Dzisiejsze aplikacje składają się z dużej ilości kodu źródłowego, który wymagany jest do niezbędnego działania. Rozrastająca się liczba funkcji w projektowanych i wdrażanych rozwiązaniach oraz dostępność coraz większej ilości narzędzi i języków programowania ułatwia tworzenie nowoczesnych, szybkich, skalowalnych i rozszerzalnych aplikacji dostosowanych do potrzeb klientów, ale wymaga sprawnego zarządzania kodem źródłowym.
W przypadku rozwoju niektórych aplikacji kładziony jest nacisk na szybkie wdrożenie, a objętość kodu źródłowego często utrudnia pracę oraz prowadzi do pomyłek i błędów, które w konsekwencji zabierają programistom i testerom oprogramowania mnóstwo czasu.
Aby zachować wysoką jakość tworzonego oprogramowania, zadbać o jego czytelność i optymalizację, a także pozbyć się zbędnego kodu źródłowego warto zainteresować się refaktoryzacją kodu źródłowego, która przeprowadzona w poprawny sposób pozwala szybko i skutecznie poprawić jakość i efektywność kodu źródłowego dowolnego oprogramowania.
W niniejszym materiale przyjrzymy się bliżej pojęciu refaktoryzacji kodu, przedstawimy techniki refaktoryzacji, wyjaśnimy jakie korzyści płyną z wprowadzenia refaktoryzacji kodu, jak powinna wyglądać efektywna refaktoryzacja oraz przedstawimy udane przykłady refaktoryzacji.
Czym jest refaktoryzacja kodu?
Refaktoryzacja kodu bywa błędnie kojarzona z ponownym „przepisaniem aplikacji”. W praktyce refaktoryzacja kodu, znana również jako refaktoring, jest złożonym procesem restrukturyzacji istniejącego już kodu źródłowego, której celem jest poprawa jego jakości, czytelności i utrzymania bez zmiany zewnętrznego zachowania aplikacji i jej funkcjonalności.
Zastosowanie refaktoryzacji kodu źródłowego staje się coraz popularniejsze i jest już klasyczną, powszechnie stosowaną praktyką w dziedzinie programowania, która pozwala ulepszyć jakość kodu źródłowego bez wpływu na jego poprawność. Skuteczne przeprowadzenie refaktoringu kodu pozwala zwiększyć przejrzystość kodu źródłowego, pozbyć się zbędnych elementów, usystematyzować kod źródłowy oraz poprawić jego wydajność. W konsekwencji praca z kodem źródłowym poddanym refaktoringowi jest szybsza, przyjemniejsza i prostsza. Poprawnie przeprowadzony proces refaktoryzacji pozytywnie wpływa na czytelność kodu źródłowego, przez co pozwala również na uniknięcie czasochłonnych błędów i pomyłek w procesie rozwoju lub utrzymania aplikacji.
Co istotne, refaktoryzacja nie zmienia działania kodu, a jedynie jego wewnętrzną strukturę i organizację. Dzięki temu programista może skupić się na poprawie jakości kodu bez ryzyka wprowadzenia nowych błędów.
Kiedy warto zdecydować się na refaktor kodu?
Istnieje wiele powodów, dla których warto zdecydować się na refaktoring kodu. Podstawowymi symptomami świadczącymi o konieczności przeprowadzenia procesu refaktoringu kodu źródłowego są:
- Nieprawidłowa architektura kodu bez zachowanego struktury – gdy kod jest nieczytelny, trudny do zrozumienia lub ma niekonsekwentną strukturę, warto rozważyć refaktoryzację. Poprawienie czytelności kodu ułatwi jego utrzymanie, zmniejszy prawdopodobieństwo błędów i ułatwi współpracę z innymi programistami.
