Рефакторинг — как превратить ваш код в шедевр без лишних усилий

Рефакторинг – это неотъемлемая часть процесса разработки программного обеспечения, которая призвана сделать код более чистым, читаемым и поддерживаемым. В мире современных технологий, где разработка программ становится все более сложной и динамичной, понимание и применение принципов рефакторинга становятся критически важными навыками для программистов всех уровней.

В данной статье мы рассмотрим суть и назначение рефакторинга, его основные принципы и этапы проведения, а также ознакомимся с ключевыми терминами и техниками, используемыми в процессе улучшения кода. Рефакторинг – это не только инструмент для повышения качества кода, но и способ сделать разработку ПО более эффективной и продуктивной. Давайте погрузимся в мир рефакторинга и узнаем, как он может помочь нам стать более успешными программистами.

Общие сведения

Рефакторинг — это процесс улучшения существующего кода путем его изменения с целью сделать его более читаемым и поддерживаемым, не внося изменения в его функциональность. Основная цель рефакторинга — сделать код «красивым» и лаконичным, чтобы другие программисты могли легче понимать его структуру, функции и результаты работы. Вместо того чтобы оставить код в его первозданном, «нагроможденном» состоянии, рефакторинг позволяет разбить его на более понятные части, упростить логику и уменьшить количество потенциальных ошибок.

Мартин Фаулер определяет рефакторинг как контролируемую технику улучшения структуры существующего кода. Это включает в себя проведение серии мелких изменений, каждое из которых считается «слишком мелким, чтобы тратить на него время», но в совокупности они приводят к значительному улучшению кода. Рекомендуется проводить рефакторинг пошагово и сопровождать каждое изменение применением юнит-тестов для предотвращения появления ошибок. Многие опытные разработчики придерживаются этой практики, чтобы обеспечить надежность и качество кода на всех этапах его разработки и модификации.

Что не является рефакторингом

Рефакторинг — это определенный вид деятельности, который отличается от нескольких других процессов, часто путающихся с ним. Вот некоторые из этих процессов и почему они не являются рефакторингом:

Простое переписывание кода

Переписывание кода может быть полезным при создании нового программного обеспечения, но это не обязательно связано с улучшением существующего кода.

Дебаггинг

Дебаггинг фокусируется на поиске и исправлении ошибок, но его цель — обеспечить корректную работу программы, а не сделать код более читаемым или эффективным.

Улучшение функциональной составляющей ПО:

Это может включать в себя улучшение функциональности программы, но не обязательно улучшение структуры или читаемости кода. Цель здесь — удовлетворить потребности пользователей, а не разработчиков.

Оптимизация

Оптимизация фокусируется на улучшении производительности программы, и это может включать в себя изменения в коде, которые делают его более эффективным. Однако это не всегда связано с улучшением читаемости или структуры кода.

Ни одно из перечисленных выше действий не является рефакторингом, так как рефакторинг фокусируется исключительно на улучшении структуры существующего кода без изменения его функциональности. Эти процессы могут выполняться параллельно с рефакторингом, но они представляют собой разные аспекты разработки программного обеспечения.

Назначение

Рефакторинг имеет важное значение в разработке программного обеспечения по нескольким причинам:

• Улучшение читаемости кода. Рефакторинг позволяет сделать код более лаконичным и хорошо структурированным, что делает его более понятным для других разработчиков, работающих с ним. Это особенно полезно, когда проект развивается или передается другой команде.
• Соблюдение стилистики и критериев. Рефакторинг способствует соблюдению установленных стандартов кодирования и стилистики, что облегчает совместную работу разработчиков и поддерживает единообразие в проекте.
• Создание переиспользуемых компонентов. Путем выделения и улучшения отдельных частей кода рефакторинг может подготовить платформу для создания переиспользуемых модулей или библиотек, что повышает эффективность разработки.
• Облегчение поиска ошибок. Когда код структурирован логично и четко, проще выявлять и исправлять ошибки, особенно в больших проектах.
• Улучшение устойчивости и долгосрочной поддержки. Рефакторинг может увеличить структурную устойчивость проекта и сделать его более гибким для изменений и модификаций, продлевая срок его службы.

Таким образом, рефакторинг помогает создать более чистый, эффективный и устойчивый код, что в конечном итоге улучшает процесс разработки и облегчает жизнь как текущим, так и будущим разработчикам.

