过去10年中,重构领域最大的变化可能就是出现了一批支持自动化重构的工具。如果我想给一个Java的方法改名,在IntelliJ IDEA或者Eclipse这样的开发环境中,我只需要从菜单里点选对应的选项,工具会帮我完成整个重构过程,而且我通常都可以相信,工具完成的重构是可靠的,所以用不着运行测试套件。
第一个自动化重构工具是Smalltalk的Refactoring Browser,由John Brandt和Don Roberts开发。在21世纪初,Java世界的自动化重构工具如雨后春笋般涌现。在JetBrains的IntelliJ IDEA集成开发环境(IDE)中,自动化重构是最亮眼的特性之一。IBM也紧随其后,在VisualAge的Java版中也提供了重构工具。VisualAge的影响力有限,不过其中很多能力后来被Eclipse继承,包括对重构的支持。
重构也进入了C#世界,起初是通过JetBrains的Resharper,这是一个Visual Studio插件。后来Visual Studio团队直接在IDE里提供了一些重构能力。
如今的编辑器和开发工具中常能找到一些对重构的支持,不过真实的重构能力各有高低。重构能力的差异既有工具的原因,也受限于不同语言对自动化重构的支持程度。在这里,我不打算分析各种工具的能力,不过谈谈重构工具背后的原则还是有点儿意思的。
一种粗糙的自动化重构方式是文本操作,比如用查找/替换的方式给函数改名,或者完成提炼变量(119)所需的简单结构调整。这种方法太粗糙了,做完之后必须重新运行测试,否则不能信任。但这可以是一个便捷的起步。在用Emacs编程时,没有那些更完善的重构支持,我也会用类似的文本操作宏来加速重构。
要支持体面的重构,工具只操作代码文本是不行的,必须操作代码的语法树,这样才能更可靠地保持代码行为。所以,今天的大多数重构功能都依附于强大的IDE,因为这些IDE原本就在语法树上实现了代码导航、静态检查等功能,自然也可以用于重构。不仅能处理文本,还能处理语法树,这是IDE相比于文本编辑器更先进的地方。
重构工具不仅需要理解和修改语法树,还要知道如何把修改后的代码写回编辑器视图。总而言之,实现一个体面的自动化重构手法,是一个很有挑战的编程任务。尽管我一直开心地使用重构工具,对它们背后的实现却知之甚少。
在静态类型语言中,很多重构手法会更加安全。假设我想做一次简单的函数改名(124):在`Salesman`类和`Server`类中都有一个叫作`addClient`的函数,当然两者各有其用途。我想对`Salesman`中的`addClient`函数改名,`Server`类中的函数则保持不变。如果不是静态类型,工具很难识别调用`addClient`的地方到底是在使用哪个类的函数。Smalltalk的Refactoring Browser会列出所有调用点,我需要手工决定修改哪些调用点。这个重构是不安全的,我必须重新运行所有测试。这样的工具仍然有用,但在Java中的函数改名(124)重构则可以是完全安全、完全自动的,因为在静态类型的帮助下,工具可以识别函数所属的类,所以它只会修改应该修改的那些函数调用点,对此我可以完全放心。
一些重构工具走得更远。如果我给一个变量改名,工具会提醒我修改使用了旧名字的注释。如果我使用提炼函数(106),工具会找出与新函数体重复的代码片段,建议代之以对新函数的调用。在编程时可以使用如此强大的重构功能,这就是为什么我们要使用一个体面的IDE,而不是固执于熟悉的文本编辑器。我个人很喜欢用Emacs,但在使用Java时,我更愿意用IntelliJ IDEA或者Eclipse,很大程度上就是为了获得重构支持。
尽管这些强大的重构工具有着魔法般的能力,可以安全地重构代码,但还是会有闪失出现。通过反射进行的调用(例如Java中的`Method.invoke`)会迷惑不够成熟的重构工具,但比较成熟的工具则可以很好地应对。所以,即便是最安全的重构,也应该经常运行测试套件,以确保没有什么东西在不经意间被破坏。我经常会间杂进行自动重构和手动重构,所以运行测试的频度是足够的。
能借助语法树来分析和重构程序代码,这是IDE与普通文本编辑器相比具有的一大优势。但很多程序员又喜欢用得顺手的文本编辑器的灵活性,希望鱼与熊掌兼得。语言服务器(Language Server)是一种正在引起关注的新技术:用软件生成语法树,给文本编辑器提供API。语言服务器可以支持多种文本编辑器,并且为强大的代码分析和重构操作提供了命令。
- 第1章 重构,第一个示例
- 1.1 起点
- 1.2 对此起始程序的评价
- 1.3 重构的第一步
- 1.4 分解statement函数
- 1.5 进展:大量嵌套函数
- 1.6 拆分计算阶段与格式化阶段
- 1.7 进展:分离到两个文件(和两个阶段)
- 1.8 按类型重组计算过程
- 1.9 进展:使用多态计算器来提供数据
- 1.10 结语
- 第2章 重构的原则
- 2.1 何谓重构
- 2.2 两顶帽子
- 2.3 为何重构
- 2.4 何时重构
- 2.5 重构的挑战
- 2.6 重构、架构和YAGNI
- 2.7 重构与软件开发过程
- 2.8 重构与性能
- 2.9 重构起源何处
- 2.10 自动化重构
- 2.11 延展阅读
- 第3章 代码的坏味道
- 3.1 神秘命名(Mysterious Name)
- 3.2 重复代码(Duplicated Code)
- 3.3 过长函数(Long Function)
- 3.4 过长参数列表(Long Parameter List)
- 3.5 全局数据(Global Data)
- 3.6 可变数据(Mutable Data)
- 3.7 发散式变化(Divergent Change)
- 3.8 霰弹式修改(Shotgun Surgery)
- 3.9 依恋情结(Feature Envy)
- 3.10 数据泥团(Data Clumps)
- 3.11 基本类型偏执(Primitive Obsession)
- 3.12 重复的switch (Repeated Switches)
- 3.13 循环语句(Loops)
- 3.14 冗赘的元素(Lazy Element)
- 3.15 夸夸其谈通用性(Speculative Generality)
- 3.16 临时字段(Temporary Field)
- 3.17 过长的消息链(Message Chains)
- 3.18 中间人(Middle Man)
