步步为营 .NET 代码重构学习笔记一、为何要代码重构

浅浅的花香味﹌ 2021-12-23 00:53 230阅读 0赞

最近在学习代码重构，根据自己的学习进度写一个关于代码重构的系列出来，供自己总结提高，也希望能对他人有所帮助。园子里有[**圣殿骑士**][Link 1]的[31 天重构学习笔记][31] 给了我很多的启发，自己也在学习《Refactoring improving the Designe of Existing Code》(重构 改善既有代码的设计),希望在代码重构思想上能有自己的心得.

**一、为什么要重构（Refactoring）**

通过重构可以达到以下的目标：

1·持续偏纠和改进软件设计

重构和设计是相辅相成的，它和设计彼此互补。有了重构，你仍然必须做预先的设计，但是不必是最优的设计，只需要一个合理的解决方案就够了，如果没有重构、程序设计会逐渐腐败变质，愈来愈像断线的风筝，脱缰的野马无法控制。重构其实就是整理代码，让所有带着发散倾向的代码回归本位。

2·使代码更易为人所理解

Martin Flower在《重构》中有一句经典的话："任何一个傻瓜都能写出计算机可以理解的程序，只有写出人类容易理解的程序才是优秀的程序员。"对此，笔者感触很深，有些程序员总是能够快速编写出可运行的代码，但代码中晦涩的命名使人晕眩得需要紧握坐椅扶手，试想一个新兵到来接手这样的代码他会不会想当逃兵呢？

软件的生命周期往往需要多批程序员来维护，我们往往忽略了这些后来人。为了使代码容易被他人理解，需要在实现软件功能时做许多额外的事件，如清晰的排版布局，简明扼要的注释，其中命名也是一个重要的方面。一个很好的办法就是采用暗喻命名，即以对象实现的功能的依据，用形象化或拟人化的手法进行命名，一个很好的态度就是将每个代码元素像新生儿一样命名，也许笔者有点命名偏执狂的倾向，如能荣此雅号，将深以此为幸。

对于那些让人充满迷茫感甚至误导性的命名，需要果决地、大刀阔斧地整容，永远不要手下留情！

3·帮助发现隐藏的代码缺陷

孔子说过：温故而知新。重构代码时逼迫你加深理解原先所写的代码。笔者常有写下程序后，却发生对自己的程序逻辑不甚理解的情景，曾为此惊悚过，后来发现这种症状居然是许多程序员常患的"感冒"。当你也发生这样的情形时，通过重构代码可以加深对原设计的理解，发现其中的问题和隐患，构建出更好的代码。

4·从长远来看，有助于提高编程效率

当你发现解决一个问题变得异常复杂时，往往不是问题本身造成的，而是你用错了方法，拙劣的设计往往导致臃肿的编码。

改善设计、提高可读性、减少缺陷都是为了稳住阵脚。良好的设计是成功的一半，停下来通过重构改进设计，或许会在当前减缓速度，但它带来的后发优势却是不可低估的。

**二、何时着手重构（Refactoring）**

Kent Beck提出了"代码坏味道"的说法，和我们所提出的"队伍变形"是同样的意思，队伍变形的信号是什么呢？以下列述的代码症状就是"队伍变形"的强烈信号：

1·代码中存在重复的代码

建设，如果同一个类中有相同的代码块，请把它提炼成类的一个独立方法，如果不同类中具有相同的代码，请把它提炼成一个新类，永远不要重复代码。

2·过大的类和过长的方法

过大的类往往是类抽象不合理的结果，类抽象不合理将降低了代码的复用率。方法是类王国中的诸侯国，诸侯国太大势必动摇中央集权。过长的方法由于包含的逻辑过于复杂，错误机率将直线上升，而可读性则直线下降，类的健壮性很容易被打破。当看到一个过长的方法时，需要想办法将其划分为多个小方法，以便于分而治之。

3·牵一毛而需要动全身的修改

当你发现修改一个小功能，或增加一个小功能时，就引发一次代码地震，也许是你的设计抽象度不够理想，功能代码太过分散所引起的。

4·类之间需要过多的通讯

A类需要调用B类的过多方法访问B的内部数据，在关系上这两个类显得有点狎昵，可能这两个类本应该在一起，而不应该分家。

5·过度耦合的信息链

"计算机是这样一门科学，它相信可以通过添加一个中间层解决任何问题"，所以往往中间层会被过多地追加到程序中。如果你在代码中看到需要获取一个信息，需要一个类的方法调用另一个类的方法，层层挂接，就象输油管一样节节相连。这往往是因为衔接层太多造成的，需要查看就否有可移除的中间层，或是否可以提供更直接的调用方法。

6·各立山头干革命

如果你发现有两个类或两个方法虽然命名不同但却拥有相似或相同的功能，你会发现往往是因为开发团队协调不够造成的。笔者曾经写了一个颇好用的字符串处理类，但因为没有及时通告团队其他人员，后来发现项目中居然有三个字符串处理类。革命资源是珍贵的，我们不应各立山头干革命。

