軟件設(shè)計(jì)，那些你不知道的事-創(chuàng)新互聯(lián)

代碼質(zhì)量和產(chǎn)出是衡量一個(gè)程序員是否優(yōu)秀最直接的標(biāo)準(zhǔn)。如何提高代碼質(zhì)量和產(chǎn)出？這就要從軟件重構(gòu)和review入手。市面上有很多關(guān)于重構(gòu)和review的書籍，但是看完之后，代碼能力并不能立竿見影顯著提升，只能幫助我們解決表面的bug和規(guī)范點(diǎn)，無法幫助我們發(fā)現(xiàn)更深層次的設(shè)計(jì)問題。

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從設(shè)計(jì)角度來考慮review，識別代碼壞味道可以可以有效減少技術(shù)債務(wù)。技術(shù)債務(wù)是指有意或無意的做出錯(cuò)誤的或非最優(yōu)的設(shè)計(jì)決策所引發(fā)的債務(wù)。債務(wù)越積越多，最后只能重新徹底重構(gòu)項(xiàng)目才能解決問題，這也叫做技術(shù)破產(chǎn)。如何解決技術(shù)債務(wù)問題，就要從根源上明確引起技術(shù)債務(wù)的重要的原因——設(shè)計(jì)壞味和重構(gòu)認(rèn)識不足。

首先要明確軟件設(shè)計(jì)原則

• 抽象原則：通過精簡和概括來簡化實(shí)體：精簡指的是刪除不必要的細(xì)節(jié)，概括是找出并定義重要的通用特征。

• 非循環(huán)依賴原則：包之間的關(guān)系不可形成循環(huán)。

• 不自我重復(fù)原則：在詳細(xì)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)實(shí)體和代碼和重復(fù)可能表現(xiàn)為類型名重復(fù)和實(shí)現(xiàn)重復(fù)。

• 封裝原則：通過隱藏抽象的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和隱藏變化等方法實(shí)現(xiàn)關(guān)注點(diǎn)分離和信息隱藏。

• 信息隱藏原則：找出棘手或可能變化的設(shè)計(jì)決策，并創(chuàng)建合適的模塊或類型來對其他模塊或類型隱藏這些決策。

• 保持簡單原則：簡潔是軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)，應(yīng)避免引入不必要的復(fù)雜性。

• 里氏替換原則：所有的子類型都必須至少提供超類型承諾的行為且對每個(gè)超類型的引用都可替換成子類型實(shí)例。

• 層次接口原則：使用分類、概括、替換、排序等方法以層次方式組織對抽象。

• 模塊化原則：通過集中和分解等手法創(chuàng)建高內(nèi)聚、低耦合的抽象。

• 開閉原則：類型應(yīng)對擴(kuò)展開放，對修改關(guān)閉。具體是模塊應(yīng)該能夠在不修改代碼情況下支持新需求。

• 單一職責(zé)原則：絕不應(yīng)有多個(gè)導(dǎo)致類需要修改的原因，如修改一個(gè)成員可能影響類的其他不相關(guān)職責(zé)，導(dǎo)致類難以維護(hù)。

• 變化封裝原則：倡導(dǎo)一種信息隱藏方式，建議將可能發(fā)生變化的概念封裝起來。很多設(shè)計(jì)模式都體現(xiàn)了這種設(shè)計(jì)原則，如策略模式、橋梁模式、觀察者模式。

我們從設(shè)計(jì)的角度來看代碼時(shí)，要遵循六要素：

了解完設(shè)計(jì)原則和六要素后，我們再來看設(shè)計(jì)壞味。

本文中每種壞味我們只選其中一例做具體說明。

抽象型壞味

抽象原則倡導(dǎo)通過精簡和概括來簡化實(shí)體：精簡指的是刪除不必要的細(xì)節(jié)，而概括指的是找出并定義通過的重要特征。交通標(biāo)志是用于交流的抽象示例，而數(shù)字符號和編程語言是用于解決問題的抽象示例。

