大話重構連載5：軟體修改的四種動機

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軟體，自從被我們開發出來並交付使用以後，如果它運行得好好的，我們是不會去修改它的。我們要修改軟體，萬變不離其宗，無非就是四種動機：

1.增加新功能；

2.原有功能有BUG；

3.改善原有程式的結構；

4.最佳化原有系統的效能[1]。

第一種和第二種動機，都是源於客戶的功能需求，而第四種是源於客戶的非功能需求。

軟體的外部品質，其衡量的標準就是客戶對軟體功能需求與非功能需求的滿意度。它涉及到一個企業、一個軟體的信譽度與生命力，因此為所有軟體企業所高度重視。但是，就在所有企業高管把軟體外部品質放在高於一切的高度的同時，軟體內部品質卻長期為人所漠視。企業沒有保證軟體內部品質的措施，甚至因為需要趕工而肆意地降低內部品質的標準。這樣帶來的長期惡果就是，程式編寫越來越爛，運行效率越來越低，程式結構越來越讓人看不懂。當一群群剛剛畢業的大學生遊走在這堆寫得很爛的代碼中時，他們開始沉淪，開始天真地以為代碼就是這樣寫的（真是毀人不倦呀）。當我們的軟體企業培養出一批批品質不高的開發人員，開發出一個個品質低下的軟體系統時，它們開始發現軟體維護成本越來越高，最終不得不收穫自己種下的惡果。

要提高軟體內部品質，毫無疑問就是軟體修改的第三個動機：改善原有程式的結構。它的價值是隱性的，並不體現在某一次或兩次開發中，而是逐漸體現在日後長期維護的軟體過程中。高品質的軟體，可以保證開發人員（即使是新手）能夠輕易看懂軟體代碼，能夠保證日後的每一次軟體維護都可以輕易地完成（不論軟體經曆了多少次變更，維護了多少年），能夠保證日後的每一次需求變更都能夠輕易地進行（而不是傷筋動骨地大動）。要做到這幾點其實並不容易，它需要我們持續不斷地對系統內部品質進行最佳化與改進。這，就是系統重構的價值。

為了有效提高軟體的內部品質，我們在系統重構中應當做哪些事情呢？首先是提高軟體的可讀性、易於閱讀。軟體要可讀，並不是添加幾行注釋那麼簡單的事兒，首先是軟體的商務邏輯要清晰。一個商務程序可能其處理過程可能非常複雜，如果在一個函數中順序地一行一行寫下來，可能需要寫數百行，甚至上千行。比如，我們要實現這樣一個需求：像Spring那樣從一個或者數個設定檔中讀取XML，然後根據XML依次去建立每一個bean，將每一個bean放到beanFactory中。如果沒有經過精心地設計，而是隨性地一行一行寫，要實現這個功能沒個幾百上千行代碼，想想都難。但如果我們換個思路，在入口函數裡僅僅調用幾個頂級方法，比如findXmlFile()、readXmlStream()、buildFactory()，然後依次去實現這幾個頂級方法，程式結構就會變得清晰而易讀。請看這段範例程式碼：

 1 public abstract class XmlBuildFactoryTemplate { 2     /** 3      * 初始化工廠。根據路徑讀取XML檔案，將XML檔案中的資料裝載到工廠中 4      * @param path XML檔案的路徑 5      */ 6     public void initFactory(String path){ 7         //尋找XML檔案，讀取資料流 8         InputStream inputStream = findXmlFile(path); 9         //解析XML檔案，返回根10         Element root = readXmlStream(inputStream);11         //根據XML檔案建立類，放入工廠中12          buildFactory(root);13     }14     /**15      * 讀取一個XML的檔案，輸出其資料流16      * @param path XML檔案的路徑17      * @return InputStream檔案輸入資料流18      */19     protected InputStream findXmlFile(Stringpath) {20         ......21     }22     /**23      * 讀取並解析一個XML的檔案輸入資料流，以Element的形式擷取XML的根，返回之24      * @param inputStream 檔案輸入資料流25      * @return ElementXML的根26      */27     protected Element readXmlStream (InputStream inputStream) {28         ......29     }30     /**31      * 用從一個XML的檔案中讀取的資料構建工廠32      * @param root 從一個XML的檔案中讀取的資料的根33      */34     protected abstract void buildFactory(Element root);35 }

在實現這幾個頂級函數的時候，我們還會將一些比較獨立的功能分解出去，形成類與介面，比如這裡的findXmlFile()，它可能會以各種方式去尋找XML檔案，這時把這些功能提取出來，形成Resource介面和它的多個實現（1.1所示），為findXmlFile()所調用。如果我們將這個複雜的功能設計成這樣，則毫無疑問，系統可讀性將大大提高。

圖1.1 工廠類模板的設計圖

此外，在物件導向的世界裡，我們設計的類、方法、關聯，應當與現實世界中的事物、行為，及其相互的關係對應起來。現實世界有什麼事物，這些事物都應當有什麼行為，相互之間是什麼關係，則我們在軟體世界裡就應當設計什麼類、什麼方法和它們之間的關聯關係。只有這樣的設計才是最易於為人所理解的設計，這就是“領域驅動設計”的思想[1]。在系統重構中，我們將使用“抽取方法”來分解難於閱讀與維護的大函數，用“抽取對象”來分解無所不能的大對象。

系統重構要乾的另一件事情就是使軟體易於維護、易於變更。軟體需求總是變得越來越複雜，這是無法改變的客觀事實。在添加新功能的同時，我們既要保證原有代碼的有效性，又必須有效地複用原有的代碼。這是多麼矛盾的一件事兒啊！怎麼辦呢？看我在後面一步一步給你分解……

[1] 領域驅動設計（DDD: Domain-DrivenDesign），源自軟體理論大師Eric Evans在其2010年發表的同名著作中提出來的設計思想，本文將大量提及。

大話重構連載首頁：http://www.cnblogs.com/mooodo/p/talkAboutRefactoringHome.html

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