JavaScripti koodi kvaliteedimõõdikud: keerukuse analüüs vs. hooldatavus

Tarkvaraarenduse valdkonnas, eriti JavaScripti puhul, on funktsionaalse koodi kirjutamine alles esimene samm. On ülioluline tagada, et kood oleks hooldatav, arusaadav ja skaleeritav, eriti kui töötatakse globaalsetes, hajutatud meeskondades. Koodi kvaliteedimõõdikud pakuvad standardiseeritud viisi nende oluliste aspektide hindamiseks ja parandamiseks. See artikkel süveneb koodikvaliteedi mõõdikute tähtsusesse JavaScriptis, keskendudes keerukuse analüüsile ja selle mõjule hooldatavusele ning pakkudes praktilisi parendusstrateegiaid, mida arendusmeeskonnad üle maailma saavad rakendada.

Miks on koodi kvaliteedimõõdikud JavaScripti arenduses olulised

JavaScript on aluseks paljudele rakendustele, alates interaktiivsetest veebisaitidest kuni keerukate veebirakenduste ja Node.js-i kasutavate serveripoolsete lahendusteni. JavaScripti dünaamiline olemus ja laialdane kasutus muudavad koodi kvaliteedi veelgi kriitilisemaks. Halb koodikvaliteet võib põhjustada:

• Suurenenud arenduskulud: Keerulist ja halvasti kirjutatud koodi on aeganõudvam mõista, siluda ja muuta.
• Suurem vigade risk: Keerukas kood on altim vigadele ja ootamatule käitumisele.
• Vähenenud meeskonna kiirus: Arendajad kulutavad rohkem aega olemasoleva koodi lahtimõtestamisele kui uute funktsioonide loomisele.
• Suurenenud tehniline võlg: Halb koodikvaliteet kogub tehnilist võlga, muutes tulevase arenduse keerulisemaks ja kulukamaks.
• Raskused uute meeskonnaliikmete sisseelamisel: Segane kood raskendab uutel arendajatel kiiresti produktiivseks saamist. See on eriti oluline mitmekesistes globaalsetes meeskondades, kus on erinev kogemuste tase.

Koodi kvaliteedimõõdikud pakuvad objektiivset viisi nende tegurite mõõtmiseks ja parenduste jälgimiseks. Mõõdikutele keskendudes saavad arendusmeeskonnad tuvastada murekohti, seada prioriteediks refaktoorimistööd ja tagada, et nende koodibaas püsib aja jooksul terve ja hooldatav. See on eriti oluline suuremahulistes projektides, kus hajutatud meeskonnad töötavad erinevates ajavööndites ja kultuurilistes taustades.

Keerukuse analüüsi mõistmine

Keerukuse analüüs on koodikvaliteedi hindamise põhikomponent. Selle eesmärk on kvantifitseerida koodijupi mõistmise ja hooldamise raskust. JavaScripti arenduses kasutatakse tavaliselt mitut tüüpi keerukusmõõdikuid:

1. Tsüklomaatiline keerukus

Tsüklomaatiline keerukus, mille töötas välja Thomas J. McCabe Sr., mõõdab lineaarselt sõltumatute teede arvu läbi funktsiooni või mooduli lähtekoodi. Lihtsamalt öeldes loeb see koodis olevate otsustuspunktide arvu (nt `if`, `else`, `for`, `while`, `case`).

Arvutus: Tsüklomaatiline keerukus (CC) = E - N + 2P, kus:

• E = servade arv kontrollvoo graafis
• N = sõlmede arv kontrollvoo graafis
• P = ühendatud komponentide arv

Alternatiivselt ja praktilisemalt saab CC-d arvutada, loendades otsustuspunktide arvu ja liites ühe.

Tõlgendus:

• Madal CC (1-10): Üldiselt peetakse heaks. Kood on suhteliselt lihtne mõista ja testida.
• Mõõdukas CC (11-20): Kaaluge refaktoorimist. Kood võib olla muutumas liiga keeruliseks.
• Kõrge CC (21-50): Refaktoorimine on tungivalt soovitatav. Kood on tõenäoliselt raskesti mõistetav ja hooldatav.
• Väga kõrge CC (>50): Kood on äärmiselt keeruline ja nõuab viivitamatut tähelepanu.

