设计模式学习笔记 - 规范与重构 - 1.什么情况下要重构?重构什么?又该如何重构?

简述

"重构" 这个词大家都不陌生,但是 "听得多做得少",真正进行过代码重构的人少之又少。

  • 一方面,重构代码对一个工程师能力的要求,要比单纯写代码高的多。重构需要你能洞察出代码存在的坏味道或设计上的不足,并且合理、熟练地利用设计思想、原则、模式、编程规范等理论知识解决这些问题。
  • 另一方面,很多人对为什么要重构、重构什么、什么时候重构、又该如何重构等相关问题理解不深,对重构没有系统性、全面的认识,面对一堆烂代码,没有重构技巧的指导,只能想到哪里改哪里,并不能全面的改善代码质量。

本节先学习,重构的目的、对象、时机和方法。


重构的目的:为什么要重构(why)

软件设计大师 Martin Fowler 是这样定义重构的:"重构是一种对软件内部结构的改善,目的是在不改变软件的可见行为的情况下,使其更易理解,修改成本更低。"

这个定义中有一个值得强调的点:"重构不改变外部的可见行为"。我们可以理解为,在保持功能不变的情况下,利用设计思想、原则、模式、编程规范等理论来优化代码,修改设计上的不足,提高代码质量。

简单了解重构的定义之后,我们看下为什么要进行重构?

  • 首先,重构是保证代码质量的一个极其有效的手段,不至于让代码腐化到无可救药的地步。项目在演进,代码不停地在堆砌。如果没有人为代码的质量负责任,代码总是会往越来越混乱的方向演进。当混乱到一定程度之后,量变引起质变,项目的维护成功已经搞过重新开发一套新代码的成本,想要再去重构,已经没有人能做到了。
  • 其次,优秀的代码或架构不是一开始就能完全设计好的 。我们无法 100% 预见未来的需求,也没有足够经理、时间、资源为遥远的未来买单,所以,随着系统的演进,重构代码也是不可避免的。
  • 最后,重构是避免过度设计的有效手段。在我们维护代码的过程中,真正遇到问题的时候,再对代码进行重构,能有效避免前期投入太多时间做过度设计,做到有的放矢。

此外,重构对一个对工程师本身技术的成长也有重要的意义

从重构的定义来看,重构实际上是对我们学习经典的设计思想、设计原则、设计模式、编程规范的一种运用。重构可以让这些理论知识,应用实践的一个很好的场景,能够锻炼我们熟练使用这些理论知识的能力。此外,平时对其业务逻辑,你可能觉得没啥成长,而将一个烂代码重构成一个比较好的代码,会让进很有成就感。

重构能力也是衡量一个工程师代码能力的有效手段。所谓 "初级工程师在维护代码,高级工程师在设计代码,资深工程师在重构代码"。

当然,这里的初级、高级、资深只是一个相对概念,并不是一个确定的职级。

重构的对象:到底重构什么(what)?

根据重构的规模,我们可以笼统地分为大规模高层次重构(大型重构)和小规模低层次的重构(小型重构)。

  • 大型重构指的是对顶层代码设计的重构,包括:系统、模块、代码结构、类与类之间的关系的重构重构的手段有:分层、模块化、解耦、抽象可复用组件等等 。这类重构的工具就是我们学习过的那些设计思想、原则和模式。这类重构涉及的代码改动会比较多,影响面会比较大,所以难度也较大,耗时会较长,引入 Bug 的风险也相对比较大。
  • 小型重构指的是对代码细节的重构,主要是针对类、函数、变量等代码级别的重构,比如规范命名、规范注释、消除超大类或函数、提取重复代码等等 。小型重构更多的是利用"编码规范" (后面会讲)。这类重构要需要修改的地方比较集中,比较简单,可操作性较强,耗时会比较短,引入 bug 的风险相对来说也会比较小。只要熟练掌握各种编码规范,就可以做到得心应手。

重构的时机:什么时候重构(when)?

什么时候重构呢?

是等代码烂到一定程度之后才去重构吗?

