Python 代码的重构改善原则

短命女 2024-04-18 15:50 6阅读 0赞

## （一）重构原则 ##

### 1、何谓重构 ###

对软件内部结构的一种调整，目的是在不改变软件可观察行为的前提下，提高其可理解性，降低其修改成本。

另一种解释是：使用一系列重构手法，在不改变软件可观察行为的前提下，调整其结构。

重构不止是代码整理，它提供了一种高效且受控的代码整理技术

### 2、为何重构 ###

*  改进软件设计：如果没有重构，程序的设计会逐渐变质，重构很像是在整理代码，你所做的就是让所有的东西回到应处的位置上。
 *  帮助找到bug：对代码进行重构，可以深入理解代码的作为，在搞清楚程序结构的同时，想不把bug揪出来都难。
 *  提高编程速度：良好的设计是快速开发的根本，改善设计、提高可读性，减少错误，这些都是提高质量。

### 3、何时重构 ###

任何情况下我都反对专门拨出时间进行重构。重构本来就不是一件应该特别拨出时间做的事情，重构应该随时随地的进行。

**三次法则**

> 第一次做某件事情是只管去做；第二次做类似的事情会产生反感；第三次再做类似的事，你就应该重构

*  最常见的重构时机是想给软件添加新特性的时候；

重构的另个一原动力是：代码的设计无法帮助我轻松的添加所需要的特性

*  修改错误的时候
 *  review代码的时重构

**间接层和重构**

> 计算机科学是这样一门科学：它相信所有的问题都可以通过增加一个间接层来解决。

大多数重构都为程序引入了更多的间接层，重构往往把大型的对象拆成多个小型的对象，把大型的函数拆成多个小型的函数。

但是，间接层是一把双刃剑。每次把一个东西分成两份，你就需要多管理一个东西。如果某个对象委托另一个对象，后者又委托另一个对象，程序会愈加难以阅读。

何时不该重构：有时候既有代码实在太混乱，重构它还不如重新写一个来得简单。

重写而非重构的一个清楚讯号是：现有代码根本不能正常运作。

## （二）代码的坏味道 ##

### 1、重复代码 ###

如果你在一个以上的地点看到相同的程序结构，那么可以肯定：设法将它们合二为一，程序会变得更好 。

同一个类中有相同的表达式：提炼出重复的代码，然后让两个地方都调用被提炼出来的那一段代码；

两个互为兄弟的子类内含有相同的表达式：提炼出相同代码，将它推入超类内；

两个毫不相干的类中出现：将重复的代码提炼到一个独立的类中。

### 2、过长的类 ###

拥有短函数的对象活得比较好、比较长。间接层所能带来的全部利益——解释能力、共享能力、选择能力——都是由小型函数支持的。

每当感觉需要以注释来说明点什么的时候，我们就把需要说明的东西写进一个独立的函数中。

如何确定提炼哪一段代码？寻找注释是一个很好的技巧。它们通常能指出代码用途和实现手法之间的语义距离。如果代码前方有一行注释，就是提醒你：可以将这段代码替换成一个函数。

条件表达式和循环常常也是提炼的信号。

### 3、过大的类 ###

如果想利用单个类做太多的事情，其内往往就会出现太多实力变量。  
类内如果有太多代码，也是代码重复、混乱病最终走向死亡的源头。

### 4、过长参数列 ###

太长的参数列难以理解，太多的参数会造成前后不一致、不容易使用，而且一旦你需要更多数据，就不得不修改它。如果将对象传递给函数，大多数修改都将没有必要。

### 5、发散式变化 ###

如果某个类经常因为不同的原因在不同的方向上发生变化，那么此时也许将这个对象分成两个会更好，这么一来每个对象就可以只因为一种变化而需要修改。

### 6、散弹式修改 ###

如果没遇到某种变化，你都必须在许多不同的类内做出许多小修改，你所面临的坏味道就是散弹式修改。如果需要修改的代码散布四处，你不但很难找到它们，也很容易忘记某个重要的修改。