Näide:

            function calculateDiscount(price, customerType) {
  let discount = 0;

  if (customerType === "premium") {
    discount = 0.2;
  } else if (customerType === "regular") {
    discount = 0.1;
  } else {
    discount = 0.05;
  }

  if (price > 100) {
    discount += 0.05;
  }

  return price * (1 - discount);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on tsüklomaatiline keerukus 4 (kolm `if`-lauset ja üks kaudne baastee). Kuigi see pole ülemäära kõrge, näitab see, et funktsiooni võiks lihtsustada, näiteks kasutades otsingutabelit või strateegia mustrit. See on eriti oluline, kui seda koodi kasutatakse mitmes riigis, kus on erinevad allahindlusstruktuurid, mis põhinevad kohalikel seadustel või kliendisegmentidel.

2. Kognitiivne keerukus

Kognitiivne keerukus, mille võttis kasutusele SonarSource, keskendub sellele, kui raske on inimesel koodist aru saada. Erinevalt tsüklomaatilisest keerukusest arvestab see selliseid tegureid nagu pesastatud kontrollstruktuurid, loogikaavaldised ja hüpped kontrollvoos.

Peamised erinevused tsüklomaatilisest keerukusest:

• Kognitiivne keerukus karistab pesastatud struktuure rangemalt.
• See arvestab tingimustes olevaid loogikaavaldisi (nt `if (a && b)`).
• See ignoreerib konstruktsioone, mis lihtsustavad mõistmist, nagu `try-catch` plokid (kui neid kasutatakse erandite käsitlemiseks, mitte kontrollvoo jaoks) ja mitme valikuga `switch`-laused.

Tõlgendus:

• Madal CC: Lihtne mõista.
• Mõõdukas CC: Nõuab mõistmiseks veidi pingutust.
• Kõrge CC: Raske mõista ja hooldada.

Näide:

            function processOrder(order) {
  if (order) {
    if (order.items && order.items.length > 0) {
      for (let i = 0; i < order.items.length; i++) {
        const item = order.items[i];
        if (item.quantity > 0) {
          if (item.price > 0) {
            // Process the item
          } else {
            console.error("Invalid price");
          }
        } else {
          console.error("Invalid quantity");
        }
      }
    } else {
      console.error("No items in order");
    }
  } else {
    console.error("Order is null");
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Selles näites on sügavalt pesastatud `if`-laused, mis suurendavad oluliselt kognitiivset keerukust. Kuigi tsüklomaatiline keerukus ei pruugi olla erakordselt kõrge, on koodi mõistmiseks vajalik kognitiivne koormus märkimisväärne. Pesastamise vähendamiseks refaktoorimine parandaks loetavust ja hooldatavust. Kaaluge pesastamise vähendamiseks varajaste tagastuste või valveklauslite kasutamist.

3. Halsteadi keerukusmõõdikud

Halsteadi keerukusmõõdikud pakuvad komplekti mõõdikuid, mis põhinevad operaatorite ja operandide arvul koodis. Nende mõõdikute hulka kuuluvad:

• Programmi pikkus: Operaatorite ja operandide koguarv.
• Sõnavara suurus: Unikaalsete operaatorite ja operandide arv.
• Programmi maht: Programmis sisalduva teabe hulk.
• Raskusaste: Programmi kirjutamise või mõistmise raskusaste.
• Pingutus: Programmi kirjutamiseks või mõistmiseks vajalik pingutus.
• Aeg: Programmi kirjutamiseks või mõistmiseks vajalik aeg.
• Tarnitud vead: Hinnanguline vigade arv programmis.

Kuigi Halsteadi mõõdikuid ei kasutata nii laialdaselt kui tsüklomaatilist või kognitiivset keerukust, võivad need anda väärtuslikku teavet koodibaasi üldise keerukuse kohta. Mõõdik "Tarnitud vead", kuigi see on hinnanguline, võib esile tuua potentsiaalselt problemaatilisi valdkondi, mis väärivad täiendavat uurimist. Pidage meeles, et need väärtused sõltuvad empiiriliselt tuletatud valemitest ja võivad ebatavalistes olukordades anda ebatäpseid hinnanguid. Neid mõõdikuid kasutatakse sageli koos teiste staatilise analüüsi tehnikatega.

Hooldatavus: lõppeesmärk

Lõppkokkuvõttes on koodikvaliteedi mõõdikute eesmärk parandada hooldatavust. Hooldatav kood on:

• Lihtne mõista: Arendajad saavad kiiresti aru koodi eesmärgist ja funktsionaalsusest.
• Lihtne muuta: Muudatusi saab teha ilma uusi vigu tekitamata või olemasolevat funktsionaalsust lõhkumata.
• Lihtne testida: Kood on struktureeritud viisil, mis muudab ühiktestide ja integratsioonitestide kirjutamise ja käivitamise lihtsaks.
• Lihtne siluda: Kui vead tekivad, saab neid kiiresti tuvastada ja lahendada.

