor;
  }

  // Метод с побочным эффектом: он использует внутреннее состояние
  draw(ctx, rect) {
    ctx.fillStyle = this.color;
    ctx.fillRect(rect.x, rect.y, rect.width, rect.height);
  }
}

// Использование
const myCursor = new Cursor('red');
const rectA = { x: 10, y: 10, width: 50, height: 50 };
const rectB = { x: 70, y: 70, width: 50, height: 50 };

myCursor.draw(ctx, rectA); // Используется начальный цвет: red
myCursor.setColor('blue'); // Изменяем состояние курсора
myCursor.draw(ctx, rectB); // Используется новое состояние: blue

OOPアプローチのUML図：

この図は、抽選方法の呼び出しが異なる結果をもたらすことを明確に示していますが、その引数は変わらない可能性があります。これは、オブジェクトの内部状態を変更した別のセットカラーコールによるものです。これは、変更可能な状態でのエントロピーの古典的な症状です。

title ООП-подход
actor "Программист" as Programmer
participant "Класс Cursor" as Cursor
participant "Canvas" as Canvas

Programmer -> Cursor: Создает new Cursor('red')
note left
  - Инициализирует состояние
    с цветом 'red'.
end note
Programmer -> Cursor: draw(ctx, rectA)
note right
  - Метод draw использует
    внутреннее состояние
    объекта (цвет).
end note
Cursor -> Canvas: Рисует 'red' прямоугольник
Programmer -> Cursor: setColor('blue')
note left
  - Изменяет внутреннее состояние!
  - Это побочный эффект.
end note
Programmer -> Cursor: draw(ctx, rectB)
note right
  - Тот же метод draw,
    но с другим результатом
    из-за измененного состояния.
end note
Cursor -> Canvas: Рисует 'blue' прямоугольник
@enduml

2。機能的アプローチ：純粋な機能

ここでは、純粋な関数を使用します。そのタスクは、それに送信されるすべての必要なデータを使用して長方形を単に描画することです。彼女には状態がなく、彼女の挑戦は彼女の国境以外のものに影響を与えません。

  // Функция принимает все необходимые данные как аргументы
  ctx.fillStyle = color;
  ctx.fillRect(rect.x, rect.y, rect.width, rect.height);
}

// Использование
const rectA = { x: 10, y: 10, width: 50, height: 50 };
const rectB = { x: 70, y: 70, width: 50, height: 50 };

drawRectangle(ctx, rectA, 'red'); // Рисуем первый прямоугольник
drawRectangle(ctx, rectB, 'blue'); // Рисуем второй прямоугольник

機能的アプローチのUML図：

この図は、ドローレクタングの関数が常に外の色を取得することを示しています。彼女の動作は入力パラメーターに完全に依存しているため、クリーンでエントロピーのレベルが低くなります。

@startuml
タイトル機能アプローチ
プログラマーとしての俳優「プログラマ」
参加者の「関数\ n drawrectangle」drawfunc
参加者「キャンバス」はキャンバスとして

プログラマー - > drawfunc：drawrewerctangle（ctx、recta、 'red'）
右に注意してください
- 引数を呼び出します：
-CTX
-Recta（座標）
- 「赤」（色）
- 関数には条件がありません。
エンドノート

drawfunc-> canvas：色の「赤」色であふれています
プログラマー - > drawfunc：drawrewerctangle（ctx、rectb、 'blue'）
右に注意してください
- 新しい引数で電話してください：
-CTX
-RECTB（座標）
- 「青」（色）
エンドノート
drawfunc-> canvas：「青」の色であふれています
@enduml

純粋な機能を備えた例では、機能には条件がないため、動作は完全に予測可能です。仕事のためのすべての情報は、議論を通じて送信され、孤立して安全になります。ドローメソッドの動作に対して可変状態を持つOOPアプローチでは、オブジェクトとの相互作用の歴史全体が影響を与える可能性があります。これにより、エントロピーが導入され、コードの信頼性が低下します。

モジュラー設計とアーキテクチャ：分離、テスト可能性、再使用

複雑なシステムをより小さく、独立した、自己安全性の高いモジュールに分割すると、設計、開発、テスト、メンテナンスが簡素化されます。各モジュールは特定の機能を処理し、明確に定義されたインターフェイスを介して相互作用し、相互依存を減らし、責任の分離に貢献します。このアプローチは、読みやすさを改善し、メンテナンスを簡素化し、並列開発を促進し、問題を分離することによりテストとデバッグを簡素化します。これにより、エラーの「敗北の半径」が減り、個別のモジュールの欠陥を妨げ、カスケード障害の防止が重要です。マイクロサービスアーキテクチャは、モダリティの強力な実現です。