7·不完美的设计

在笔者刚完成的一个比对报警项目中，曾安排阿朱开发报警模块，即通过Socket向指定的短信平台、语音平台及客户端报警器插件发送报警报文信息，阿朱出色地完成了这项任务。后来用户又提出了实时比对的需求，即要求第三方系统以报文形式向比对报警系统发送请求，比对报警系统接收并响应这个请求。这又需要用到Socket报文通讯，由于原来的设计没有将报文通讯模块独立出来，所以无法复用阿朱开发的代码。后来我及时调整了这个设计，新增了一个报文收发模块，使系统所有的对外通讯都复用这个模块，系统的整体设计也显得更加合理。

每个系统都或多或少存在不完美的设计，刚开始可能注意不到，到后来才会慢慢凸显出来，此时唯有勇于更改才是最好的出路。

8·缺少必要的注释

虽然许多软件工程的书籍常提醒程序员需要防止过多注释，但这个担心好象并没有什么必要。往往程序员更感兴趣的是功能实现而非代码注释，因为前者更能带来成就感，所以代码注释往往不是过多而是过少，过于简单。人的记忆曲线下降的坡度是陡得吓人的，当过了一段时间后再回头补注释时，很容易发生"提笔忘字，愈言且止"的情形。

曾在网上看到过微软的代码注释，其详尽程度让人叹为观止，也从中体悟到了微软成功的一个经验。

**三、重构（Refactoring）的难题**

学习一种可以大幅提高生产力的新技术时，你总是难以察觉其不适用的场合。通常你在一个特定场景中学习它，这个场景往往是个项目。这种情况下你很难看出什么会造成这种新技术成效不彰或甚至形成危害。十年前，对象技术（object tech.）的情况也是如此。那时如果有人问我「何时不要使用对象」，我很难回答。并非我认为对象十全十美、没有局限性 — 我最反对这种盲目态度，而是尽管我知道它的好处，但确实不知道其局限性在哪儿。

现在，重构的处境也是如此。我们知道重构的好处，我们知道重构可以给我们的工作带来垂手可得的改变。但是我们还没有获得足够的经验，我们还看不到它的局限性。

这一小节比我希望的要短。暂且如此吧。随着更多人学会重构技巧，我们也将对??你应该尝试一下重构，获得它所提供的利益，但在此同时，你也应该时时监控其过程，注意寻找重构可能引入的问题。请让我们知道你所遭遇的问题。随着对重构的了解日益增多，我们将找出更多解决办法，并清楚知道哪些问题是真正难以解决的。

1·数据库（Databases）

在「非对象数据库」（nonobject databases）中，解决这个问题的办法之一就是：在对象模型（object model）和数据库模型（database model）之间插入一个分隔层（separate layer），这就可以隔离两个模型各自的变化。升级某一模型时无需同时升级另一模型，只需升级上述的分隔层即可。这样的分隔层会增加系统复杂度，但可以给你很大的灵活度。如果你同时拥有多个数据库，或如果数据库模型较为复杂使你难以控制，那么即使不进行重构，这分隔层也是很重要的。

2·修改接口（Changing Interfaces）

「保留旧接口」的办法通常可行，但很烦人。起码在一段时间里你必须建造（build）并维护一些额外的函数。它们会使接口变得复杂，使接口难以使用。还好我们有另一个选择：不要发布（publish）接口。当然我不是说要完全禁止，因为很明显你必得发布一些接口。如果你正在建造供外部使用的APIs，像Sun所做的那样，肯定你必得发布接口。我之所以说尽量不要发布，是因为我常常看到一些开发团队公开了太多接口。我曾经看到一支三人团队这么工作：每个人都向另外两人公开发布接口。这使他们不得不经常来回维护接口，而其实他们原本可以直接进入程序库，径行修改自己管理的那一部分，那会轻松许多。过度强调「代码拥有权」的团队常常会犯这种错误。发布接口很有用，但也有代价。所以除非真有必要，别发布接口。这可能意味需要改变你的代码拥有权观念，让每个人都可以修改别人的代码，以运应接口的改动。以搭档（成对）编程（Pair Programming）完成这一切通常是个好主意。

3·难以通过重构手法完成的设计改动

通过重构，可以排除所有设计错误吗？是否存在某些核心设计决策，无法以重构手法修改？在这个领域里，我们的统计数据尚不完整。当然某些情况下我们可以很有效地重构，这常常令我们倍感惊讶，但的确也有难以重构的地方。比如说在一个项目中，我们很难（但还是有可能）将「无安全需求（no security requirements）情况下构造起来的系统」重构为「安全性良好的（good security）系统」。

这种情况下我的办法就是「先想象重构的情况」。考虑候选设计方案时，我会问自己：将某个设计重构为另一个设计的难度有多大？如果看上去很简单，我就不必太担心选择是否得当，于是我就会选最简单的设计，哪怕它不能覆盖所有潜在需求也没关系。但如果预先看不到简单的重构办法，我就会在设计上投入更多力气。不过我发现，这种情况很少出现。