Kõrge hooldatavus toob kaasa vähenenud arenduskulud, paranenud meeskonna kiiruse ning stabiilsema ja usaldusväärsema toote.

Tööriistad koodi kvaliteedi mõõtmiseks JavaScriptis

Mitmed tööriistad aitavad mõõta koodikvaliteedi mõõdikuid JavaScripti projektides:

1. ESLint

ESLint on laialdaselt kasutatav linter, mis suudab tuvastada potentsiaalseid probleeme ja jõustada kodeerimisstiili juhiseid. Seda saab konfigureerida koodi keerukuse kontrollimiseks, kasutades pluginaid nagu `eslint-plugin-complexity`. ESLinti saab integreerida arendusprotsessi, kasutades IDE laiendusi, ehitustööriistu ja CI/CD torujuhtmeid.

ESLinti konfiguratsiooni näide:

            // .eslintrc.js
module.exports = {
  "extends": "eslint:recommended",
  "plugins": ["complexity"],
  "rules": {
    "complexity/complexity": ["error", { "max": 10 }], // Määra maksimaalseks tsüklomaatiliseks keerukuseks 10
    "max-len": ["error", { "code": 120 }] // Piira rea pikkus 120 märgini
  }
};

            

              
                Copy
              
            
          

2. SonarQube

SonarQube on terviklik platvorm koodikvaliteedi pidevaks kontrollimiseks. See suudab analüüsida JavaScripti koodi erinevate mõõdikute, sealhulgas tsüklomaatilise keerukuse, kognitiivse keerukuse ja koodilõhnade osas. SonarQube pakub veebipõhist liidest koodikvaliteedi suundumuste visualiseerimiseks ja parendusvaldkondade tuvastamiseks. See pakub aruandeid vigade, haavatavuste ja koodilõhnade kohta, pakkudes juhiseid nende parandamiseks.

3. JSHint/JSLint

JSHint ja JSLint on vanemad linterid, mida saab samuti kasutada koodikvaliteedi probleemide kontrollimiseks. Kuigi ESLint on üldiselt eelistatud oma paindlikkuse ja laiendatavuse tõttu, võivad JSHint ja JSLint olla endiselt kasulikud vanemate projektide puhul.

4. Code Climate

Code Climate on pilvepõhine platvorm, mis analüüsib koodi kvaliteeti ja annab tagasisidet potentsiaalsete probleemide kohta. See toetab JavaScripti ja integreerub populaarsete versioonihaldussüsteemidega nagu GitHub ja GitLab. Samuti integreerub see erinevate pideva integratsiooni ja pideva tarnimise platvormidega. Platvorm toetab erinevaid koodistiili ja vormindusreegleid, tagades koodi järjepidevuse meeskonnaliikmete vahel.

5. Plato

Plato on JavaScripti lähtekoodi visualiseerimise, staatilise analüüsi ja keerukuse haldamise tööriist. See genereerib interaktiivseid aruandeid, mis toovad esile koodi keerukuse ja potentsiaalsed probleemid. Plato toetab erinevaid keerukusmõõdikuid, sealhulgas tsüklomaatilist keerukust ja Halsteadi keerukusmõõdikuid.

Strateegiad koodi kvaliteedi parandamiseks

Kui olete koodikvaliteedi mõõdikute abil murekohad tuvastanud, saate koodi kvaliteedi parandamiseks rakendada mitmeid strateegiaid:

1. Refaktoorimine

Refaktoorimine hõlmab olemasoleva koodi ümberstruktureerimist selle välist käitumist muutmata. Levinud refaktoorimistehnikad on järgmised:

• Funktsiooni eraldamine (Extract Function): Koodibloki teisaldamine eraldi funktsiooni, et parandada loetavust ja taaskasutatavust.
• Funktsiooni sisestamine (Inline Function): Funktsioonikutse asendamine funktsiooni kehaga, et kõrvaldada tarbetu abstraktsioon.
• Tingimuslause asendamine polümorfismiga (Replace Conditional with Polymorphism): Polümorfismi kasutamine erinevate juhtumite käsitlemiseks keeruliste tingimuslausete asemel.
• Tingimuslause lagundamine (Decompose Conditional): Keerulise tingimuslause jagamine väiksemateks, paremini hallatavateks osadeks.
• Väite lisamine (Introduce Assertion): Väidete lisamine koodi käitumise kohta tehtud eelduste kontrollimiseks.