缺失抽象

使用一系列數(shù)據(jù)或者編碼字符串，而不創(chuàng)建類或者接口時(shí)會產(chǎn)生這種壞味

1. 概念

• 應(yīng)用抽象原則的一種實(shí)現(xiàn)手法是創(chuàng)建概念邊界清晰，身份唯一的實(shí)體。由于沒有創(chuàng)建抽象來表示實(shí)體，而是使用基本數(shù)據(jù)類型或編碼字符串等原始數(shù)據(jù)來表示它，這違反了抽象原則，將這種壞味稱為缺失抽象(Missing Abstraction)。不必要的抽象也違反了模塊化原則。

1. 潛在原因

• 未做重復(fù)的設(shè)計(jì)分析

• 未重構(gòu)

• 錯(cuò)誤的將重點(diǎn)放在細(xì)微的性能改善上

1. 示例

• 在JDK1.0中方法printStackTrace()以字符串的方式將棧跟蹤打印到標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流。

• 在需要以編程方式訪問棧跟蹤元素的客戶程序中，必須要編程代碼來獲取數(shù)據(jù)，如行號等，由于客戶程度依賴這種字符串格式，JDK設(shè)計(jì)人員只能在后續(xù)版本中兼容這種格式了。

重構(gòu)建議：從Jdk1.4起對JAVA的API進(jìn)行了改進(jìn)，StackTraceElement類就是原來設(shè)計(jì)中缺失的對象。

1. 別名

• 基本類型偏執(zhí)：使用基本類型對日期、金額進(jìn)行編碼，而不創(chuàng)建類時(shí)，將引發(fā)這種壞味。

• 數(shù)據(jù)泥團(tuán)：在很多地方同事使用一系列數(shù)據(jù)項(xiàng)，而不創(chuàng)建類時(shí)，將引發(fā)這種壞味。

1. 現(xiàn)實(shí)考慮

• 避免過度設(shè)計(jì):有時(shí)候，實(shí)體只是數(shù)據(jù)元素，沒有任何相關(guān)聯(lián)的行為。這種情況下使用類或者接口來表示它們可能導(dǎo)致過度設(shè)計(jì)。

封裝型壞味

封裝原則倡導(dǎo)通過隱藏抽象的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和隱藏變化等手法實(shí)現(xiàn)關(guān)注的分離和信息隱藏。比如開車必須知道發(fā)動機(jī)原理嗎？

不充分的封裝

對于抽象的一個(gè)或多個(gè)成員，聲明的訪問權(quán)限超過了實(shí)際需求時(shí)，將導(dǎo)致這種壞味。例如，將字段聲明為公有的類就存在「不充分封裝」壞味。

1. 概念

• 封裝的原則是將接口和實(shí)現(xiàn)分離，以便能獨(dú)立修改。這種關(guān)注點(diǎn)分離，讓客戶程序只依賴抽象的接口，而對它們隱藏具體實(shí)現(xiàn)。修改實(shí)現(xiàn)不影響客戶程序。對抽象的內(nèi)部隱藏的不充分稱為不充分的封裝（Deficient Encapsulation）。

1. 潛在原因

• 為方便測試

• 在面向?qū)ο笾胁捎眠^程思維

• 快速交付

1. 示例

• 來看看java.lang.System，in、out、err都被聲明成final，但可以通過java.lang.System的setIn、setOut、setErr分別賦值。任何代碼都能很方便的使用它們，比如System.out.println();

• PrintStream是java 1.0就有的，只支持8位的ASCII值，Java1.1出的PrintWriter支持Unicode，然而就是因?yàn)閼?yīng)用程序都能直接使用PrintStream來訪問PrintStream的方法，根本不能摒棄PrintStream類。

1. 重構(gòu)建議：Java 1.6引入了java.io.Console類，他提供了用于訪問基于字符的控制臺的方法。reader()、writer()來獲取Console相關(guān)的Writer和Reader對象。