- Przestarzały stack technologiczny – zdarzają się sytuacje, w których wykorzystany stack technologiczny jest przestarzały, przez co utrudnia dodanie nowych funkcji. Bardzo często aplikacje posiadają dłuższy cykl życia niż technologie, w oparciu, o które są budowane. Proces refaktoryzacji pozwala przenieść je na najnowsze rozwiązania technologiczne i poprawić kompatybilność z najnowszymi standardami branżowymi.
- Powtarzający się kod — jeśli w kodzie występuje dużo powtarzających się fragmentów, takich jak bloki kodu lub funkcje, refaktoryzacja pozwoli je wyodrębnić i zastąpić jednym wspólnym fragmentem, co zwiększy czytelność i zmniejszy złożoność.
- Zmiana wymagań – w momencie, gdy pojawią się nowe wymagania lub funkcjonalności, które wymagają modyfikacji istniejącego kodu, refaktoryzacja może ułatwić wprowadzenie tych zmian. Poprawiona struktura kodu sprawi, że będzie bardziej elastyczny i łatwiejszy do modyfikacji.
- Trudności w testowaniu — gdy kod jest trudny do testowania, np. stworzenie testów jednostkowych lub automatycznych testów integracyjnych jest czasochłonne, refaktoryzacja może pomóc w poprawie testowalności. Lepsza struktura kodu ułatwi pisanie testów i zapewni większą pewność, że zmiany nie spowodują nieoczekiwanych błędów.
- Wydajność i optymalizacja – w przypadku, gdy kod aplikacji działa wolno lub nie jest zoptymalizowany, refaktoryzacja może pomóc w poprawie wydajności. Można zidentyfikować fragmenty kodu, które powodują opóźnienia lub mają złożoność obliczeniową i zoptymalizować je, co przyczyni się do lepszego działania aplikacji.
- Przygotowanie do rozbudowy – gdy planowany jest dalszy rozwój aplikacji i dodawanie nowych funkcjonalności, warto przeprowadzić refaktoryzację, aby zapewnić skalowalność i rozszerzalność kodu. Poprawiona struktura ułatwi oraz przyśpieszy implementację nowych funkcji bez utraty integralności istniejącego kodu.
Dlaczego refaktoryzacja jest ważna?
Refaktoryzacja kodu źródłowego jest niezwykle ważna z biznesowego punktu widzenia. Przeprowadzenie optymalizacji kodu źródłowego pozwala zaoszczędzić czas i środki finansowe, poprawia komfort pracy z kodem, a na dodatek przygotowuje go do łatwiejszego rozwoju w przyszłości.
Poprawnie przeprowadzony proces refaktoryzacji kodu źródłowego może pozwalać na:
- Łatwiejszą rozbudowę aplikacji;
- Lepszą współpracę pomiędzy programistami;
- Minimalizację czasu poświęconego na dyskusję nad kodem źródłowym i zwiększenie efektywności prac;
- Możliwą optymalizację kosztową wynikającą z ograniczenia ryzyka wystąpienia błędów, optymalizację wykorzystania kodu źródłowego oraz zmniejszenie czasu pracy programistów;
- Skrócenie terminów realizacji zgłoszeń;
- Minimalizację błędów;
- Zwiększenie wydajności aplikacji po stronie użytkownika;
- Poprawę relacji z klientem dzięki dostarczeniu usług o wyższej jakości;
- Optymalizację wykorzystania zasobów sprzętowych; oraz zmniejszenie kosztów na infrastrukturę IT niezbędną do obsłużenia aplikacji.
Korzyści z refaktoryzacji kodu
Z rezultatów refaktoryzacji kodu źródłowego korzystają zarówno programiści, jak i użytkownicy samej aplikacji. Rozwiązanie to dostarcza korzyści zarówno dla software house’ów i działów programowania, jak i organizacji będących klientami – zlecających wykonanie aplikacji.
Do największych korzyści płynących z zastosowania refaktoryzacji zaliczamy:
- Poprawa czytelności — refaktoryzacja polepsza czytelność kodu, dzięki czemu staje się bardziej zrozumiały i łatwiejszy do analizy przez programistów. Poprawione nazwy zmiennych, funkcji i klas, eliminacja martwego kodu oraz uproszczenie struktury sprawiają, że kod jest bardziej intuicyjny i łatwiejszy do utrzymania.