Näide: funktsiooni eraldamine

            // Enne refaktoorimist
function calculateTotalPrice(order) {
  let totalPrice = 0;
  for (let i = 0; i < order.items.length; i++) {
    const item = order.items[i];
    totalPrice += item.price * item.quantity;
  }
  if (order.discount) {
    totalPrice *= (1 - order.discount);
  }
  return totalPrice;
}

// Pärast refaktoorimist
function calculateItemTotal(item) {
  return item.price * item.quantity;
}

function calculateTotalPrice(order) {
  let totalPrice = 0;
  for (let i = 0; i < order.items.length; i++) {
    const item = order.items[i];
    totalPrice += calculateItemTotal(item);
  }
  if (order.discount) {
    totalPrice *= (1 - order.discount);
  }
  return totalPrice;
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. Koodi ülevaatused

Koodi ülevaatused on tarkvaraarendusprotsessi oluline osa. Need hõlmavad teiste arendajate poolt teie koodi ülevaatamist, et tuvastada potentsiaalseid probleeme ja soovitada parandusi. Koodi ülevaatused aitavad leida vigu, parandada koodi kvaliteeti ja edendada teadmiste jagamist meeskonnaliikmete vahel. Kasulik on kehtestada kogu meeskonnale standardne koodi ülevaatuse kontrollnimekiri ja stiilijuhend, et tagada ülevaatusprotsessi järjepidevus ja tõhusus.

Koodi ülevaatuste läbiviimisel on oluline keskenduda:

• Loetavus: Kas kood on kergesti mõistetav?
• Hooldatavus: Kas koodi on lihtne muuta ja laiendada?
• Testitavus: Kas koodi on lihtne testida?
• Jõudlus: Kas kood on jõudluselt hea ja tõhus?
• Turvalisus: Kas kood on turvaline ja vaba haavatavustest?

3. Ühiktestide kirjutamine

Ühiktestid on automatiseeritud testid, mis kontrollivad koodi üksikute osade, näiteks funktsioonide või klasside, funktsionaalsust. Ühiktestide kirjutamine aitab leida vigu arendusprotsessi varajases staadiumis ja tagada, et kood käitub ootuspäraselt. JavaScriptis kasutatakse ühiktestide kirjutamiseks tavaliselt tööriistu nagu Jest, Mocha ja Jasmine.

Näide: Jesti ühiktest

            // calculateDiscount.test.js
const calculateDiscount = require('./calculateDiscount');

describe('calculateDiscount', () => {
  it('peaks rakendama 20% allahindlust premium-klientidele', () => {
    expect(calculateDiscount(100, 'premium')).toBe(80);
  });

  it('peaks rakendama 10% allahindlust tavaklientidele', () => {
    expect(calculateDiscount(100, 'regular')).toBe(90);
  });

  it('peaks rakendama 5% allahindlust teistele klientidele', () => {
    expect(calculateDiscount(100, 'other')).toBe(95);
  });

  it('peaks rakendama täiendava 5% allahindluse hindadele üle 100', () => {
    expect(calculateDiscount(200, 'premium')).toBe(150);
  });
});

            

              
                Copy
              
            
          

4. Kodeerimisstiili juhendite järgimine

Järjepidev kodeerimisstiil muudab koodi lugemise ja mõistmise lihtsamaks. Kodeerimisstiili juhendid pakuvad reeglite ja tavade kogumit koodi vormindamiseks, muutujate nimetamiseks ja failide struktureerimiseks. Populaarsed JavaScripti stiilijuhendid hõlmavad Airbnb JavaScripti stiilijuhendit ja Google'i JavaScripti stiilijuhendit.

Tööriistad nagu Prettier saavad koodi automaatselt vormindada vastavalt konkreetsele stiilijuhendile.

5. Disainimustrite kasutamine

Disainimustrid on korduvkasutatavad lahendused levinud tarkvaradisaini probleemidele. Disainimustrite kasutamine aitab parandada koodi kvaliteeti, muutes koodi modulaarsemaks, paindlikumaks ja hooldatavamaks. Levinud JavaScripti disainimustrid on järgmised:

• Mooduli muster (Module Pattern): Koodi kapseldamine moodulisse, et vältida nimeruumi saastamist.
• Tehase muster (Factory Pattern): Objektide loomine ilma nende konkreetseid klasse määramata.
• Singletoni muster (Singleton Pattern): Tagamine, et klassil on ainult üks eksemplar.
• Vaatleja muster (Observer Pattern): Ühe-mitmele sõltuvuse defineerimine objektide vahel.
• Strateegia muster (Strategy Pattern): Algoritmide perekonna defineerimine ja nende omavahel vahetatavaks tegemine.