モジュール性は、単なるコードを整理する方法ではなく、欠陥を含む基本的なアプローチと安定性の増加でもあります。 1つのモジュールでのエラーの影響を制限すると、モダリティはシステムの全体的な安定性をエントロピー減衰に向上させ、1つの拒否のポイントがアプリケーション全体の正確性を損なわないことを保証します。これにより、チームはシステムのより小さく、より制御された部分に集中できるようになり、より徹底的なテストとより速い検出と修正エラーにつながります。

純粋なコードの実践：信頼性のためのキス、ドリス、堅実な原則

キス（シンプルにしてください、愚かです）：
このデザイン哲学は、シンプルさと明快さを表し、不必要な複雑さを積極的に回避します。単純なコードは本質的に読み取り、理解、変更が簡単であるため、エラーの傾向が減少し、サポートが改善されます。複雑さは、エラーの栄養環境として明確に定義されています。

キスは審美的な好みであるだけでなく、デザインの意図的な選択であり、エラーの攻撃の表面を減らし、将来の変化に対してコードをより耐性にし、それによってアルゴリズムの正確性と予測可能性を維持します。これは、詳細なレベルのコードでのエントロピーに対する積極的な尺度です。

乾燥（Donat Repeat Yourself）：
乾燥した原理は、情報の繰り返しとコードの重複を減らし、抽象化に置き換える、またはデータの正規化を使用することを目的としています。その主な位置は、「知識の各断片には、システムに単一の明確な権威ある表現が必要だ」ということです。このアプローチは冗長性を排除し、矛盾を減らし、複製された論理のいくつかのコピーでエラーの拡散またはそれらの一貫性のない修正を防ぎます。また、コードベースのサポートとデバッグを簡素化します。

コードの複製は、一貫性のない変化につながり、それがエラーにつながります。乾燥はこれを防ぎ、ロジックとデータに単一の真実の原因を提供し、これはアルゴリズムの正確性に直接寄与し、一般的なロジックがシステム全体で均一かつ予測可能に動作することを保証し、薄くてエラーの入力が困難になることを防ぎます。

ソリッド原理

このニーモニックの頭字語は、5つの基本的な設計原則（統一された責任、開放性/近さ、リスキンの代替、インターフェイスの分離、依存関係の反転）を示しています。堅実なソフトウェアエンティティを順守することは、サポートと適応が容易になり、エラーの数が少なくなり、開発サイクルが速くなります。彼らは、サービス（SRP）を簡素化し、修正なし（OCP）のないスケーラブルな追加機能を確保し、行動の一貫性（LSP）を確保し、コヒーレンス（ISP）を最小限に抑え、抽象化（DIP）による柔軟性の向上によってこれを達成します。

確固たる原則は、構造的完全性に対する全体的なアプローチを提供し、それがシステムを本質的に変化のスタント効果に対してより耐性にします。モジュール性、分離、明確な責任を促進すると、システムが継続的に進化していても、エントロピーと戦うための基本的な尺度として機能していても、カスケードエラーを防ぎ、アルゴリズムの正確性を維持します。

エントロピーおよびドメイン駆動型設計（DDD）

ドメイン駆動型のデザイン（DDD）は、単なる哲学ではなく、アプリケーションをドメインに分割するための特定のパターンを提供する本格的な方法論であり、複雑さを効果的に制御してエントロピーと戦うことができます。 DDDは、混oticとしたシステムを、予測可能な孤立したコンポーネントのセットに変えるのに役立ちます。

単一の概念的な装置としての4つのデザインのギャングのパターン

「デザインパターン：再利用可能なオブジェクト指向ソフトウェアの要素」（1994）は、「ギャングオブフォー」（GOF）によって書かれたもので、典型的な問題のために一連の実績のあるソリューションを提供しました。これらのパターンは、構造化された予測可能な制御システムを作成するため、エントロピーと闘うための優れたツールです。

パターンの重要な効果の1つは、単一の概念的な装置の作成です。 1つのチームの開発者が「工場」または「Loner」について話すと、彼の同僚はすぐに私たちが話しているコードの種類を理解します。これにより、コミュニケーションのエントロピーが大幅に減少します。