2. 別名

• 可隱藏的公有屬性、方法

• 未封裝的類

• 包含未參數(shù)化方法的類

1. 現(xiàn)實(shí)考慮

• 嵌套或匿名類中過于寬松的訪問性

• 性能考慮：比如前面說的java.lang.System

模塊化壞味

模塊化原則倡導(dǎo)利用集中和分解等手法創(chuàng)建高內(nèi)聚、低耦合的抽象。

拆散的模塊化

應(yīng)集中放在一個(gè)抽象中的數(shù)據(jù)和方法分散在多個(gè)抽象中時(shí)，將導(dǎo)致這種壞味。表現(xiàn)為類被用作數(shù)據(jù)容器沒有任何方法、類的方法更多的被其他類的成員調(diào)用。

1. 概念
   一種重要的模塊化實(shí)現(xiàn)手法是「將相關(guān)的數(shù)據(jù)和方法集中在一起」。如果抽象中只包含數(shù)據(jù)成員，而操作這些數(shù)據(jù)成員的方法位于其他抽象中，它就違反了這種實(shí)現(xiàn)手法，存在「拆散的模塊化」壞味。稱為拆散的模塊化(Broken Modularization)。

2. 潛在原因

• 以過程思維使用面向?qū)ο笳Z言

• 不熟悉既有設(shè)計(jì)

1. 重構(gòu)建議
   對于包含大量數(shù)據(jù)類的過程型設(shè)計(jì)，可采用重構(gòu)手法“將過程型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為對象”。

2. 別名

• 被動地存儲數(shù)據(jù)的類

• 數(shù)據(jù)類

• 數(shù)據(jù)記錄

• 記錄類

• 數(shù)據(jù)容器

• 錯(cuò)位的操作

• 依戀情結(jié)

• 錯(cuò)位的控制

1. 現(xiàn)實(shí)考慮

• 自動生成的代碼

• 數(shù)據(jù)傳輸對象

• 層次型壞味

• 層次結(jié)構(gòu)原則倡導(dǎo)采用分類、歸并、替換和排序等手法以層次方式組織抽象。比如地球上的870萬種生物。

缺失的層次結(jié)構(gòu)

代碼片段使用條件邏輯來顯式管理行為變化，而原本可以創(chuàng)建一個(gè)層次目錄，并使用它來封裝這些變化，會產(chǎn)生這種壞味

1. 概念

• 基于類型碼的switch語句(或串接的if-else語句)是最著名的設(shè)計(jì)壞味之一。

• 使用類型碼來處理行為變化表明沒有進(jìn)行有意義的分類，導(dǎo)致設(shè)計(jì)中缺少相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)。稱為缺失層次結(jié)構(gòu)(Missing Hierarchy)。

1. 潛在原因

• 錯(cuò)誤的采用過于簡單的設(shè)計(jì)

• 過程型設(shè)計(jì)思維

• 忽視了繼承也是一種設(shè)計(jì)手法

1. 示例

• 串接的if else語句顯示的檢查類型AbstractButton，JToolBar和JTextCompont并在各種條件下調(diào)用方法getMargin()，這種造成的情況是將來可能在代碼中的其他地方也會出現(xiàn)。

1. 重構(gòu)建議

• 如果條件檢查中的多個(gè)實(shí)現(xiàn)調(diào)用方法相同，可引入相關(guān)的接口來抽象共同的協(xié)議。

• 如果代碼中包含可轉(zhuǎn)換為類的條件語句，可采用重構(gòu)手法“提取層次結(jié)構(gòu)”來創(chuàng)建一個(gè)類層次結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)類都表示條件檢查中的一種情形。

1. 別名

• 標(biāo)記類

• 繼承缺位

• 緊縮的類型層次結(jié)構(gòu)

• 內(nèi)嵌功能

1. 現(xiàn)實(shí)考慮

• 與外部交互

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文章出自：http://muchs.cn/article40/dpidho.html

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