6. Staatiline analüüs

Staatilise analüüsi tööriistad, nagu ESLint ja SonarQube, analüüsivad koodi seda käivitamata. Nad suudavad tuvastada potentsiaalseid probleeme, jõustada kodeerimisstiili juhiseid ja mõõta koodi keerukust. Staatilise analüüsi integreerimine arendusprotsessi aitab vältida vigu ja parandada koodi kvaliteeti. Paljud meeskonnad integreerivad need tööriistad oma CI/CD torujuhtmetesse, et tagada koodi automaatne hindamine enne kasutuselevõttu.

Keerukuse ja hooldatavuse tasakaalustamine

Kuigi koodi keerukuse vähendamine on oluline, on sama oluline arvestada ka hooldatavusega. Mõnikord võib keerukuse vähendamine muuta koodi raskemini mõistetavaks või muudetavaks. Oluline on leida tasakaal keerukuse ja hooldatavuse vahel. Püüdke luua kood, mis on:

• Selge ja lühike: Kasutage tähendusrikkaid muutujate nimesid ja kommentaare keerulise loogika selgitamiseks.
• Modulaarne: Jagage suured funktsioonid väiksemateks, paremini hallatavateks osadeks.
• Testitav: Kirjutage ühikteste koodi funktsionaalsuse kontrollimiseks.
• Hästi dokumenteeritud: Pakkuge koodile selget ja täpset dokumentatsiooni.

Globaalsed kaalutlused JavaScripti koodi kvaliteedis

Globaalsete JavaScripti projektide kallal töötades on oluline arvestada järgmisega:

• Lokaliseerimine: Kasutage rahvusvahelistumise (i18n) ja lokaliseerimise (l10n) tehnikaid mitme keele ja kultuuri toetamiseks.
• Ajavööndid: Käsitsege ajavööndite teisendusi korrektselt, et vältida segadust. Moment.js (kuigi nüüd hooldusrežiimis) või date-fns on populaarsed teegid kuupäevade ja kellaaegadega töötamiseks.
• Numbrite ja kuupäevade vormindamine: Kasutage erinevate lokaatide jaoks sobivaid numbri- ja kuupäevavorminguid.
• Märgikodeering: Kasutage UTF-8 kodeeringut, et toetada laia valikut märke.
• Juurdepääsetavus: Tagage, et kood oleks juurdepääsetav puuetega kasutajatele, järgides WCAG juhiseid.
• Suhtlus: Tagage selge suhtlus globaalselt hajutatud meeskondades. Kasutage versioonihaldust ja koostöövahendeid nagu GitHub või Bitbucket, et säilitada koodi kvaliteet.

Näiteks valuutaga tegelemisel ärge eeldage ühte vormingut. USA dollarites olev hind vormindatakse erinevalt kui eurodes. Kasutage nende ülesannete jaoks teeke või sisseehitatud brauseri API-sid, mis toetavad rahvusvahelistumist.

Kokkuvõte

Koodi kvaliteedimõõdikud on olulised hooldatavate, skaleeritavate ja usaldusväärsete JavaScripti rakenduste loomiseks, eriti globaalsetes arenduskeskkondades. Mõistes ja kasutades selliseid mõõdikuid nagu tsüklomaatiline keerukus, kognitiivne keerukus ja Halsteadi keerukusmõõdikud, saavad arendajad tuvastada murekohti ja parandada oma koodi üldist kvaliteeti. Tööriistad nagu ESLint ja SonarQube võivad automatiseerida koodikvaliteedi mõõtmise protsessi ja anda väärtuslikku tagasisidet. Seades esikohale hooldatavuse, kirjutades ühikteste, viies läbi koodi ülevaatusi ja järgides kodeerimisstiili juhendeid, saavad arendusmeeskonnad tagada, et nende koodibaas püsib terve ja kohandatav tulevaste muudatustega. Võtke need tavad omaks, et ehitada robustseid ja hooldatavaid JavaScripti rakendusi, mis vastavad globaalse publiku nõudmistele.