あいまいさは減少します。パターンには明確な名前と説明があり、ボブやアリスの例のように異なる解釈を除外します。

加速の切除：新しいチームメンバーは、複雑な構造の背後に立っているロジックを推測する必要がないため、プロジェクトに速く注がれます。

リファクタリングは促進されます。パターンに従って構築されたシステムの部分を変更する必要がある場合、開発者はそれがどのように配置され、どの部品を安全に変更できるかをすでに知っています。

GOFパターンの例とエントロピーへの影響：

パターン「戦略」：個々のクラスのさまざまなアルゴリズムをカプセル化し、それらを交換可能にすることができます。これにより、メインコードを変更せずにシステムの動作を変更できるため、エントロピーが減少します。

パターン「コマンド」（コマンド）：inkapsulesメソッドのメソッドをオブジェクトに挿入します。これにより、実行を延期したり、コマンドをキューに入れたり、キャンセルしたりできます。パターンは、チームの送信者を受信者から分離し、独立したエントロピーを減らします。

オブザーバーパターン（オブザーバー）：1つのオブジェクトの状態の変化が自動的に依存していることを自動的に通知する「1対多」の依存性を決定します。これは、副作用を制御するのに役立ち、それらを明白で予測可能にし、混oticとしたものではなく、隠されていません。

パターン「ファクトリーメソッド」：オブジェクトを作成するためのインターフェイスを定義しますが、サブクラスはどのクラスを制定するかを決定できます。これにより、特定のクラスを知る必要なくオブジェクトを柔軟に作成できるため、エントロピーが減少します。

これらのパターンは、プログラマーがより予測可能でテストされた制御されたシステムを作成するのに役立ち、それによりエントロピーを減らします。これは、複雑なプロジェクトで必然的に発生します。

エントロピーを制御するための

dddキーパターン

限られたコンテキスト：このパターンはDDDファンデーションです。大きなシステムを小さな自律的な部分に分割することを提供します。各コンテキストには、独自のモデル、用語の辞書（ユビキタス言語）とロジックがあります。これにより、変化や副作用のspread延を防ぐ厳格な境界が作成されます。たとえば、「注文のコンテキスト」などの限られたコンテキストでの変更は、「配信コンテキスト」に影響しません。

集合体（集合体）：ユニットは、関連するオブジェクトのクラスター（たとえば、「注文」、「順序の行」）であり、全体として考慮されます。ユニットには1つのルートオブジェクト（集約ルート）があります。これは、すべての変更の唯一のエントリポイントです。これは一貫性を提供し、ユニットの状態が常に積分のままであることを保証します。ルートオブジェクトを介してユニットを変更することにより、条件に変化がある方法と時期を制御し、エントロピーを大幅に削減します。

ドメインサービスサービス：サブジェクトエリアの特定のオブジェクトに属さない運用（たとえば、アカウント間のお金の譲渡）については、DDDはドメインサービスを使用することを提案します。それらは、いくつかのユニットまたはオブジェクト間のアクションを調整しますが、条件自体を維持しないでください。これにより、ロジックがより透明で予測可能になります。

主題領域のイベント（ドメインイベント）：異なるコンテキストからの直接呼び出しメソッドの代わりに、DDDはイベントを使用することを申し出ます。あるコンテキストで重要なことが起こると、彼はイベントを「公開」します。他のコンテキストはこのイベントを購読して応答できます。これにより、コンポーネント間にかすかなつながりが生じ、システムがよりスケーラブルで耐性があります。

DDDは、エントロピーを制御し、明確な境界、厳格なルール、孤立したコンポーネントを作成するのに役立ちます。これにより、複雑で紛らわしいシステムが独立した制御された部分のセットに変わり、それぞれに独自の「法」と予測可能な動作があります。

複雑で活気のあるドキュメント

コードの変更、設計ソリューション、アーキテクチャ図、ユーザーマニュアルに関する詳細かつ関連するドキュメントを維持することは非常に重要です。この「ライブドキュメント」は、開発者がシステムの複雑さを理解し、変更を追跡し、将来の変更または正しいエラーを正しく行うのに役立ちます。エラーの一般的なソースである「再オープニング」またはシステムの逆設計に費やされる時間を大幅に短縮します。

プログラムエントロピーは、「知識の欠如」と「一般的な仮定と既存のシステムの実際の動作との間の矛盾」のために発生します。ドキュメントはガイドとしてだけでなく、

「知識のエントロピー」と直接戦う知識を維持するための重要なメカニズム。暗黙の知識を明示的かつ手頃な価格にすることにより、アルゴリズムまたはシステムの相互作用の動作に関する誤った仮定のために誤解とエラーを起こす可能性を減らし、それによって機能的正しさを保護します。