把所有需要修改的代码放进同一个类中，如果眼下没有合适的类可以安置这些代码就创造一个。

### 7、依恋情结 ###

对象技术的要点在于：将数据和对数据的操作行为包装在一起. 有一种经典的气味是：函数对某个类的兴趣高过对自己所处类的兴趣。某个函数为了计算某个值，从另一个对象那调用几乎半打的取值函数。

一个函数往往会用到几个类的功能，那么它该置于何处？我们的原则是：判断哪个类拥有最大被此函数使用的数据，然后就把这个函数和那些数据放在一起。

### 8、数据泥团 ###

很多地方看到相同的三四项数据一起出现。这些总是绑在一起出现的数据应该拥有属于他们自己的对象。

首先找到这些数据以字段形式出现的地方，将它们提炼到一个独立的对象中。这么做的直接好处是可以将很多参数列缩短简化函数调用。

### 9、基本类型偏执 ###

对象的一个极大价值在于：它们模糊了横旦与基本数据和体积较大的类之间的界限

对象技术的新手通常不愿意在小任务上运用小对象——结合数值和比重的 money 类、有一个起始值和一个结束值组成的 range 类。将原本单独存在的数值替换成对象，从而走出传统的洞窟，进入炙手可热的对象世界。

### 10、switch 惊悚现身 ###

面向对象的一个最明显的特征是：少用 switch 语句一看到 switch 语句，就应该考虑以多态来替换它。

如果只是在单一函数中有些选择实例，且并不想改动它们，那么多态就有点杀鸡用牛刀了。

### 11、平行集成体系 ###

每当你为某个类增加一个子类，必须也为另一个类相应增加一个子类。  
消除这种重复性的一般策略是：让一个继承体系的实例引用另一个继承体系的实例。

### 12、冗余类 ###

某个类原本对得起自己的身价，但重构使它身形缩水，不再做那么多工作，这个时候请让这个类庄严赴义吧。

### 13、夸夸其谈未来性 ###

企图以各种各样的钩子和特殊情况来处理一些非必要的事情，这种怀味道就出现了。如果用到了那就值得去做，如果用不到那就不值得，只会挡你的路，所以把它挪开吧。

如果你的某个抽象类其实没有起到太大的作用，函数上的某些参数未被使用… 可以移除它们了。

### 14、令人迷惑的暂时字段 ###

某个实例变量仅为某种特定的情况而设。这样的代码让人不易理解。在变量未被使用的情况下猜测当初其设置目的，会让你发疯的。

### 15、过度耦合消息链 ###

如果你看到用户向一个对象请求另一个对象，然后再向后者请求另一个对象，然后再请求另个一对象…….. 这就是消息链。采用这种方式，意味着客户代码将与查找过程中的导航结构紧密耦合。一旦对象间的关系发生任何变化，客户端就不得不做出相应的修改。

### 16、中间人 ###

封装往往伴随着委托。你也许会看到某个类接口有一半的函数都委托给其他类，这样就是过度运用。

### 17、狎昵关系 ###

有时会看到两个类过于亲密，话费太多的时间去探究彼此的 private 成分。过分狎昵的类必须拆散，帮它们划清界线，从而减少狎昵行径。

继承往往造成过度亲密，因为子类对超类的了解总是超过后者的主观愿望。如果你觉得该让孩子独立生活了，让他离开继承。

### 18、异曲同工的类 ###

两个函数做同一件事，却有着不同的签名。

### 19、不完美的类库 ###

类库函数构造的不够好，又不能修改它们：

如果只想修改类的一两个函数，可以引入外加函数。如果想要添加一大堆额外行为，建立一个新类包含这些额外行为，让其成为子类。

### 20、纯稚的数据类 ###

纯稚的数据类是指：它们拥有一些字段，以及用于访问（读写）这些字段的函数，除此之外一无长物。

*  封装 public 字段;
 *  恰当封装容器类字段;
 *  移除不应修改的字段的设置函数;
 *  提炼调用函数以隐藏取值 / 设值函数;

