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什么是重構(gòu)

重構(gòu)，用最簡單的一句話說：就是要在不改變系統(tǒng)功能的情況下，對系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新調(diào)整。重構(gòu)的最直接目的在于改進(jìn)軟件系統(tǒng)的內(nèi)部架構(gòu)。一個(gè)好的結(jié)構(gòu)可以更加適應(yīng)于需求的變化，更好的滿足客戶的需求，最大限度的延長軟件系統(tǒng)的生命周期。

為什么要重構(gòu)

在不改變系統(tǒng)功能的情況下，改變系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式。為什么要這么做？投入精力不用來滿足客戶關(guān)心的需求，而是僅僅改變了軟件的實(shí)現(xiàn)方式，這是否是在浪費(fèi)客戶的投資呢？

重構(gòu)的重要性要從軟件的生命周期說起。軟件不同與普通的產(chǎn)品，他是一種智力產(chǎn)品，沒有具體的物理形態(tài)。一個(gè)軟件不可能發(fā)生物理損耗，界面上的按鈕永遠(yuǎn)不會(huì)因?yàn)榘磩?dòng)次數(shù)太多而發(fā)生接觸不良。那么為什么一個(gè)軟件制造出來以后，卻不能永遠(yuǎn)使用下去呢？

對軟件的生命造成威脅的因素只有一個(gè)：需求的變更。一個(gè)軟件總是為解決某種特定的需求而產(chǎn)生，時(shí)代在發(fā)展，客戶的業(yè)務(wù)也在發(fā)生變化。有的需求相對穩(wěn)定一些，有的需求變化的比較劇烈，還有的需求已經(jīng)消失了，或者轉(zhuǎn)化成了別的需求。在這種情況下，軟件必須相應(yīng)的改變。

考慮到成本和時(shí)間等因素，當(dāng)然不是所有的需求變化都要在軟件系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。但是總的說來，軟件要適應(yīng)需求的變化，以保持自己的生命力。

這就產(chǎn)生了一種糟糕的現(xiàn)象：軟件產(chǎn)品最初制造出來，是經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)，具有良好架構(gòu)的。但是隨著時(shí)間的發(fā)展、需求的變化，必須不斷的修改原有的功能、追加新的功能，還免不了有一些缺陷需要修改。為了實(shí)現(xiàn)變更，不可避免的要違反最初的設(shè)計(jì)構(gòu)架。經(jīng)過一段時(shí)間以后，軟件的架構(gòu)就千瘡百孔了。bug越來越多，越來越難維護(hù)，新的需求越來越難實(shí)現(xiàn)，軟件的構(gòu)架對新的需求漸漸的失去支持能力，而是成為一種制約。最后新需求的開發(fā)成本會(huì)超過開發(fā)一個(gè)新的軟件的成本，這就是這個(gè)軟件系統(tǒng)的生命走到盡頭的時(shí)候。

重構(gòu)就能夠最大限度的避免這樣一種現(xiàn)象。系統(tǒng)發(fā)展到一定階段后，使用重構(gòu)的方式，不改變系統(tǒng)的外部功能，只對內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新的整理。通過重構(gòu)，不斷的調(diào)整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)對于需求的變更始終具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

拒絕變化 VS 擁抱變化

按照傳統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方式，軟件的生產(chǎn)分為需求調(diào)查、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、單體測試、聯(lián)合測試、現(xiàn)場部署幾個(gè)階段。雖說這幾個(gè)階段是可以互相滲透，但是總的來說是有一定次序的，前一個(gè)階段的工作是后一個(gè)階段工作的基礎(chǔ)。這就向下面這樣一種V形的模式：