厳密なテストと継続的な品質保証

自動テスト：モジュラー、統合、システム、回帰テスト
自動テストは、ソフトウェアのエントロピーを柔らかくし、エラーを防止するための不可欠なツールです。問題の早期検出が可能になり、コードの変更が既存の機能に違反しないことを保証し、迅速で一貫したフィードバックを提供します。キータイプには、モジュラーテスト（分離コンポーネント用）、統合テスト（モジュール間の相互作用）、システムテスト（完全な統合システム用）、および回帰テスト（新しい変更が古いエラーの繰り返しの外観につながらないように）が含まれます。自動テストは、ヒューマン要因を大幅に削減し、信頼性を向上させます。

自動テストは、隠された欠陥の蓄積に対する主な保護です。開発サイクルでエラーの発見を積極的に「シフト」します。つまり、補正が最も安くて単純な場合に問題が発見され、エントロピーの雪a睡状態に貢献することが妨げられます。これは、アルゴリズムの正確性に直接影響し、いくつかのレベルの詳細で予想される動作を常にチェックします。

テストによる開発（TDD）：エラーの検出で左にシフト

テスト（TDD）による開発は、ソフトウェア開発のプロセスであり、コード自体を作成する前にコードのテストを作成することを含みます。この反復サイクル「赤緑系再生」は迅速なフィードバックを促進し、エラーの早期検出を可能にし、開発の後期で複雑な問題のリスクを大幅に減らします。 TDDは、より少ない数のエラーとコードの最適な品質につながり、乾燥の哲学を十分に調整することが示されました（Donat Repeats Yourself）。 IBMとMicrosoftの経験的研究は、TDDがエラー密度を低下させて印象的な40〜90％で放出できることを示しています。テストの例は、ライブドキュメントとしても機能します。

TDDは、開発プロセスに直接構築された積極的な品質管理として機能します。開発者に実装前に予想される動作を決定することを強制すると、論理エラーの導入を最小限に抑え、コードが要件に準拠するために意図的に作成され、最初からアルゴリズムの正確性と予測可能性を直接改善することを保証します。

継続的な統合と配信（CI/CD）：早期フィードバックと安定したリリース
CI/CDプラクティスは、最新のソフトウェア開発の基本であり、初期段階のエラーを特定し、開発を加速し、途切れない展開プロセスを確保するのに役立ちます。中央リポジトリへの小さなコードパッケージを頻繁に統合することで、自動アセンブリとテストを通じてエラーの早期検出とコード品質の継続的な改善が可能になります。このプロセスは迅速なフィードバックを提供し、開発者が問題を迅速かつ効果的に排除できるようにし、コードの安定性を大幅に向上させ、未検証または不安定なコードの蓄積を防ぎます。

CI/CDコンベヤーは、エントロピーを減らすための連続メカニズムとして機能します。統合とテストを自動化することにより、統合の問題の蓄積を防ぎ、絶えず展開する状態を提供し、回帰の即時の可視性を提供します。この体系的で自動化されたアプローチは、継続的な変化によって行われた障害に直接対抗し、アルゴリズムの安定性を維持し、システム全体にエラーの拡大を防ぎます。

技術的債務の体系的な管理

インクリティオンリファクタリング：戦略的コードの改善

リファクタリングとは、外部動作を変更せずに内部構造を改善するために既存のコードを再構築するプロセスです。これは、ソフトウェアの腐敗と複雑さを減らすための直接的な手段です。リファクタリングは通常、エラーの数を減らす方法と見なされますが、一部の屈折率は、厳密なテストが必要な新しいエラーに意図的に寄与する可能性があることを認めることが重要です。ただし、研究では、一般に、屈折したコードが非スカューリングよりもエラーの影響が少ないことを確認しています。債務管理が現在の開発プロセスに統合され、延期されていないリファクタリングは、技術的債務の指数関数的な蓄積を防ぐために重要です。

リファクタリングは、エントロピー、プロアクティブなコード再構築を減らして変更に対してより耐性を高め、将来のエラーの可能性を減らし、アルゴリズムの明確性を改善するための意図的なアクションです。それは、反応的な消火火事を構造的健康の積極的な管理に変えます。