- Ułatwienie utrzymania — dzięki refaktoryzacji kod staje się bardziej ustrukturyzowany i łatwiejszy do modyfikacji. Przejrzysta, prosta struktura ułatwia wprowadzanie zmian, debugowanie i rozwiązywanie problemów, przez co wdrożenie nowych funkcji jest prostsze, szybsze, a w konsekwencji również tańsze. Ponadto, dzięki usunięciu duplikacji kodu, aktualizacja aplikacji wymaga modyfikacji tylko w jednym miejscu.
- Zwiększenie wydajności — poprawa wydajności może być jednym z celów refaktoryzacji. Zoptymalizowanie kodu, eliminacja nieużywanego kodu oraz ulepszenie algorytmów mogą przyczynić się do zwiększenia szybkości i efektywności aplikacji. Dobrej jakości kod ma mniejsze obciążenie obliczeniowe i zużywa mniej zasobów.
- Ułatwienie testowania — refaktoryzacja kodu ułatwia pisanie testów jednostkowych i automatycznych testów integracyjnych. Przez lepszą strukturę i izolację funkcji, testowanie poszczególnych modułów staje się łatwiejsze.
- Wzrost elastyczności i skalowalności — poprawiona struktura kodu umożliwia łatwiejsze dodawanie nowych funkcjonalności i rozszerzanie aplikacji. Poprzez wyodrębnianie powtarzającego się kodu do oddzielnych funkcji lub klas, kod staje się bardziej elastyczny i łatwiejszy do dostosowania do zmieniających się wymagań.
- Ułatwienie współpracy zespołowej — czytelny i dobrze zorganizowany kod jest bardziej przystępny dla innych członków zespołu programistycznego. Współpraca i wspólna praca nad kodem stają się łatwiejsze, ponieważ wszyscy programiści mają dostęp do ustrukturyzowanego oraz dobrze opisanego kodu, przez co mogą szybko zrozumieć jego działanie.
Techniki refaktoryzacji kodu
Na rynku znajdziemy wiele technik refaktoryzacji kodu. Proces refaktoringu kodu jest złożony i dostosowany do danego projektu, niemniej jednak da się wyróżnić najpopularniejsze techniki refaktoryzacji kodu. Zaliczamy do nich:
- Metoda ekstrakcji (Extract Method) – polega na wyodrębnieniu części kodu z istniejącej funkcji lub metody i umieszczeniu jej w nowej funkcji. Pozwala to na eliminację powtarzającego się kodu i zwiększenie czytelności.
- Metoda wstawiania (Inline Method) – jest przeciwieństwem metody ekstrakcji. Polega na zastąpieniu wywołania metody bezpośrednim wstawieniem jej kodu w odpowiednie miejsce. Może być stosowana, gdy wywoływana metoda jest jednolinijkowa lub nie wnosi dodatkowej wartości.
- Metoda zmiany sygnatury (Change Method Signature) – polega na zmianie sygnatury (parametrów) istniejącej metody. Może to obejmować dodawanie, usuwanie lub modyfikację parametrów. Wymaga dostosowania wszystkich miejsc, w których jest używana ta metoda.
- Metoda przekształcania warunkowego (Conditional Transformation) – bazuje na zmianie skomplikowanych warunkowych instrukcji if-else na bardziej zrozumiałe, prostsze struktury, takie jak instrukcje warunkowe switch lub wykorzystanie polimorfizmu.
- Metoda ekstrakcji klasy (Extract Class) – stosowana w przypadku, gdy klasa zawiera zbyt wiele odpowiedzialności lub ma nadmierną złożoność. Polega na wyodrębnieniu części pól i metod z istniejącej klasy i przeniesieniu ich do nowej klasy, tworząc w ten sposób lepszą strukturę i hierarchię klas.