- 3.19 内幕交易(Insider Trading)
- 3.20 过大的类(Large Class)
- 3.21 异曲同工的类(Alternative Classes with Different Interfaces)
- 3.22 纯数据类(Data Class)
- 3.23 被拒绝的遗赠(Refused Bequest)
- 3.24 注释(Comments)
- 第4章 构筑测试体系
- 4.1 自测试代码的价值
- 4.2 待测试的示例代码
- 4.3 第一个测试
- 4.4 再添加一个测试
- 4.5 修改测试夹具
- 4.6 探测边界条件
- 4.7 测试远不止如此
- 第5章 介绍重构名录
- 5.1 重构的记录格式
- 5.2 挑选重构的依据
- 第6章 第一组重构
- 6.1 提炼函数(Extract Function)
- 6.2 内联函数(Inline Function)
- 6.3 提炼变量(Extract Variable)
- 6.4 内联变量(Inline Variable)
- 6.5 改变函数声明(Change Function Declaration)
- 6.6 封装变量(Encapsulate Variable)
- 6.7 变量改名(Rename Variable)
- 6.8 引入参数对象(Introduce Parameter Object)
- 6.9 函数组合成类(Combine Functions into Class)
- 6.10 函数组合成变换(Combine Functions into Transform)
- 6.11 拆分阶段(Split Phase)
- 第7章 封装
- 7.1 封装记录(Encapsulate Record)
- 7.2 封装集合(Encapsulate Collection)
- 7.3 以对象取代基本类型(Replace Primitive with Object)
- 7.4 以查询取代临时变量(Replace Temp with Query)
- 7.5 提炼类(Extract Class)
- 7.6 内联类(Inline Class)
- 7.7 隐藏委托关系(Hide Delegate)
- 7.8 移除中间人(Remove Middle Man)
- 7.9 替换算法(Substitute Algorithm)
- 第8章 搬移特性
- 8.1 搬移函数(Move Function)
- 8.2 搬移字段(Move Field)
- 8.3 搬移语句到函数(Move Statements into Function)
- 8.4 搬移语句到调用者(Move Statements to Callers)
- 8.5 以函数调用取代内联代码(Replace Inline Code with Function Call)
- 8.6 移动语句(Slide Statements)
- 8.7 拆分循环(Split Loop)
- 8.8 以管道取代循环(Replace Loop with Pipeline)
- 8.9 移除死代码(Remove Dead Code)
- 第9章 重新组织数据
- 9.1 拆分变量(Split Variable)
- 9.2 字段改名(Rename Field)
- 9.3 以查询取代派生变量(Replace Derived Variable with Query)
- 9.4 将引用对象改为值对象(Change Reference to Value)
- 9.5 将值对象改为引用对象(Change Value to Reference)
- 第10章 简化条件逻辑
- 10.1 分解条件表达式(Decompose Conditional)
- 10.2 合并条件表达式(Consolidate Conditional Expression)
- 10.3 以卫语句取代嵌套条件表达式(Replace Nested Conditional with Guard Clauses)
- 10.4 以多态取代条件表达式(Replace Conditional with Polymorphism)
- 10.5 引入特例(Introduce Special Case)
- 10.6 引入断言(Introduce Assertion)
- 第11章 重构API
- 11.1 将查询函数和修改函数分离(Separate Query from Modifier)
- 11.2 函数参数化(Parameterize Function)
- 11.3 移除标记参数(Remove Flag Argument)
- 11.4 保持对象完整(Preserve Whole Object)
- 11.5 以查询取代参数(Replace Parameter with Query)
- 11.6 以参数取代查询(Replace Query with Parameter)
- 11.7 移除设值函数(Remove Setting Method)
- 11.8 以工厂函数取代构造函数(Replace Constructor with Factory Function)
- 11.9 以命令取代函数(Replace Function with Command)
- 11.10 以函数取代命令(Replace Command with Function)
- 第12章 处理继承关系
- 12.1 函数上移(Pull Up Method)
- 12.2 字段上移(Pull Up Field)
- 12.3 构造函数本体上移(Pull Up Constructor Body)
- 12.4 函数下移(Push Down Method)
- 12.5 字段下移(Push Down Field)
- 12.6 以子类取代类型码(Replace Type Code with Subclasses)
- 12.7 移除子类(Remove Subclass)
- 12.8 提炼超类(Extract Superclass)
- 12.9 折叠继承体系(Collapse Hierarchy)
- 12.10 以委托取代子类(Replace Subclass with Delegate)
- 12.11 以委托取代超类(Replace Superclass with Delegate)
- 参考文献
- 重构列表
- 坏味道与重构手法速查表