技術的債務のバックログ：リソースの優先順位付けと配布

現在の技術的債務の維持は、体系的な管理と技術的債務の排除のための重要な慣行です。このバックログは、これらの問題が見落とされないことを保証する改善を必要とする技術義務と分野の特定された要素の包括的な登録簿として機能します。これにより、プロジェクトマネージャーは、影響力と潜在的なリスクの深刻さに基づいて債務要素を優先することができます。プロジェクト中のBablogの統合により、リファクタリング、エラー修正、コードクリーニングがプロジェクトの日常管理の定期的な部分であり、長期的な返済コストを削減することが保証されます。

技術的債務のバクログは、抽象的で成長している問題を制御された効果的なタスクのセットに変えます。この体系的なアプローチにより、組織は新しい機能の開発と品質への投資との間に合理的な妥協点を取ることができ、目立たない債務の蓄積を防止し、アルゴリズムの生産性の重大なエラーや分解につながる可能性があります。主要なエントロピー能力を可視化し、制御します。

静的および動的コード分析：問題の積極的な識別

静的分析

この手法には、エラー、コードの臭い、安全脆弱性、コーディング基準の障害などの問題を特定するための実装なしのソースコードの分析が含まれています。 「保護の最初の行」として機能し、開発サイクルの初期段階で問題を特定し、コードの全体的な品質を改善し、実行中にエラーとして表示される前に問題のあるテンプレートを特定することにより技術的な負債を減らします。

静的分析は、自動化された「コード品質警察」として機能します。潜在的な問題（アルゴリズムロジックに影響を与えるものを含む）を実行する前に、エラーまたはアーキテクチャの欠点の形でそれらの症状を防ぎます。これは、コーディング標準を確保し、ソフトウェアエントロピーに寄与する一般的なエラーを特定するスケーラブルな方法です。

動的分析

この方法は、実行中のソフトウェアの動作を評価し、実行中にのみ現れる問題に関する貴重な情報を提供します。メモリ漏れ、レースの状態、ゼロポインターの除外、パフォーマンスの狭い場所や安全性の脆弱性など、実行中のエラーを非常に発見します。

動的分析は、実行中の行動の欠点を特定するために重要です。これは、静的分析では検出できません。静的分析と動的分析の組み合わせにより、コードの構造と動作に関する包括的なアイデアが保証され、チームが深刻な問題に発展する前に欠陥を特定できるようにします。

生産と事件の監視

APM（アプリケーションのパフォーマンス監視）：
APMツールは、アプリケーションのパフォーマンスを監視および最適化するように設計されています。彼らは、パフォーマンスの複雑な問題を特定して診断するのに役立ち、エラーの根本原因を検出し、それにより、ダウンタイムと劣化による収入の損失を減らします。 APMシステムは、応答時間、リソースの使用、エラー頻度など、リアルタイムの情報を提供するなど、さまざまなメトリックを監視します。これにより、ユーザーに影響を与える前に問題を積極的に解決できます。

APMツールは、問題に対する積極的なソリューションとサービスレベルの維持に批判的です。これらは、生産環境で深い可視性を提供し、チームが正しいアルゴリズムに影響を与える可能性のある問題を迅速に識別および排除することができ、それによりダウンタイムを最小限に抑え、ユーザーエクスペリエンスを改善できます。

観測可能性（ログ、メトリック、トレーサー）：

観測性とは、出力データと資産間の相互作用に基づいて、システムの内部状態を分析および測定する機能を指します。観測可能性の3つの主要な柱は、メトリック（リソースの生産性と使用に関する定量的データ）、ログ（イベントの詳細な時系列記録）、および追跡（システムコンポーネントを介したリクエストの流れの追跡）です。一緒になって、問題を特定して解決するのに役立ち、システムの動作を包括的に理解することができます。観測性は、従来の監視を超えており、「未知の未知」の理解に役立ち、トラブルの時間を改善するアプリケーションの適用を改善します。

観察可能性により、チームは何が起こっているのかを柔軟に調査し、予見していない問題の根本原因を迅速に判断できます。これにより、システムの動作をより深く柔軟に積極的に理解することができ、チームは予期せぬ問題を迅速に特定して排除し、アプリケーションの高いアクセシビリティを維持することができます。

根本原因の分析（RCA）

根本原因（RCA）の分析は、システムまたはプロセスの問題の基本的な原因を明らかにするデータに基づいた構造化プロセスであり、組織は症状を排除するだけでなく、効果的で長期的なソリューションを実装できるようにします。問題の定義、関連するデータの収集と分析（たとえば、メトリック、ログ、一時的なスケール）、「5つ」や石川図などのツールを使用した因果的および関連する要因の決定、および修正アクションの開発と実装が含まれます。 RCAは、問題の再発生とインシデントに関するトレーニングを防ぐために重要です。