4·何时不该重构？

有时候你根本不应该重构 — 例如当你应该重新编写所有代码的时候。有时候既有代码实在太混乱，重构它还不如从新写一个来得简单。作出这种决定很困难，我承认我也没有什么好准则可以判断何时应该放弃重构。

重写（而非重构）的一个清楚讯号就是：现有代码根本不能正常运作。你可能只是试着做点测试，然后就发现代码中满是错误，根本无法稳定运作。记住，重构之前，代码必须起码能够在大部分情况下正常运作。

一个折衷办法就是：将「大块头软件」重构为「封装良好的小型组件」。然后你就可以逐一对组件作出「重构或重建」的决定。这是一个颇具希望的办法，但我还没有足够数据，所以也无法写出优秀的指导原则。对于一个重要的古老系统，这肯定会是一个很好的方向。

另外，如果项目已近最后期限，你也应该避免重构。在此时机，从重构过程赢得的生产力只有在最后期限过后才能体现出来，而那个时候已经时不我予。Ward Cunningham对此有一个很好的看法。他把未完成的重构工作形容为「债务」。很多公司都需要借债来使自己更有效地运转。但是借债就得付利息，过于复杂的代码所造成的「维护和扩展的额外开销」就是利息。你可以承受一定程度的利息，但如果利息太高你就会被压垮。把债务管理好是很重要的，你应该随时通过重构来偿还一部分债务。

如果项目已经非常接近最后期限，你不应该再分心于重构，因为已经没有时间了。不过多个项目经验显示：重构的确能够提高生产力。如果最后你没有足够时间，通常就表示你其实早该进行重构。

**代码坏味道**

1、重复的代码.  
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:设法将他们合二为一.  
2、过长的函数.  
越短的函数会存活的时间更长,存活的更好.  
3、过长的类.  
如果想利用单一的类做很多的事情,那么该类的内部会出现很多的instance变量,重复代码就要接踵而至了.  
4、过长的参数列.  
太长的参数列难以理解,太多的参数会造成前后不一致,不易使用,一旦你需要更多的数据,就不得不修改它.  
5、发散式变化.  
一旦我修改软件,我希望只在一处修改就好,如果不能做到这点,该坏味道就出现了.\\  
6、烟雾弹式修改.  
一旦软件进行修改,你必须去对多个类的内部做小修改,该坏味道出现了.  
7、依恋情结.  
函数对某个类的兴趣高过对自己所处之host类的兴趣,坏味道出现了.\`  
8、数据泥团.  
两个类中的相同值域,多个函数中的相同参数,该坏味道出现了.  
9、基本类别偏执.  
如果一个类只为了做一两件事而创建,却付出了太大的额外开销,该坏味道出现了.  
10、switch惊悚现身.  
尽量少用switch语句,因为switch语句的问题在于重复.  
11、平行继承体系.  
如果你发现某个继承体系的类名称前缀和另一个继承的类名称前缀完全相同,坏味道出现了.  
12、冗赘类.  
如果一个类的所得不值其身价,消失吧.  
13、夸夸其谈未来性.  
14、令人迷糊的暂时值域.  
某个instance变量仅为某种特定情况而设置.  
15、过度耦合的消息链.  
16、中间转手人.  
讨厌的封装,对外部世界隐藏其内容.  
17、狎昵关系.  
两个类过于亲密,花费太多的时间去探究彼此的似有成分.  
18、异曲同工的类.  
如果两个方法做同一件事,却有不同的名字.  
19、不完美的程序类库.  
20、纯稚的数据类.  
该类的特性是,拥有一些值域,一级用于访问这些值域的函数,其他的一无所有.  
21、被拒绝的遗赠.  
子类应该继继承父类的方法和数据,但是父类都写成似有的,不希望子类继承,坏味道出现了.  
22、过多的注释.  
你发现一个类有很多的注释,是因为这个类很烂,那么这里的注释就是坏味道了.

**代码重构相关书籍**

《work effectively with legacy code》 修改代码的艺术  
《The Programtic Programmer From JoumeyMan to Master》 程序员修炼之道  
《Pattern-Oriented Software Architecture Volume 4》 面向模式的软件架构 卷4  
《Agile Principles、Patterns and Practice in C\#》 敏捷软件开发 原则、模式与实践（C\#版）  
《Code Quality The Open Source Perspective》 高质量程序设计艺术  
《Refactoring improving the Designe of Existing Code》 重构 改善既有代码的设计  
《Design Patterns Explained 》 设计模式解析  
《反模式 危机中软件、架构和项目的重构》  
《Refactoring to Patterns》 重构与模式  
《More Programming Pearls》 编程珠玑II  
《Programming Pearls》 编程珠玑（第2版）

《Beginning Java Objects》 中文版：从概念到代码（第2版）  
《设计模式解析（第2版）》  
《敏捷软件开发：原则、模式与实践（C\#版）》  
《Java设计模式》  
《重构与模式》  
《UML面向对象建模与设计（第2版）》

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