### 21、被拒绝的遗赠 ###

子类只运用了父类的一部分函数和数据。为子类建立一个兄弟类, 将所有用不到的字段 / 函数下移至兄弟类, 保证超类的纯粹;

### 22、过多的注释 ###

注释之所以存在是因为代码很糟糕 。注释的最高境界——代码即注释。

当你感觉需要撰写注释时，请先尝试重构，试着让所有的注释都变得多余。

## （三）重新组织函数 ##

### 1、提炼函数 ###

**动机：**看到一个过长的函数或者一段需要注释才能让人理解用途的代码，将这段代码放一个独立的函数中；

**做法**：创造一个新函数，根据这个函数的意图来命名它；

只要新函数的名称能够以更好的方式昭示代码意图，你也应该提炼它。但如果想不到一个更有意义的名称就别动

将提炼的代码从原函数复制到新建的目标函数中；

将被提炼代码段中需要读取的局部变量，当作参数传递给目标函数；

在源函数中，将被提炼代码段替换为目标函数调用。

### 2、内联函数 ###

一个函数的本体与名称同样清楚易懂。在函数调用点插入函数本体，然后移除该函数。

**动机：**一群组织不甚合理的函数。你可以将它们都内联到一个大函数中，再从中提炼出组织合理的小型函数。

使用的太多的间接层，使得系统中的所有函数都似乎只是对另一个函数的简单委托，造成在委托动作之间晕头转向。

**做法：**

1、检查函数，确定不具备多态；

如果子类继承了这个函数，就不要将此函数内联，因为子类无法复写一个根本不存在的函数。

2、找出这个函数的所有调用点；

3、将这个函数的所有调用点都替换成函数本体。

### 3、内联临时变量 ###

有一个临时变量，只被一个简单的表达式赋值一次，而它妨碍了其他重构手法。

将所有对该变量的引用动作，替换为对它赋值的那个表达式自身  
double basePrice = anOrder.basePrice();  
return (base> 10000 );

替换为：

return (anOrder.basePrice> 1000);

### 4、以查询取代临时变量 ###

你的程序以一个临时变量保存某一表达式的运算结果。将这个表达式提炼到一个独立的函数中。将这个临时变量的所有引用点替换为对新函数的调用。此后，新函数就可被其他函数使用。

double basePrice = quantity * timePrice;
    if(basePrice > 1000){
       return basePrice * 09.5;
    } else {
       return basePrice * 0.98;
    }

替换为：

if(basePrice() > 1000){
       return basePrice * 09.5;
    } else {
       return basePrice * 0.98;
    }
    double basePrice(){
       return quantity * timePrice;
    }

临时变量只在所属的函数中可见，如果把临时变量替换为一个查询，那么同一个类中的所有函数都将可以获得这个份信息，这将带给你极大的帮助，使你能够为这个类编写更清晰的代码。

### 5、引入注释性变量 ###

你有一个复杂的表达式。将该复杂表达式（或其中一部分）的结果放进一个临时变量，以此变量名称来解释表达式用途。

if ((platform.toUpperCase().indexOf("MAC") > -1) && (browser.toUpperCase().indexOf("IE") > -1) && wasInitialized() && resize >0){
       //do smothing
    }

替换为：

final boolean isMacOs = platform.toUpperCase().indexOf("MAC") > -1;
    final boolean isIEBrowser = browser.toUpperCase().indexOf("IE") > -1;
    final boolean wasResized = resize >0;
    if(isMacOs && isIEBrowser && wasInitialized() && wasResized){
       //do smothing
    }

表达式有可能非常复杂难以理解。这种情况下，临时变量可以帮助你将表达式分解为比较容易管理的形式。

在条件逻辑中，你可以用这项重构将每个条件子句提炼出来，以一个良好命名的临时变量来解释对应条件子句的意义。另一种情况是：在较长的算法中，可以运用临时变量来解释每一步运算的意义。

