如何实施代码重构？

阅读《重构》的笔记献上。

重构的定义

重构是在不改变软件可观察行为的前提下改善其内部结构。

重构的节奏

以微小的步伐修改程序。如果你犯下错误，很容易便可发现它。

• 一个方法里面，不应该有很多的代码，我们可以通过分解后重组。
• 好的代码应该清楚的表达出自己的功能，变量名称是代码清晰的关键。
• 尽量减少临时变量，大量参数被传来传去，很容易跟丢，可读性差。
• 提炼出逻辑代码，以便功能复用。

重构（名词）：对软件内部结构的一种调整，目的是在不改变软件可观察行为的前提下，提高其可理解性，降低其修改成本。
重构（动词）：使用一系列重构首发，在不改变软件可观察行为的前提下，调整其结构。

为何重构？

• 重构改进软件设计
• 重构是软件更容易理解
• 重构帮助找到bug
• 重构提高编程速度

何时重构？

几乎任何情况下我都反对专门拔出时间进行重构。在我看来重构本来就不是一件应该特别拨出时间做的事情，重构应该随时随地的进行。你不应该为重构而重构，你之所以重构，是因为你想做别的什么事，而重构可以帮助你把那些事做好。

三次法则

第一次做某件事只管去做，第二次做类似的事情会有反感，第三次再做类似的事，你就应该重构。
事不过三，三则重构。

• 添加功能时重构
• 修补错误时重构
• 复审代码时重构

为什么重构有用？

难以修改的程序

• 难以阅读的
• 逻辑重复的
• 添加新行为需要修改已有代码的
• 带复杂条件逻辑的

好的程序

• 容易阅读
• 所有逻辑都只是在唯一地点指定
• 新的改动不会危及现有行为
• 尽可能简单表达条件逻辑

重构是这样一个过程：它在一个目前可运行的程序上进行，在不改变程序行为的前提下使其具备上述美好性质，使我们能够继续保持高速开发，从而新增程序的价值。

何时不该重构？

• 无法稳定运行直接重写不用重构
• 项目以及接近最后期限，不应该重构，虽然重构能够提高生产力，但是你没有足够的时间，通常标示你其实早该进行重构了。

代码的坏味道

• Duplicated Code 重复代码
• Long Method 过长函数
• Large Class 过大的类
• Long Parameter List 过长参数列
• Divergent Change 发散式变化
• Shotgun Surgery 散弹式修改
• Feature Envy 依恋情结 （Strategy\Visitor）
• Data Clumps 数据泥团
• Primitive Obsession 基本类型偏执
• Switch Statements switch惊悚现身 （使用多态性替换）
• Parallel Inheritance Hierarchies 平行继承体系
• Lazy Class 冗赘类
• Speculative Generality 夸夸其谈未来性
• Temporary Field 令人迷惑的暂时字段
• Message Chains 过渡耦合的消息链
• Middle Man 中间人
• Inappropriate Intimacy 狎昵关系
• Alternative Classes with Different Interfaces 异曲同工的类
• Incomplete Library Class 不完美的库类
• Data Class 纯稚的数据类
• Refused Bequest 被拒绝的遗赠
• Comments 过多的注释

当你感觉需要撰写注释时，请先尝试重构，试着让所有注释变得多余。

构建测试体系

• 确保所有测试都完全自动化，让他们检查自己的测试结果。
• 一套测试就是一个强大的bug侦察器，能够大大缩减查找bug所需要的时间。
• 频繁地运行测试。每次编译请把测试也考虑进去—— 每天至少执行每个测试一次。
• 每当你收到bug报告，请先写一个单元测试来暴露这个bug。
• 编写未完善的测试并执行，好过对完美测试的无尽等待。
• 考虑可能出错的边界条件，把测试火力集中在那儿。
• 当事情被认为应该会出错时，别忘了检查是否抛出了预期的异常。
• 不要因为测试无法捕捉所有bug就不写测试，因为测试可以捕捉到大多数的bug。