Когда не стоит использовать рефакторинг

Существуют ситуации, когда проведение рефакторинга не является необходимым:

• Перепись с нуля. В случае, когда код настолько запутан и нечитаем, что его рефакторинг кажется слишком сложным и затратным, иногда более разумным решением может быть переписать программу с нуля. Основным признаком такой необходимости может быть полная неработоспособность кода, когда ошибок так много, что их исправление не целесообразно.
• Близость завершения проекта. Если проект близок к завершению и осталось немного времени до срока окончания работ, проведение рефакторинга может быть отложено. В этом случае, рост производительности, достигаемый благодаря рефакторингу, может не успеть проявиться вовремя и не оправдает вложенные усилия.

Однако стоит отметить, что близость срока окончания работ — это единственный случай, когда рефакторинг можно отложить, и это связано с ограничением времени. Необходимость проведения рефакторинга обычно свидетельствует о проблемах в коде и его производительности, и важно уделять внимание этим аспектам для обеспечения качественной разработки.

Область применения

Существует несколько сценариев, которые указывают на необходимость проведения рефакторинга:

Сложности при добавлении новых функций

Если добавление даже небольших улучшений или новых функций в приложение становится проблемой для разработчиков, и сроки выполнения задач непропорционально увеличиваются из-за плохо структурированного кода, это является признаком необходимости рефакторинга.

Неясные сроки разработки

Если сроки для внесения новых функций постоянно размываются из-за необходимости анализа и понимания существующего кода, это также сигнал о необходимости улучшения кодовой базы.

Дублирование кода

Когда разработчикам приходится выполнять одни и те же задачи в разных частях кода вместо того, чтобы иметь возможность внести изменения в одном месте и получить автоматический эффект в других участках ПО, это указывает на неэффективность и нужду в рефакторинге.

Не соответствие стандартам оформления

Если код не соответствует установленным в компании стандартам оформления и не может быть использован для последующей разработки согласно заранее установленным требованиям, это также является поводом для рефакторинга.

Кроме того, могут существовать и более индивидуальные факторы, которые мотивируют команду программистов на проведение рефакторинга. Эти факторы могут зависеть от особенностей работы в конкретной компании и могут быть даже связаны с такими деталями, как форматирование кода.

На что направлен рефакторинг

Рефакторинг не имеет фиксированной или строгой структуры. Он предоставляет свободу для внесения любых изменений, которые улучшают читаемость кода. Однако, обычно в процессе рефакторинга сосредотачивают внимание на улучшении кода, который может быть классифицирован как «плохой».

Неиспользуемый код

Часто в коде остаются ненужные фрагменты, такие как неиспользуемые переменные или методы. В проекте могут оставаться ненужные части кода, которые не влияют на работу приложения, и их следует удалить, чтобы избежать лишней сложности и беспорядка. Современные редакторы кода, такие как VSCode, могут помочь в этом процессе.

Дубликаты

При долгой разработке сложного программного обеспечения есть вероятность создать повторяющиеся функции или переменные. Кроме того, в различных объектах может существовать идентичные методы, которые описаны отдельно для каждого объекта. В таких случаях рекомендуется вынести этот повторяющийся код в общий родительский класс или модуль, чтобы избежать дублирования и сделать код более управляемым и чистым.

Переменные и функции названы неадекватно

Программистам ставятся определенные требования по стилю написания кода, и одним из важных аспектов является дача осмысленных имен переменным и функциям. Это делается с целью обеспечить читаемость кода и понимание его функциональности без необходимости дополнительных пояснений. Важно избегать использования бессмысленных букв и случайных символов в именах, чтобы код был более понятным и поддерживаемым.

Избыточное количества текста в одном методе

Большое количество текста в одной функции или методе не является хорошей практикой. Вместо создания очень длинных и трудночитаемых функций или методов, лучше разбить их на более мелкие составные части. Например, если ваша функция содержит 70 строк кода, это может быть слишком много. То же самое применяется и к классам и другим объектам. Разделение кода на более небольшие блоки делает его более организованным и понятным для чтения и поддержки.