### 6、分解临时变量 ###

你的程序有某个临时变量被赋值超过一次，它既不是循环变量，也不被用于收集计算结果。针对每次赋值，创造一个独立、对应的临时变量。

double temp = 2 * (height + width);
    System.out.println(temp);
    temp = height * width;
    System.out.println(temp);

替换为：

double perimeter = 2 * (height + width);
    System.out.println(perimeter);
    double area = height * width;
    System.out.println(area);

如果临时变量被赋值超过一次，就意味着它们在函数中承担了一个以上的责任。

如果临时变量承担多个责任，它就应该被替换为多个临时变量。每个变量只承担一个责任，同一个临时变量承担两件不同的事情会令代码阅读者糊涂

### 7、移除对参数的赋值 ###

代码对一个参数进行复制。以一个临时变量取代该参数的位置。

int discount (int inputVal, int quantity, int yearToData){
       if(inputVal > 50) inputVal -= 2;
    }

替换为：

int discount (int inputVal, int quantity, int yearToData){
       int result = inputVal;
       if(inputVal > 50) result -= 2;
    }

如果代码的语义是按引用传递的，请在调用段检查调用后是否还使用了这个参数。

### 8、替换算法 ###

想要把某个算法替换为另一个更清晰的算法。将函数本体替换成为另一个算法。

String foundPerson(String[] people){
       for(int i = 0;i < people.length; i++){
           if(people[i].equals("Don")){
               return "Don";
           }
           if(people[i].equals("John")){
               return "John";
           }
           if(people[i].equals("Kent")){
               return "Kent";
           }
       }
       return "";
    }

替换为：

String foundPerson(String[] people){
       List candidates = Arrays.asList(new String[]{"Don", "John", "Kent"});
       for(int i = 0;i < people.length; i++){
           if(candidates.contains(people[i])){
               return prople[i];
           }
       }
       return "";
    }

## （四）在对象之间搬移特性 ##

在对象设计过程中，决定把责任放在哪儿是即使不是最重要的事，也是最重要的事之一。

常常只使用搬移函数和搬移字段简单地移动对象行为，就可以解决这些问题。如果这两个重构手法都需要用到，我会首先使用搬移字段，再使用搬移方法。

如果一个类承担了太多责任而变得臃肿不堪，这种情况下会使用提炼类将一部分责任分离出去。如果一个类变得太不负责任，使用将类内联化将它融入到另一个类中。

### 1、搬移函数 ###

你的程序中，有个函数与其所驻类之外的另个一类进行跟过的交流：调用后者或被后者调用。在该函数最长引用的类中建立一个有着类似行为的新函数。将旧函数变成一个单纯的委托函数，或者将旧函数完全移除。

如果一个类有太多行为，或如果一个类与另一个类有太多合作而高度耦合，就需要搬移函数。可以是系统中的类更简单

### 2、搬移字段 ###

程序中，某个字段被其所驻类之外的另一个类更多的用到。在目标类新建一个字段，修改原字段的所有用户，令他们改用新字段

### 3、提炼类 ###

某个类做了应该由两个类做的事。建立一个新类，将相关字段和函数从就类搬到新类。

### 4、将类内联化 ###

某个类没有做太多的事情，不在承担足够责任，不再有的那单独存在的理由。将这个类的所有特性搬移到另一个类中，然后移除原类。

### 5、隐藏 “委托关系” ###

客户通过一个委托类来调用另一个对象。在服务类上建立客户所需要的所有函数，用来隐藏委托关系。

封装意味每个对象都应该少了解系统的其他部分。一旦发生变化，需要了解这一变化的对象就会比较少。

如果某个客户先通过服务对象的字段得到另一个对象，然后调用后者的函数。那么客户就必须知晓这一层委托关系。万一委托关系变化，客户也要相应变化。

### 6、移除中间人 ###

某个类做了过多的简单委托。让客户直接调用委托类。

每当客户要使用手委托类的新特性时，你就必须在服务端添加一个简单委托函数。随着受委托类的特性越来越多，这一过程会让你很痛苦。

### 7、引入外加函数 ###

你需要为提供服务的类增加一个函数，但你无法修改这个类。在客户类中建立一个函数，并以第一参数形式传入一个服务类实例。

Date newStart = new Date(year, month, date + 1);