重构列表

重构记录格式

• 名称
• 概要
  • 描述解决的问题
  • 描述要做的事情
  • 速写图展示重构前和重构后的示例
• 动机
• 做法
• 范例

重构的基本技巧—小步前进、频繁测试

模式和重构之间有着一种与生俱来的关系。模式是你希望到达的目标，重构则是到达之路。

重新组织函数

• Extract Method 提炼函数
  • 你有一段代码可以被组织在一起并独立出来。将这段代码放进一个独立函数中，并让函数名称解释该函数的用途。
• Inline Method 内联函数
  • 一个函数，其本体应该与其名称同样清楚易懂。在函数调用点插入函数本体，然后移除该函数。
• Inline Temp 内联临时变量
  • 你有一个临时变量，只被一个简单表达式赋值一次，而它妨碍了其他重构方法。将所有对该变量的引用动作，替换为对它赋值的那个表达式本身。
• Replace Temp with Query 已查询取代临时变量
  • 你的程序以一个临时变量(temp)保存某一个表达式的运算结果。将这个表达式提炼到一个独立函数(query查询式)中。将这个临时变量的所有被引用点替换为对新函数的调用。新函数可被其他函数使用。
• Introduce Explaining Variable 引入解释性变量
  • 你有一个复杂的表达式。将该复杂表达式(或其中一部分)的结果放进一个临时变量，以此变量名称来解释表达式用途。
• Split Temporary Variable 分解临时变量
  • 你的程序有某个临时变量被赋值超过一次，它既不是循环变量，也不是一个集用临时变量(collecting temporary variable)。针对每次赋值，创造一个独立。对应的临时变量。
• Remove Assignments to Parameters 移除对参数的赋值
  • 你的代码对一个参数进行赋值动作。以一个临时变量取代该参数的位置。
• Replace Method with Method Object 以函数对象取代函数
  • 你有一个大型函数，其中对局部变量的使用，使你无法采用Extract Method。将这个函数放在一个独立的对象中，如此一来局部变量就变成了对象内的值域，然后你可以在同一个对象中将这个大型函数分解为数个小型函数。
• Substitute Algorithm 替换算法
  • 你想要把某个算法替换为另一个更清晰的算法。将函数本体替换为另一个算法。

在对象之间搬移特性

• Move Method 搬移函数
  • 你的程序中，有个函数与其所驻class之外的另一个class进行更多交流：调用后者，或被后者调用。在函数最常引用的class中建立一个有着类似行为的新函数。将旧函数变成一个单纯的委托函数，或是将旧函数完全移除。
• Extract Class 提炼类
  • 你的程序中，某个field(值域)被所驻class之外的另一个class更多地用到。在target class 建立一个new field ,修改source field 的所有用户，令它们改用new field.
• Inline Class 将类内敛化
  • 某个class做了应该由两个classes做的事情。建立一个新的class，将相关的值域和函数从就class搬移到新class。
• Hide Delegate 隐藏委托类
  • 客户直接调用其server object(服务对象)的delegate class。在sever端（某个class）建立客户所需要的所有函数，用以隐藏委托关系。
• Remove Middle Man 移除中间人
  • 某个class做了过多的简单委托(simple delegation).让客户直接调用delegate(受托类)。
• Introduce Foreign Method 引入外加函数
  • 你所使用的server class 需要一个额外函数，但你无法修改这个class。在client class 中建立一个函数，并以一个server class实体作为第一引数(argument)。
• Introduce Local Extension 引入本地扩展
  • 你所使用的server class 需要一些额外函数，但你无法修改这个class。建立一个新class，使它包含这些额外函数。让这个扩展品成为source class的subclass(子类)或(wrapper)外覆类。

重新组织数据

• Self Encapsulate Field 自封装字段
  • 你直接访问一个值域(field)，但与值域直接的耦合关系变得逐渐变得笨拙。为这个值域建立取值/设值函数，并且只有这些函数来访问值域。
• Replace Data Value with Object 以对象取代数据值
  • 你有一笔数据项(data item),需要额外的数据和行为。将这笔数据项变成一个对象。
• Change Value to Reference 将值对象改成引用对象
  • 你有一个class，衍生出许多相等视图(equal instance),你希望将它们替换为单元对象。将这个 value object（实值对象）变成一个reference object（引用对象）。
• Change Reference to Value 将引用对象改成值对象 （equals hashCode）
  • 你有一个reference object(引用对象)，很小且不可变，而且不易管理。将他变成一个value object(实值对象)。

• Replace Array with Object 以对象取代数组

  • 你有一个数组(array),其中的元素个各自代表不同的东西，以对象替换数组。对于数组中的每个元素，以一个值域表示之。

• Duplicate Observed Data 复制“被监听数据”

  • 　你有一些domain data 置身GUI控件中，而domain method 需要访问之。即那个该笔数据拷贝到以到domain object。建立一个observer模式，用以对domain object和GUI object 内的重复数据进行同步控制(sync).