- Metoda eliminacji martwego kodu (Dead Code Elimination) – polega na usuwaniu nieużywanego kodu, który nie jest już wykorzystywany przez program. Może obejmować nieużywane zmienne, nieosiągalne instrukcje warunkowe lub nieużywane metody.
- Metoda uproszczenia kodu (Simplification) – bazuje na uproszczeniu skomplikowanych fragmentów kodu poprzez zastosowanie bardziej zwięzłych i czytelnych konstrukcji języka programowania, takich jak skrócone zapisy warunkowe, operatora trójargumentowego, wyrażeń lambda itp.
Jak przeprowadzić efektywną refaktoryzację?
Proces refaktoryzacji kodu źródłowego jest złożony i ma krytyczne znaczenie dla zachowania ciągłości oraz efektywności aplikacji. Z tego powodu powinien być bardzo dokładnie zaplanowany. Aby przeprowadzić efektywną refaktoryzację, należy zaplanować jej proces z uwzględnieniem:
- Planowania — przed rozpoczęciem refaktoryzacji ważne jest, aby dobrze zaplanować proces. Należy określić konkretne cele i obszary kodu, które wymagają poprawy, zidentyfikować jakie zmiany należy wprowadzić i określić, jak będą wpływać na działanie aplikacji. Należy upewnić się również, że przewidziano odpowiednie zabezpieczenia, takie jak testy, aby zabezpieczyć się przed niepożądaną zmianą zachowania kodu podczas refaktoryzacji.
- Wyboru odpowiednich technik refaktoryzacyjnych — istnieje wiele różnych technik refaktoryzacyjnych, takich jak ekstrakcja metody, eliminacja duplikacji, zmiana sygnatury, itp. Należy wybrać te, które najlepiej odpowiadają celom i pozwolą na poprawę czytelności, utrzymania, wydajności czy testowalności kodu.
- Iteracyjnego podejścia — refaktoryzacja powinna być przeprowadzana krok po kroku, w małych iteracjach. Należy wybrać konkretne fragmenty kodu do refaktoryzacji i skupić się na nich. Trzeba upewnić się, że każda iteracja jest dokładnie przetestowana i sprawdzona, aby uniknąć wprowadzenia nowych błędów.
- Testowania — przed rozpoczęciem refaktoryzacji trzeba upewnić się, że przygotowano odpowiednie testy jednostkowe i/lub testy integracyjne, które zapewnią, że wprowadzone zmiany nie powodują nieoczekiwanych efektów ubocznych. Należy regularnie uruchamiać testy, aby monitorować, czy kod nadal działa poprawnie po każdej iteracji refaktoryzacji.
- Zastosowania dobrych praktyk programistycznych — podczas refaktoryzacji konieczne jest stosowanie dobrych praktyk programistycznych, takie jak czytelne nazewnictwo, zasady SOLID, stoswanie wzorców projektowych, zasady DRY (Don’t Repeat Yourself), itp. Trzeba upewnić się, że kod jest zrozumiały, dobrze podzielony na funkcje i moduły, i unika się duplikacji kodu.
- Monitorowania i pomiaru efektów — po przeprowadzeniu refaktoryzacji warto monitorować i mierzyć efekty. Należy obserwować, jak zmieniła się wydajność i utrzymanie kodu po refaktoryzacji. Jeśli jest to możliwe, wyniki powinny być porównywane z wcześniejszymi pomiarami, aby ocenić, czy refaktoryzacja przyniosła oczekiwane korzyści.
- Działania zespołowego — w zespole programistów warto zaangażować innych członków zespołu w proces refaktoryzacji. Wspólne ustalenie celu, podział zadań i regularna komunikacja, aby monitorować postępy i dzielić się wiedzą jest niezbędna w całym procesie refaktoru.
