重构改善既有代码的设计

一、代码的可读性与可维护性

在软件开发过程中，重构既有的代码是一个不可避免的环节。不论是代码的可读性还是可维护性，都会对软件的质量产生深远的影响。如果代码难以理解和修改，就会增加开发难度和成本，并且增加更新和维护的风险。因此，我们需要致力于提高代码的可读性和可维护性。

代码的可读性是指代码的易懂程度，通常由代码的结构、命名、注释和文档等因素来决定。如果代码的结构合理、命名恰当、注释充分、文档详尽，就能高效地传递信息，便于其他团队成员理解和使用。同时，这也能够降低代码的耦合性和复杂度，促进代码的复用和拓展。

代码的可维护性是指代码的易修改性，通常由代码的灵活性、可扩展性、可测试性和适应性等因素来决定。如果代码易于修改、扩展、测试和适应新需求，就能够提高软件的生产力和质量。因此，在重构既有代码时，我们需要优先关注代码的可读性和可维护性。

二、代码的优化与重构

在面对既有代码的重构时，需要先进行代码的优化和集成。代码的优化可以提高代码的执行效率和性能，通常有以下几种方式：

1、缓存变量：将经常使用的变量缓存到本地，减少每次访问变量的时间。

// 未缓存变量
for(int i = 0; i < array.length; i++){
    System.out.println(array[i]);
}

// 缓存变量
int length = array.length;
for(int i = 0; i < length; i++){
    System.out.println(array[i]);
}

2、循环展开：多次重复执行循环中的相同代码时，可以将这些代码复制到循环外。

// 未循环展开
for(int i = 0; i < 10; i++){
    System.out.println(i);
}

// 循环展开
System.out.println(0);
System.out.println(1);
System.out.println(2);
System.out.println(3);
System.out.println(4);
System.out.println(5);
System.out.println(6);
System.out.println(7);
System.out.println(8);
System.out.println(9);

3、避免重复计算：提取出代码中重复出现的计算式，避免重复计算。

// 未避免重复计算
for(int i = 0; i < array.length; i++){
    int result = array[i] * array[i];
    System.out.println(result);
}

// 避免重复计算
for(int i = 0; i < array.length; i++){
    int num = array[i];
    int result = num * num;
    System.out.println(result);
}

代码的重构是指改善既有代码设计的过程，以解决代码的复杂度和耦合性问题。重构的过程需要保证代码的可读性、可维护性和可测试性，并且不改变代码的功能和行为。重构通常有以下几种方式：

1、提取方法：将代码中的重复部分提取出来，封装成独立的方法。

// 重复代码
for(int i = 0; i < array.length; i++){
    int num = array[i];
    System.out.println("num is " + num);
    System.out.println("num * 2 is " + num * 2);
    System.out.println("num ^ 2 is " + num * num);
}

// 提取方法
public void printNum(int num){
    System.out.println("num is " + num);
    System.out.println("num * 2 is " + num * 2);
    System.out.println("num ^ 2 is " + num * num);
}

for(int i = 0; i < array.length; i++){
    printNum(array[i]);
}

2、合并方法：将相似且功能相同的方法合并成一个。

// 相似且功能相同的方法
public void printA(int num){
    System.out.println("num is " + num);
    System.out.println("num * 2 is " + num * 2);
    System.out.println("num ^ 2 is " + num * num);
}

public void printB(int num){
    System.out.println("num is " + num);
    System.out.println("num * 2 is " + num * 2);
    System.out.println("num ^ 2 is " + num * num);
}

// 合并方法
public void printNum(int num){
    System.out.println("num is " + num);
    System.out.println("num * 2 is " + num * 2);
    System.out.println("num ^ 2 is " + num * num);
}

public void printA(int num){
    printNum(num);
}

public void printB(int num){
    printNum(num);
}

3、重构类层次结构：通过提取超类或子类，将类层次结构抽象出来。

// 未重构类层次结构
public class Animal{
    public void move(){
        System.out.println("Moving...");
    }
}

public class Dog extends Animal{
    public void bark(){
        System.out.println("Barking...");
    }
}

public class Fish extends Animal{
    public void swim(){
        System.out.println("Swimming...");
    }
}

// 重构类层次结构
public abstract class Animal{
    public abstract void move();
}

public class Dog extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("Moving...");
    }

    public void bark(){
        System.out.println("Barking...");
    }
}

public class Fish extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("Moving...");
    }

    public void swim(){
        System.out.println("Swimming...");
    }
}

三、代码的单元测试与重构

代码的单元测试是指对软件的最小可测试单元进行的测试。单元测试可以有效地测试代码的正确性和稳定性，同时也是代码重构的重要手段。单元测试的流程一般如下：

1、编写测试用例：根据要测试的代码逻辑，编写对应的测试用例。

2、运行测试用例：运行测试用例进行测试，检查输出结果是否与预期相同。

3、修改代码：如果测试过程中发现错误，将代码进行适当修改。

4、重新运行测试用例：运行修改后的测试用例进行测试。

重构代码时，需要同时进行单元测试，以保证代码的正确性。重构的过程需要保证代码的可读性、可维护性和可测试性，并且在修改代码时，需要及时修改相应的测试用例。

四、代码的文档化与重构

在重构既有代码时，需要撰写文档，以使得其他开发人员能够更加容易地理解代码。代码的文档化应当包含以下内容：

1、代码的使用方法：说明代码的输入参数、返回值以及调用过程。

2、代码的异常处理：说明可能出现的异常情况以及如何处理。

3、代码的修改历史：记录代码的修改历史，以便追溯代码的演进过程。

重构代码时，需要及时更新代码的文档，并且保证文档的完整性和可读性。

五、总结

重构既有代码是软件开发过程中不可避免的一个环节。优秀的代码需要具备可读性和可维护性，同时也需要进行优化和重构，以提高代码的效率和性能。在重构过程中，需要关注代码的单元测试和文档化，以保证代码的正确性和易用性。