往下的方向?qū)⑾到y(tǒng)進(jìn)行分解，往上的方向?qū)⑾到y(tǒng)進(jìn)行整合。這樣的開發(fā)形式將軟件開發(fā)分為設(shè)計(jì)前和設(shè)計(jì)后兩個(gè)階段，開發(fā)過程中存在一個(gè)重要的“里程碑”——設(shè)計(jì)說明書的。在設(shè)計(jì)說明書完成前，工程處于“設(shè)計(jì)”階段，而在設(shè)計(jì)說明書完成之后，工程則進(jìn)入“實(shí)施”階段。一旦到了實(shí)施階段，任何需求或者設(shè)計(jì)上的變更都是非常困難的，需要花費(fèi)大量的成本。通常為了保證工程的順利實(shí)施，開發(fā)人員常有這樣一種沖動(dòng)：按住客戶的手，在需求說明書上簽字。并且告訴客戶：“從今天開始，任何需求變更都要停止，直到我們把現(xiàn)在這個(gè)東西做完。”這是一種拒絕變化的開發(fā)方式。

軟件系統(tǒng)要保持與企業(yè)的目標(biāo)一致。時(shí)代在發(fā)展，人們的要求在不斷的提高，客戶的業(yè)務(wù)在不斷的發(fā)展。在這種情況下，傳統(tǒng)的先設(shè)計(jì)、再施工的V形式已經(jīng)不能適應(yīng)日益復(fù)雜的業(yè)務(wù)需要。軟件工程逐漸演化成下面這樣的過程：



說明一下：
1、軟件開發(fā)的目標(biāo)要與企業(yè)目標(biāo)保持一致，一個(gè)開發(fā)周期不宜時(shí)間過長，一般控制在半年到一年。系統(tǒng)部署后，并不意味著開發(fā)工作結(jié)束了，而是進(jìn)入了下一個(gè)周期。

2、工程以循環(huán)迭代的方式前進(jìn)，這并不意味輕視了設(shè)計(jì)，不是要搞邊調(diào)研、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊”工程，相反，是更加重視設(shè)計(jì)的地位。軟件開發(fā)的全過程都需要設(shè)計(jì)，軟件開發(fā)是“持續(xù)設(shè)計(jì)”的過程。同時(shí)，設(shè)計(jì)工作也不只是簡單過程分解、任務(wù)分配，而是概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)等各個(gè)方面互相交織、齊頭并進(jìn)。

傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方式使用一種非常理想化的流程——先與客戶討論項(xiàng)目的范圍，確定哪些需要做，哪些不需要做，然后規(guī)劃一個(gè)完美的設(shè)計(jì)，不僅可以滿足現(xiàn)在的需求，還能很好的適應(yīng)未來的需求，設(shè)計(jì)完成后開始編碼，然后測試組裝，送到現(xiàn)場安裝調(diào)試運(yùn)行。這一系列過程就類似與發(fā)射一顆炮彈，首先要找到目標(biāo)，然后根據(jù)地形、風(fēng)力、目標(biāo)的位置、移動(dòng)速度等各種因素，計(jì)算提前量、炮彈發(fā)射的角度，計(jì)算出一個(gè)拋物線軌道，最后在合適的時(shí)間把炮彈發(fā)射出去。這一切都符合最正確的物理定律，一切都聽起來很理想。如果沒有意外條件，當(dāng)然是可以擊中目標(biāo)的。但是炮彈一旦發(fā)射出去，一切就失去了控制，任何環(huán)境的變化都會(huì)造成偏離目標(biāo)。尤其是對于一個(gè)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)來說，計(jì)算過程十分復(fù)雜，很多情況下只能靠人估計(jì)。對于不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)只能碰碰運(yùn)氣。這樣的方式，命中率是很低的。

新的軟件開發(fā)過程不追求完美的、長期的、理想的計(jì)劃，更加重視實(shí)際情況，重視需求的變化，提倡采用短期的計(jì)劃。這是一種擁抱變化的過程。就象是在炮彈上安裝了一個(gè)反饋裝置，鎖定目標(biāo)后，確保大方向的正確，然后就將炮彈發(fā)射出去。炮彈在運(yùn)行過程中不斷的將目標(biāo)位置偏移量輸入反饋電路，根據(jù)反饋輸出調(diào)整自己的運(yùn)行路線，無限的逼近目標(biāo)。這樣，炮彈就擁有了制導(dǎo)能力，命中率大大增加。