当然不是。因为代码真的烂到 开发效率低,招了很多人天天加班,出活却不多,线上 bug 频发,领导发飙,中层束手无策,工程师抱怨不断,查找 BUG 困难 的时候,基本上重构也无法解决问题了。

我个人比较反对,平时不注重代码质量,堆砌烂代码,实在维护不了了就大刀阔斧地重构、甚至重写的行为。有时候项目代码太多了,重构很难做的彻底,最后又搞出一个四不像,这就更麻烦了。所以,寄希望于代码烂到一定程度之后,集中重构解决所有问题是不现实的,我们必修探索一条可持续、可演进的方式。

所以,提倡持续重构。平时没有事情的时候,你可以看看项目中有哪些写得不够好的、可以优化的代码,主动去重构以下。或者,在修改、添加某个功能代码的时候,你也可以顺手把不符合编码规范、不好的设计重构一下。总之,就像把单元测试、CodeReview 作为开发的一部分,我们如果能把持续重构也作为开发的一部分,成为一种开发习惯,对项目、对自己都会很有好处。

尽管重构能力很重要,但持续重构意识更重要。要正确看待代码质量和重构这件事情。技术在更新、需求在变化、人员在变动,代码质量总会在下降,代码总会存在不完美,重构就会持续进行。时刻具有重构意识,才能避免开发前期过度设计,避免代码维护的过程中质量下降。而那些看到别人代码有点瑕疵就一段乱骂,或者花尽心思去构思一个完美设计的人,往往都是因为没有树立正确的代码质量观,没有持续重构意识。

重构的方法:又该如何重构(how)?

前面讲过,按照重构的规模,重构可以分为大型重构和小型重构。对于这两种不同的重构规模,我们要区别对待。

对于大型重构来说,因为涉及模块、代码比较多,此时如果项目代码质量又比较差,耦合严重,往往会牵一发而动全身,本来觉得一天就能完成的重构,你会发现越改越多、越改越乱,没一两个礼拜都搞不定。而新的业务开发又与重构相冲突,最后只能半途而废,revert 掉所有的改动,很失落地又去堆砌烂代码了。

在进行大型重构时,我们要提前做好完善的重构计划,有条不紊地分阶段来进行。每个阶段完成一小部分代码的重构,然后提交、测试、运行,发现没有问题之后,再继续进行下一阶段的重构,保证代码仓库中的代码一直处于可运行、逻辑正确的状态。每个阶段,我们都要控制好重构影响的代码范围,考虑好如何兼容老的代码逻辑,必要的时候还需要写一些兼容过度代码。只有这样,我们才能让每一阶段的重构都不至于耗时太长(最好一天能完成),不至于与新的功能开发相冲突。

大规模高层次的重构一定是有组织、有计划,并且非常谨慎的,需要有经验、熟悉业务的资深同事来主导

小规模低层次的重构 ,因为影响范围小,改动耗时短,所以,只要你愿意并且有时间,随时可以去做

实际上,除了人工去发现低层次的质量问题,我们还可以借助很多成熟的静态代码分析工具(比如 CheckStyle、FindBugs、PMD),来自动发现代码中的问题,然后针对性地进行重构优化。

对于重构这件事情,资深的工程师、项目 Leader 要负起责任来,没事就重构一下代码,时刻保证代码质量处在一个良好的状态。否则,一旦出现 "破窗效应",一个人往里堆了一些烂代码,之后就会有更多的人往里堆更烂的代码。毕竟,往项目里堆砌烂代码的成本太低了。不过,保持代码质量最好的方法还是打造一种好的技术氛围,以此来驱动大家主动去关注代码质量,持续重构代码。

总结

1.重构的目的:为什么重构(why)?

  • 对项目而言,重构可以保持代码质量持续处于一个可控的状态,不至于腐化到无可救药的地步。
  • 对于个人而言,重构非常锻炼一个人的代码能力,并且是一件非常有成就感的事情。它是我们学习的经典设计思想、设计原则、设计模式、编程规范等理论知识的练兵场。

2.重构的对象:到底重构什么(what)?

按照重构的规模,可以分为大型重构和小型重构。

  • 大型重构:大规模高层次重构,包括代码分层、模块化、解耦、梳理类之间的交互关系、抽象复用组件等等。这部分工作用的更多的是比较抽象、比较顶层的设计思想、原则、模式。
  • 小型重构:小规模低层次重构,包括规范命名、注释、修正函数参数过多、消除超大类、提取重复代码等等编程细节问题,主要是针对类、函数级别的重构。小规模低层次的重构更多的是利用编码规范这一理论知识。

3.重构的时机:什么时候重构(when)?

我们一定要有持续重构意识,把重构作为开发必不可少的部分,融入到日常开发中,而不是等到代码出现很大问题的时候,再大刀阔斧地重构。

4.重构的方法:又该如何重构(how)?

  • 大规模高层次的重构难度比较大,需要组织、有计划地进行,分阶段地小步快跑,时刻让代码处于一个可运行的状态。
  • 而小规模低层次的重构,因为影响范围小,改动耗时短,所以,只要你愿意并且有时间,随时随地都可以去做。
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