替换为：

Date newStart = nextDay(nowDate);
    private static Date nextDay(Date arg){
       retrun new Date(arg.getYear(), arg.getMonth(), arg.getDate() + 1);
    }

如果可以修改源码，你可以自行添加一个新函数；如果不能，你就得在客户端编码，补足你要的那个函数

### 8、引入本地扩展 ###

你需要为服务类提供一些额外函数，但你无法修改这个类。建立一个新类，使它包含这些额外函数。让这个扩展品成为源类的子类或包装类。

## （五）重新组织数据 ##

### 1、自封装字段 ###

直接访问一个字段。为这个字段建立取值 / 设值函数，并且只以这些函数来访问字段。

private int low, high;
    boolean includes(int arg){
       retrun arg >= low && arg <= high;
    }

替换为：

private int low, high;
    boolean includes(int arg){
       retrun arg >= getLow() && arg <= getHigh();
    }
    int getLow(){
       retrun low;
    }
    int getHigh(){
       return high;
    }

**在 “字段访问方式” 这个问题上，存在两种截然不同的观点：**

*  在该变量定义所在的类中，你可以自由的访问。
 *  即使在这个类中你也应该只使用访问函数间接访问。

间接访问的好处是：子类可以通过复写一个函数而改变获取数据的途径；它支持更灵活的数据管理方式，例如延迟初始化。

### 2、以对象取代数据值 ###

你有一个数据项，需要与其他数据和行为一起使用才有意义。将数据项变为对象。

一开始你肯能会用一个字符串来表示 “电话号码” 概念，但是随后你会发现，电话号码需要 “格式化”、“区号” 之类的行为。这时候就需要为带替换的数值新建一个类。

### 3、将值对象改为引用对象 ###

你从一个类衍生出许多彼此相等的实例，希望将它们替换为同一个对象。将这个值对象变成引用对象。

### 4、将引用对象改为值对象 ###

你有一个引用对象，很小且不可改变，而且不易管理。将它变成一个值对象。

### 5、以对象取代数组 ###

你有一个数组，其中的元素各自代表不同的东西。以对象替换数组。对于数组中的每个元素，以一个字段来表示

### 6、复制 “被监视数据” ###

你有一些领域数据置身 GUI 控件中，而领域函数需要访问这些数据。将该数据复制到一个领域对象中。建立一个 Observer 模式，用以同步领域对象和 GUI 对象内的重复数据。