重構(gòu)就可以增加工程的調(diào)整能力，他可以把產(chǎn)品回復(fù)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，可以基于這個(gè)狀態(tài)達(dá)到下一個(gè)目標(biāo)。如此反復(fù)前進(jìn)，更好的滿足客戶的需求。

保持兼容性

重構(gòu)的目的在于改變系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式，而不改變原有的功能。這個(gè)過程中，判斷兼容性就十分的重要。一個(gè)子系統(tǒng)、模塊、類、函數(shù)是否與升級(jí)前保持兼容，如何判斷這個(gè)兼容性，如何保持這個(gè)兼容性，這關(guān)系到重構(gòu)的成本和重構(gòu)的可能性。

程序員學(xué)習(xí)寫程序代碼時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著程序代碼愈來愈多，許多的程序代碼不斷重復(fù)出現(xiàn)和被使用，因此很自然的開始使用例程、子程序或是過程、函數(shù)等機(jī)制幫助我們進(jìn)行程序代碼整理的工作。于是很自然的，字體的分析方式演化成這個(gè)樣子：將客戶的需求過程進(jìn)行分解，一步一步的分解，直到可以直接的實(shí)現(xiàn)他。這就是面向過程的分析方式。

面向過程的分析方式對變化的能力是很弱的。為什么呢？因?yàn)槊嫦蜻^程的分析方式很容易造成一種傾向——不區(qū)分行動(dòng)的主體。一個(gè)過程是沒有主體的，他不是在為自己工作，而是在為“別人”工作。當(dāng)我們修改了一個(gè)過程之后，我們很難判斷這個(gè)過程是否保持向后兼容，其他過程會(huì)不會(huì)受到影響。因?yàn)檫@個(gè)過程對外界有意義的不僅是他的輸入和輸出，還包括每一步過程，每一步過程都可能含有一個(gè)非常隱諱的業(yè)務(wù)意義，對外界產(chǎn)生影響。

因此，修改一個(gè)過程是非常困難的，通常升級(jí)一個(gè)面向過程的系統(tǒng)，可以采用兩種方式：
1、寫新的過程；
2、在原有的過程上加開關(guān)參數(shù)。

除此以外的升級(jí)辦法都很難保證原過程和新過程的兼容性，容易造成錯(cuò)誤。

為了更好的保證升級(jí)后模塊的兼容性，應(yīng)該采用面向?qū)ο蟮姆治龇绞健０凑者@樣的分析方式，一個(gè)對象為“自己”工作，他有完整的、獨(dú)立的業(yè)務(wù)含義。對象之間通過接口發(fā)生聯(lián)系，一個(gè)對象對外界有影響的部分只有接口，至于他做什么、如何做、做的對不對，則不是外界需要關(guān)心的事情。

判斷一個(gè)接口升級(jí)后是否保持兼容性就是一件比較容易的事情了。我們可以判斷接口的輸入輸出是否符合下面兩條規(guī)則：
1、升級(jí)后的輸入是升級(jí)前的輸入的超級(jí)；
2、升級(jí)后的輸出是升級(jí)前的輸出的子集。

只要符合這兩點(diǎn)，他就仍然可以在系統(tǒng)中運(yùn)行，不會(huì)對其他對象造成危害。在實(shí)際的工程中，判斷這個(gè)兼容性有一個(gè)更好的辦法：自動(dòng)化的單元測試。

在重構(gòu)的過程中，自動(dòng)化的單元測試是非常好的保障。采用自動(dòng)化的單元測試，不斷運(yùn)行測試，可以保證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改變的過程中，業(yè)務(wù)行為不發(fā)生改變。