RCAは、事件に関する問題とトレーニングの長期予防にとって重要です。主な原因を体系的に識別して排除し、症状だけでなく、組織はエラーとアルゴリズムの障害の再発生を防ぐことができ、それによりシステムの全体的なシステムが減少し、その信頼性が向上します。

柔軟な方法論とチームプラクティス

アジャイルのエラー管理：

アジャイル環境では、エラー管理が非常に重要であり、スプリントで時間を割り当てて修正することをお勧めします。エラーは製品の単一の製品に記録され、対応する履歴に関連付けられて、根本原因の分析を促進し、その後のスプリントでコードを改善する必要があります。チームは、蓄積を防ぐために、できるだけ早く、できれば現在のスプリントでエラーを修正するよう努力する必要があります。エラー統計の収集（解決済みの数、登録済みの数、修正に費やされた時間）は、コードの品質のアイデアを得てプロセスを改善するのに役立ちます。

これは、即時の修正、根本原因の分析、継続的な改善の重要性を強調しています。柔軟な方法論は、エラーを予防的に制御するためのフレームワークを提供し、システムのエントロピーへの貢献を防ぎ、一定の検証と適応によりアルゴリズムの正確性を維持します。

devops プラクティス

DevOpsのプラクティスは、いくつかの重要なアプローチを通じてソフトウェアの欠陥を軽減し、品質を向上させるのに役立ちます。それらには、協力文化と紛れもないコミュニケーションの開発、継続的な統合と配信の採用（CI/CD）、自動テストの構成、観察可能性とメトリックに注意を払うこと、開発サイクルの初期段階やインセントのトレーニングを含む手作りの作業を避けることが含まれます。これらのプラクティスは、エラーの数を減らし、品質を改善し、絶え間ない改善に貢献します。

DevOpsは、自動化、迅速なフィードバック、および一般的な責任の文化を通じて、継続的な改善とエントロピーの削減に貢献します。開発と運用のプロセスを統合すると、DevOpsは問題が検出および排除される環境を作成し、システムの蓄積と劣化を防ぎ、アルゴリズムの整合性を直接サポートします。

結論

プログラムエントロピーは、特にアルゴリズムとエラーの正しさのコンテキストで、ソフトウェアシステムの劣化のために常に努力する避けられない力です。これは物理的な老化だけでなく、コード、その環境、そして絶えず混乱を起こす人的要因との間の動的な相互作用です。この崩壊の主な原動力には、複雑さの高まり、技術的債務の蓄積、不十分な文書、絶えず変化する外部環境、一貫性のない開発方法が含まれます。これらの要因は、アルゴリズムの作業の誤った結果、予測可能性の喪失、および相互接続されたシステムを通じてカスケーデンに広がる可能性のあるエラーの数の増加に直接つながります。

ソフトウェアエントロピーとの戦いには、多面的で継続的かつ積極的なアプローチが必要です。エラーが発生したときに修正するだけでは十分ではありません。それらを生成する主な理由を体系的に排除する必要があります。モジュラー設計、クリーンコード（KISS、ドライ、ソリッド）、および複雑なドキュメントの原則の採用は、エントロピーの影響を受けやすい安定したシステムを作成するための基本です。厳格な自動テスト、テストによる開発（TDD）および継続的統合/配信（CI/CD）は、コードベースの早期発見と防止の重要なメカニズムとして機能します。

さらに、技術的債務の偶発的なリファクタリングと困惑を介した技術的債務の体系的な管理、ならびに静的および動的なコード分析ツールの使用により、組織は重要な障害につながる前に問題領域を積極的に特定して排除することができます。最後に、APMツールと観察可能性プラットフォームの助けを借りて、根本原因と柔軟なチームプラクティスの規律ある分析と組み合わせて、信頼できる生産監視により、新たな問題に対する迅速な対応を保証し、継続的な改善サイクルを作成します。

最終的に、アルゴリズムの整合性を確保し、ソフトウェアエントロピーの条件でのエラーを最小限に抑える - これは1回の努力ではなく、動的で絶えず変化する環境で秩序を維持する絶え間ない義務です。これらの戦略を適用すると、組織はソフトウェアシステムの信頼性、予測可能性、耐久性を大幅に向上させることができ、アルゴリズムが進化しても計画どおりに機能することを保証できます。

Published by demensdeum