• Change Unidirectional Association to Bidirectional 将单向关联改为双向关联

  • 两个classes都需要使用对方特性，但其间只有一条单向连接。添加一个反向指针，并使修改函数能够同时更新两条连接。

• Change Bidirectional Association to Unidirectional 将双向关联改成单向关联

  • 两个classes之间有双向关联，但其中一个class如今不再需要另一个class的特性。去除不必要的关联(association)。

• Replace Magic Number with Symbolic Constant 以字面常量取代魔法数

  • 你有一个字面值，带有特别的含义。创造一个常量，根据其意义为它命名，并将上述的字面数值替换为这个常量。

• Encapsulate Field 封装字段

  • 你的class存在一个public值域。将它声明为private,并提供相应的访问函数。

• Encapsulate Collection 封装集合

  • 　有个函数返回一个群集(collection)。放这个函数返回该群集的一个只读映件，并在这个class中提供添加移除群集元素的函数。

• Replace Record with Data Class 以数据类取代记录

  • 你需要面对传统编程环境中的record structure（记录结构）。为该record（记录）创建一个哑数据对象（dumb data object）。

• Replace Type Code with Class 以类取代类型码

  • 　class之中有一个数值别码，但他并不影响class的行为。以一个新的class替换数值型别码。
• Replace Type Code with Subclasses 以子类取代类型码 （多态机制）
  • 　你有一个不可变的type code，它会影响class的行为。以一个subclass取代这个type code。
• Replace Type Code with State/Strategy 以State/Strategy取代类型码
  • 你有一个type code,它会影响class 的行为，但你无法使用subclassing。以state object取代type code.
• Replace Subclass with Fields 以字段取代子类
  • 你的各个subclasses的唯一差别只在返回常量数据的函数身上。修改这些函数，使他们返回superclass中的某个(新增)值域，然后销毁sublcasses。

简化条件表达式

• Decompose Conditional 分解条件表达式
  • 你有一个复杂的条件语句。从if、then、else三个段落中分别提出独立函数。
• Consolidate Conditional Expression 合并条件表达式
  • 　你有一系列条件测试，都得到相同结果。将这些测试合并为一个条件式，并将这个条件式提炼成为一个独立函数。
• Consolidate Duplicate Conditional Fragments 合并重复的条件片段
  • 在条件式的每一个分支上着相同的代码。将这个段重复代码搬移到条件式之外。
• Remove Control Flag 移除控制标记 （break/continue/return）
  • 在一系列布尔表达式中，某个变量带有控制标记的作用，以break语句或return语句取代控制标记。
• Replace Nested Conditional with Guard Clauses 以卫语句取代嵌套条件表达式 （单独判断被称为“卫语句”）
  • 函数中的条件逻辑使人难以看清正常的执行路径。使用卫语句表现所有特殊的情况。卫语句就是把复杂的条件表达式拆分成多个条件表达式，比如一个很复杂的表达式，嵌套了好几层的if - then-else语句，转换为多个if语句，实现它的逻辑，这多条的if语句就是卫语句
• Replace Conditional with Polymorphism 以多态取代条件表达式
  • 你手上有个条件式，它根据对象型别的不同而选择不同的行为。将这个条件式的每个分支放进一个subclass内的覆写函数中，然后将原始函数声明为抽象函数。
• Introduce Null Object 引入Null对象
  • 你需要再三检查某个是否为null value。将null value(无效值)替换为null object(无效物)
• Introduce Assertion 引入断言
  • 某一段代码需要对程序状态做出某种假设。以assertion(断言)明确表现这种假设。

