关于重构

• 重构代码对一个工程师能力的要求，要比单纯写代码高得多。重构需要你能洞察出代码存在的坏味道或者设计上的不足，并且能合理、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。
• 很多工程师对为什么要重构、到底重构什么、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、全局性的认识，面对一堆烂代码，没有重构技巧的指导，只能想到哪改到哪，并不能全面地改善代码质量。
• 为了让大家对重构有个清晰的认识，对于这部分知识，接下来会用六篇文章来阐述，主要包含以下几个方面：
  • 对重构概括性的介绍，包括重构的目的（why）、对象（what）、时机（when）、方法（how）；
  • 保证重构不出错的手段，这里我会重点讲解单元测试和代码的可测试性；
  • 不同规模的重构，重点讲解大规模高层次重构（比如系统、模块、代码结构、类与类之间的交互等的重构）和小规模低层次重构（类、函数、变量等的重构）

重构的目的：为什么要重构（why）？

• 虽然对于你来说，重构这个词可能不需要过多解释，这里还是简单来看一下，大师是怎么描述它的。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。”
• 实际上，当讲到重构的时候，很多书籍都会引用这个定义。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”。我们可以把重构理解为，在保持功能不变的前提下，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。
• 那为什么要重构？
  • 首先，重构是时刻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，项目的维护成本已经高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，就像优秀的公司和产品也都是迭代出来的。我们无法 100% 遇见未来的需求，也没有足够的精力、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的设计，做到有的放矢。
• 重构对一个工程师本身技术的成长也有重要的意义
  • 重构实际上是对我们学习的经典设计思想、设计原则、设计模式、编程规范的一种应用。重构实际上就是将这些理论知识，应用到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。除此之外，平时堆砌业务逻辑，你可能总觉得没啥成长，而将一个比较烂的代码重构成一个比较好的代码，会让你很有成就感。
  • 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”，这句话的意思是说，初级工程师在已有代码框架下修改 bug、修改添加功能代码；高级工程师从零开始设计代码结构、搭建代码框架；而资深工程师为代码质量负责，需要发觉代码存在的问题，重构代码，时刻保证代码质量处于一个可控的状态（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（以下简称为“大型重构”）和小规模低层次的重构（以下简称为“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、类与类之间的关系等的重构，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，耗时会比较长，引入 bug 的风险也会相对比较大。
• 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我们能后面要讲到的编码规范。这类重构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。你只需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）？

• 搞清楚了为什么重构，到底重构什么，我们再来看一下，什么时候重构？是代码烂到一定程度之后才去重构吗？当然不是。因为当代码真的烂到出现“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。
• 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，重构很难做得彻底，最后又搞出来一个“四不像的怪物”，这就更麻烦了！所以，寄希望于在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，我们必须探索一条可持续、可演进的方式。
• 提倡的重构策略是持续重构，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，主动去重构一下。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、Code Review 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。
• 尽管我们说重构能力很重要，但持续重构意识更重要。我们要正确地看待代码质量和重构这件事情。技术在更新、需求在变化、人员在流动，代码质量总会在下降，代码总会存在不完美，重构就会持续在进行。时刻具有持续重构意识，才能避免开发初期就过度设计，避免代码维护的过程中质量的下降。而那些看到别人代码有点瑕疵就一顿乱骂，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）？

• 按照重构的规模，重构可以笼统地分为大型重构和小型重构。对于这两种不同规模的重构，我们要区别对待。
• 对于大型重构来说，因为涉及的模块、代码会比较多，如果项目代码质量又比较差，耦合比较严重，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。
• 在进行大型重构的时候，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到的代码范围，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渡代码。只有这样，我们才能让每一阶段的重构都不至于耗时太长（最好一天就能完成），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。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，随时都可以去做。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。

小结

• 本文比较偏理论、偏思想教育，主要还是让大家对重构有个正确的、全局性的认知，建立持续重构意识。这可能比教会你一些重构技巧更重要，因为很多技术问题本身就不是单纯靠技术来解决的，更重要的是要有这种认知和意识。
• 对于项目来言，重构可以保持代码质量持续处于一个可控状态，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、原则、模式、编程规范等理论知识的练兵场。
• 我们一定要建立持续重构意识，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。
• 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。