### 7、将单向关联改为双向关联 ###

两个类都需要使用对方特性，但其间只有一条单向连接。添加一个反向指针，并使修改函数能够同时更新两条连接。

### 8、将双向关联改为单向关联 ###

两个类之间有双向关联，但其中一个类如今不再需要另一个类的特性。去除不必要的关联。

### 9、以字面常量取代魔数 ###

你有一个字面数值，带有特别含义。创造一个常量，根据其意义为它命名，并将上述的字面数值替换为常量。

### 10、封装字段 ###

你的类中存在一个 public 字段。将它声明为 private，并提供相应的访问函数。

### 11、封装集合 ###

有个函数返回一个集合。让这个函数返回该集合的一个只读副本，并在这个类中提供添加 / 移除集合元素的函数。

## （六）简化条件表达式 ##

### 1、分解条件表达式 ###

有一复杂的条件语句。从 if、then、else 三个段落中分别提炼出独立函数。

## 2、合并表达式 ##

你有一系列条件测试，都得到相同结果。将这些测试合并为一个条件表达式，并将这个条件表达式提炼成一个独立函数。

## 3、合并重复的条件代码 ##

在表达式的每个分支上都执行了相同的一段代码。将这段重复代码搬移到条件表达式之外。

### 4、移除控制标记 ###

在一系列布尔表达式中, 某个变量带有” 控制标记” 的作用。以 break/return 语句取代控制标记。

### 5、以多态取代条件表达式 ###

有个条件表达式根据对象类型的不同而选择不同的行为。将这个条件表达式的每个分支放进一个子类内的覆写函数中，然后将原始函数声明为抽象函数

## （七）简化函数调用 ##

### 1、函数改名 ###

函数的名称未能揭示其用途。修改函数名称。

### 2、添加参数 ###

某个函数需要从调用端得到更多信息。为此函数添加一个对象参数，让该对象带仅函数所需信息。

### 3、移除参数 ###

函数本体不再需要某个参数。去除参数。

### 4、分离查询函数和修改函数 ###

某个函数既返回对象状态值，又修改对象值。建立两个不同函数, 其中一个负责查询, 另一个负责修改。

### 5、令函数携带参数 ###

若干函数做了类似的工作，但在函数本体中包含了不同的值。建立单一函数, 以参数表达那些不同的值。

有这样两个函数：它们做着类似的工作，但因少数几个值致使行为略有不同。

在这种情况下，你可以将这些各自分离的函数同一起来，并通过参数来处理那些变化情况，用以简化问题。

### 6、以明确函数取代参数 ###

你有一个函数，其中完全取决于参数值而采用不同行为。针对该参数的每一个可能值，建立一个独立函数。

如果某个参数有多种可能的值，而函数内又以条件表达式检查这些参数值，并根据不同参数值做出不同的行为，那么就应该使用本项重构。

### 7、保持对象完整 ###

从某个对象中取出若干值，将它们作为某一次函数调用时的参数。改为传递整个对象。

### 8、以函数取代参数 ###

对象调用某个函数，并将所得结果作为参数，传递给另一函数，而接受该参数的函数本身也能够调用前一个函数。让参数接受者去除该参数，直接调用前一个函数。

### 9、引入参数对象 ###

某些参数总是很自然的同时出现。以一个对象取代这些参数。

### 10、移除设值函数 ###

类中某个字段在对象创建时被设值，然后不再改变。去掉该字段的所有设值函数。

### 11、隐藏函数 ###

某个函数，从来没有被其他任何类用到 。将函数修改为 private。

### 12 、以工厂函数取代构造函数 ###

希望在创建对象时不仅仅是做简单的建构动作 。将构造函数替换为工厂函数。

## （八）处理概括关系 ##

### 1、字段上移 ###

两个子类拥有相同的字段。将该字段移至超类。

### 2 、函数上移 ###

有些函数在各子类中产生完全相同的结果。将该函数移至超类。

### 3 、构造函数本体上移 ###

各个子类中有一些构造函数本体几乎完全一致 。在超类中新建一个构造函数，并在子类构造函数中调用它。

### 4、函数下移 ###

超类中的某个函数只与部分 (而非全部) 子类用到。将函数移到相关的子类中。

### 5、字段下移 ###

超类中的某个字段只被部分 (而非全部) 子类用到。将字段移到需要它的子类中。

### 6、提炼子类 ###

类中的某些特性只被某些 (而非全部) 实例用到。新建一个子类，将上述部分的特性移到子类中。

### 7、提炼超类 ###

两个类有相似特性。为这两个类建立一个超类, 将相同特性移至超类。

### 8、提炼接口 ###

若干客户使用类接口中的同一子集，或两个类的接口有部分相同。将相同的子集提炼到一个独立接口中。

### 9、折叠继承体系 ###

超类和子类之间无太大区别。将它们合为一体。

### 10、塑造模板函数 ###

子类中某些函数以相同顺序执行类似操作，但各操作细节略有不同。将操作放进独立函数 (保持签名相同)，然后将它们移至超类。

### 11、以委托取代继承 ###

某个子类只使用超类接口中的一部分或根本不需要继承而来的数据。子类新建字段保存超类，调整子类函数为委托超类，取消继承关系。

### 12、以继承取代委托 ###

你在两个类中使用委托关系，并经常为整个接口编写许多极简单的委托函数。\` 让委托类继承受托类。

## **END** ##

Python 代码的重构改善原则

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