Refaktoryzacja kodu źródłowego to proces ciągły
Warto pamiętać, że refaktoryzacja kodu źródłowego to proces ciągły. Aplikacja powinna być na bieżąco poddawana refaktoryzacji. Po zakończeniu procesu refaktoryzacji początkowej, warto podczas bieżącej pracy z kodem źródłowym identyfikować jego elementy, które można poddać refaktoryzacji. Takie działanie pozwala wprowadzać poprawki i optymalizacje na bieżąco, co uchroni przed nieczytelnym kodem źródłowym. Ważne jest, aby podejść do refaktoryzacji z odpowiednią starannością, testować zmiany i być gotowym do wprowadzenia korekt w razie konieczności.
Praktyczne przykłady refaktoryzacji kodu
Poniżej przedstawiamy kilka przykładów prostej refaktoryzacji kodu źródłowego, która obrazuje korzyści, jakie płyną z przeprowadzenia procesu w obrębie całej aplikacji.
- Uproszczenie warunków (Python)
Przed refaktoryzacją:
def check_discount_eligibility(age, has_membership):
if age >= 60 and has_membership:
return True
else:
return False
Po refaktoryzacji:
def check_discount_eligibility(age, has_membership):
return age >= 60 and has_membership
- Zmiana nazwy zmiennych dla zwiększenia czytelności kodu (C++):
Przed refaktoryzacją:
void f(int a, int b, int c) {
int x = a + b;
int y = x * c;
std::cout << "Result: " << y << std::endl;
}
Po refaktoryzacji:
void calculateAndPrintResult(int firstValue, int secondValue, int multiplier) {
int sum = firstValue + secondValue;
int result = sum * multiplier;
std::cout << "Result: " << result << std::endl;
}
- Użycie obsługi wyjątków zamiast bloków try-catch (PHP)
Przed refaktoryzacja:
try {
// Kod wykonujący operacje, które mogą zgłaszać wyjątki
} catch (Exception $e) {
// Obsługa błędu
}
Po refaktoryzacji:
try {
// Kod wykonujący operacje, które mogą zgłaszać wyjątki
} catch (SpecificException $e) {
// Obsługa konkretnego wyjątku
} catch (AnotherException $e) {
// Obsługa innego konkretnego wyjątku
} catch (Exception $e) {
// Obsługa pozostałych wyjątków
}
Powyższe przykłady ilustrują kilka technik refaktoryzacji takich jak uproszczenie warunków, zmiana nazwy zmiennych i metod dla zwiększenia czytelności kodu czy użycie obsługi wyjątków zamiast bloków try-catch. Zmiany te poprawiają czytelność, utrzymanie, wydajność i skalowalność kodu, a także ułatwiają dalsze rozwijanie aplikacji.
Refaktoryzacja kodu w pigułce
Refaktoryzacja kodu jest procesem restrukturyzacji i oczyszczania istniejącego kodu źródłowego bez zmiany jego zachowania od strony użytkownika. Proces ten ma na celu poprawę jakości, czytelności, wydajności i utrzymania kodu, a także ułatwienie rozszerzania i testowania aplikacji.
Główne powody, dla których warto przeprowadzać refaktoryzację, to poprawa wydajności, łatwiejsze wprowadzanie zmian, ułatwienie zrozumienia kodu, uporządkowanie struktury logicznej oraz eliminacja duplikacji kodu. Proces refaktoryzacji wymaga starannego planowania i analizy, wyboru odpowiednich technik refaktoryzacyjnych i narzędzi, oraz przeprowadzenia odpowiednich testów, aby upewnić się, że zmiany nie wprowadzają błędów w kodzie źródłowym.
Przeprowadzenie refaktoryzacji kodu jest ważnym procesem, który pomaga utrzymać kod źródłowy w dobrej formie, poprawia jego jakość i czytelność, a także ułatwia dalszy rozwój i utrzymanie aplikacji, co w konsekwencji prowadzi do osiągnięcia sukcesu projektu oraz zwiększenia zadowolenia zespołu programistycznego.