Избыточное количество комментариев

Если вам приходится добавлять множество комментариев для объяснения каждой строки кода, это может быть признаком проблемы в самом коде. Хороший код должен быть самодостаточным и понятным даже для программиста, который видит его впервые. Необходимость в избыточных комментариях и документации может свидетельствовать о недостаточной ясности и читаемости вашего кода.

Некорректно оформленные куски кода

Важно придерживаться определенных стандартов в оформлении кода, так как код имеет визуальные правила. Необходимо правильно расставлять пробелы в начале строки, оформлять вложенные компоненты и следовать стандартам написания функций и циклов.

Для упорядочивания и исправления таких проблем в коде, можно использовать специальные инструменты и плагины. Например, расширение ESLint поможет создавать читаемый код, который соответствует широко принятым стандартам. А плагин Prettier автоматически настроит форматирование кода, включая размещение запятых, пробелов и других элементов, чтобы код выглядел хорошо в любом текстовом редакторе.

Методы рефакторинга

Существует множество различных методик рефакторинга, предложенных разработчиками и специалистами в этой области. Однако, большинство из них сводятся к трем основным подходам:

• Инкапсуляция поля (Encapsulate Field) — создание геттеров и сеттеров для доступа к полю класса, обеспечивая контроль над его значениями.
• Выделение класса (Extract Class) — разделение класса на два или более класса для лучшей организации кода.
• Выделение интерфейса (Extract Interface) — создание интерфейса для абстракции набора методов, которые должны быть реализованы в классе.
• Выделение локальной переменной (Extract Local Variable) — создание отдельной переменной для улучшения читаемости кода.
• Выделение метода (Extract Method) — создание нового метода для выделения повторяющегося кода.
• Генерализация типа (Generalize Type) — замена конкретных типов более абстрактными, чтобы сделать код более гибким.
• Встраивание (Inline) — замена вызовов метода его фактическим содержимым, когда это более подходит.
• Введение фабрики (Introduce Factory) — создание фабричного метода или класса для управления созданием объектов.
• Введение параметра (Introduce Parameter) — добавление параметра в метод для передачи дополнительной информации.
• Подъём поля/метода (Pull Up) — перемещение поля или метода из подкласса в суперкласс для повторного использования.
• Спуск поля/метода (Push Down) — перемещение поля или метода из суперкласса в подкласс, чтобы сделать его более специфичным.
• Замена условного оператора полиморфизмом (Replace Conditional with Polymorphism) — замена длинных условных операторов полиморфными структурами для улучшения читаемости и поддержки.

Это лишь некоторые из методов рефакторинга, которые помогают улучшить структуру и читаемость кода, делая его более гибким и обслуживаемым. В этом разделе мы рассмотрим только три основные методики.

Red-Green-Refactor

Этот подход аналогичен командам «На старт, внимание, марш!» или «Пиши, тестируй, рефакторь». Сначала вы выбираете участок кода для рефакторинга, затем пишете юнит-тест, который проверяет текущее поведение кода, и только после этого приступаете к переписыванию кода. Этот метод обеспечивает более безопасный и предсказуемый процесс рефакторинга.

Абстракция

Этот метод используется для устранения дублирования кода. Разработчики создают абстрактные классы или другие высокоуровневые компоненты, чтобы вынести в них повторяющиеся методы и функциональность. Это позволяет сделать код более модульным и легко поддерживаемым.

Фрагментация

Этот метод заключается в изменении кода таким образом, чтобы увеличить количество компонентов, при этом делая сами компоненты более компактными. Это напоминает методики планирования задач, где цель — увеличить производительность за счет разделения задач на более мелкие и управляемые фрагменты.

Все эти методики призваны улучшить структуру и читаемость кода, сделать его более модульным и обеспечить легкость поддержки и дальнейшего развития.

Рефакторинг и проектирование

Рефакторинг имеет особое значение как дополнение к проектированию программного обеспечения. Если заранее уделять внимание архитектуре программы, это позволяет избежать дорогостоящей переработки в будущем. Некоторые считают, что проектирование является более важным этапом, в то время как программирование представляет собой более механический процесс. Программа, однако, сильно отличается от физического механизма, так как она более податлива и полностью связана с процессом обдумывания.

Существует точка зрения, согласно которой рефакторинг может заменить предварительное проектирование. В этом сценарии проектирование отсутствует полностью. Разработчики начинают сразу писать код, а затем с помощью рефакторинга придают ему нужную форму. Хотя такой подход может работать, его эффективность ограничена. Даже сторонники «экстремального программирования» обычно начинают с определения общей архитектуры системы и применяют различные идеи, прежде чем начнут писать код.