简化函数调用

• Rename Method 函数改名
  • 函数的名称未能揭示函数的用途，修改函数名称。
• Add Parameter 添加参数
  • 某个函数需要从调用端得到更多信息。为此函数添加一个对象参数，让该对象带进函数所需信息。
• Remove Parameter 移除参数
  • 函数本体不再需要某个参数，将该参数去除。
• Separate Query from Modifier 讲查询函数和修改函数分离
  • 某个函数即返回函数对象状态值，又修改对象状态。将来两个不同的函数，其中一个负责查询，另一个负责修改。
• Parameterize Method 令函数携带参数
  • 若干函数做了类似的工作，但在函数本体中却包含了不同的值。建立单一函数，以参数表达那些不同的值。
• Replace Parameter with Explicit Methods 以明确函数取代参数
  • 你有一个函数，其内完全取决于参数值而采取不同反应。针对该参数的每一个可能值，建立一个独立函数。
• Preserve Whole Object 保持对象完整
  • 　你从某个对象中取出某个值，将它们作为某一次函数调用的参数。该引用（传递）整个对象。
• Replace Parameter with Methods 以函数取代参数
  • 对象调用某个函数，并将所得结果作为参数，传递给另一个函数。而接受该参数的函数也可以调用前一个函数。让参数接受者去除该项参数，并直接调用前一个函数。
• Introduce Parameter Object 引入参数对象
  • 某个参数总是很自然地同时出现。以一个对象取代这些参数。
• Remove Setting Method 移除设置函数
  • 你的class中的某个值域，应该在对象初创时被设值，然后就不再改变。去掉该值域的所有设置函数。
• Hide Method 隐藏函数
  • 有一个函数，从来没有被其他任何class用到。将这个函数改为private。
• Replace Constructor with Factory Method 以工厂函数取代构造函数
  • 你希望在创建对象时不仅仅是对它做简单的构建工作，将construcotr(构造函数)替换为factory method(工厂函数)
• Encapsulate Downcast 封装向下转型
  • 某个函数返回的对象，需要由函数调用者执行向下转型动作。将向下转型动作移到函数中。
• Replace Error Code with Exception 以异常取代错误码
  • 某个函数返回一个特定的代码，用以表示某种错误情况。改用异常。
• Replace Exception with Test 以测试取代异常
  • 面对一个调用者可预先加以检查的条件，你抛出一个异常。修改调用者，使它在调用函数之前先做检查。

处理概括关系

• Pull Up Field 字段上移
  • 两个subclass拥有相同的值域。将此一值域移至superclass。
• Pull Up Method 函数上移
  • 有些函数，在各个subclass中产生完全相同的效果。将该函数移至superclass。
• Pull Up Constructor Body 构造函数本体上移
  • 你的各个subclass中拥有一些构造函数，它们的本体几乎完全一致。在superclass中新建一个构造函数，并在subclass构造函数中调用它。
• Push Down Method 函数下移
  • superclass中的某个函数只与部分（而非全部）subclass有关。将这个函数移到相关的那些subclasses去。
• Push Down Field 字段下移
  • superclass中的某个值域只被部分subclass用到。将这个值域到需要它的那些subclasses去。
• Extract Subclass 提炼子类
  • class中某些特性只被某些而非全部实体用到。新建一个subclass，将上面所说的那一部分特性移到subclass中。
• Extract Superclass 提炼超类
  • 两个classes有相似特性。为这连个classes建立一个superclass.将相同特性移至superclass.
• Extract Interface 提炼接口
  • 若干客户使用class接口中的同一子集。或者，两个Classes的接口有部分相同。将相同的子集提炼到一个独立接口中。
• Collapse Hierarchy 折叠继承体系
  • superclass和subclass之间无太大区别。将它们和为一体。
• Form Template Method 塑造模板函数
  • 有一些subclasses，其中相应的某些函数以相同顺序执行类似的措施，但各措施实际上有所不同。将各个措施分别放进独立函数中，并保持它们都有相同的签名式，于是原函数也就变得相同了。然后将原函数上移至superclass。
• Replace Inheritance with Delegation 以委托取代继承
  • 某个subclass只使用superclass接口中的一部分，或是更本不需要继承而来的数据。在subclass中新建一个值域用以保存superclass；调整subclass函数，令它改而委托superclass；然后去掉两者之间的继承关系。
• Replace Delegation with Inheritance 以继承取代委托
  • 你的两个classes之间使用了委托关系，并经常为整个接口编写许多极其简单的请托函数。让请托Class继承受托class。

大型重构

• Tease Apart Inheritance 梳理并分解继承体系
  • 某个继承体系同时承担两项责任。建立两个继承体系，并通过委托关系让其中一个可以调用另一个。
• Convert Procedural Design to Objects 将过程化设计转化为对象设计
  • 你手上有一些代码，以传统的过程化风格写就。将数据记录变成对象，将行为分开，并将行为移入相关对象中。
• Separate Domain from Presentation 将领域和表述/显示分离
  • 某些GUI classes之中包含了domain login(领域逻辑)。将domain loginc(领域逻辑)分离出来，为它们建立独立的domain classes.
• Extract Hierarchy 提炼继承体系
  • 你有某个class做了太多工作，其中一个部分工作以大量条件式完成的。建立继承体系，以一个subclass表示一种特殊情况。