При использовании этого подхода акцент смещается. Предварительное проектирование сохраняется, но его цель не заключается в поиске единственно правильного решения. Вместо этого проектирование направлено на поиск приемлемого решения. По мере разработки и понимания задачи становится ясно, что наилучшее решение может отличаться от изначально принятого. Рефакторинг при этом позволяет внести изменения относительно легко и без излишних затрат.

Рефакторинг позволяет создавать более простые проекты, не утрачивая гибкость. Это делает процесс проектирования менее напряженным и более легким. Он также позволяет разработчикам создавать более простые решения, которые могут быть настроены для работы, и обеспечивает уверенность в возможности применения рефакторинга, если это понадобится. Следовательно, этот подход считается полезным инструментом для обеспечения качественной разработки и поддержания гибких и легко модифицируемых программ.

С рефакторингом также связан вопрос о его влиянии на производительность программы. Иногда внесение изменений в код для повышения его читаемости и модульности может привести к замедлению выполнения программы. Однако этот подход делает код более поддающимся настройке производительности, что позволяет оптимизировать его работу. Важно понимать, что создание быстрых программ не обязательно означает создание изначально оптимизированного кода; можно начать с простого решения и затем оптимизировать его, когда это станет необходимым.

Еще один подход основан на анализе производительности программы с использованием профайлера. Программа запускается под контролем профайлера, который определяет, где именно расходуется время и память. Этот анализ позволяет выявить узкие места производительности. Затем усилия сосредотачиваются именно на этих участках кода, и производится оптимизация. Такой подход более эффективен, так как позволяет сосредоточить усилия на реальных проблемах производительности, а не на всем коде в целом. Пошаговая модификация и проверка с помощью компиляции и профайлера помогают контролировать процесс оптимизации. Этот метод требует бдительности и последовательности, но позволяет добиться улучшения производительности, которое удовлетворяет потребностям пользователей.

Риски применения рефакторинга

Рефакторинг — это сложный процесс, который включает в себя изменения в рабочем коде, который уже выполняет определенные функции в производственной среде. Это означает, что существует риск недостаточно полного понимания кода, возможности что-то упустить или совершить ошибку при внесении изменений, что в конечном итоге может привести к появлению новых ошибок.

Чтобы минимизировать риски и избежать потенциальных проблем, есть несколько простых правил. Важно регулярно сохранять исходный код перед внесением каких-либо изменений, а также использовать систему контроля версий, чтобы иметь возможность вернуться к предыдущим версиям кода при необходимости.

Контрольные точки также могут быть полезными — это моменты, к которым можно вернуться, если что-то пойдет не так в процессе рефакторинга. Кроме того, необходимо уделять внимание тестированию, так как тесты могут помочь выявить проблемы и ошибки на ранних этапах разработки.

Опытные программисты могут проводить как общее тестирование всего кода, так и более детальное тестирование отдельных его частей для выявления багов. В крупных проектах этой задачей, как правило, занимаются специализированные тестировщики.

Заключение

В статье мы рассмотрели суть и назначение рефакторинга в разработке программного обеспечения. Этот подход представляет собой важный инструмент для улучшения качества кода, делая его более читаемым, поддерживаемым и гибким. Главной целью рефакторинга является улучшение структуры кода и устранение потенциальных проблем, что в свою очередь способствует повышению производительности и уменьшению рисков разработки.

Принципы этого подхода, такие как «не ухудшай код» и «делай маленькие шаги», помогают программистам проводить изменения безопасно и эффективно. Этот процесс включает в себя несколько этапов, начиная от анализа и выбора подходящего рефакторинга и заканчивая тестированием и внедрением изменений. Сопутствующие термины, такие как инкапсуляция поля, выделение класса и введение параметра, предоставляют конкретные методы и техники, которые программисты могут использовать для улучшения кода.

Важно отметить, что этот подход — это неотъемлемая часть разработки программного обеспечения, которая способствует его эволюции и поддержанию в актуальном состоянии. Правильно проведенный рефакторинг позволяет уменьшить технический долг, облегчить совместную работу команды разработчиков и создать более надежное и эффективное программное решение.