Tehniskais parāds: refaktorēšanas stratēģijas ilgtspējīgam programmatūrai

Tehniskais parāds ir metafora, kas apraksta netiešās atkārtošanas izmaksas, ko izraisa viegla (t.i., ātra) risinājuma izvēle tagad, nevis labāka pieeja, kas prasītu vairāk laika. Tāpat kā finanšu parāds, tehniskais parāds rada procentu maksājumus papildu pūļu veidā, kas nepieciešami turpmākai izstrādei. Lai gan dažreiz neizbēgams un pat izdevīgs īstermiņā, nekontrolēts tehniskais parāds var izraisīt attīstības ātruma samazināšanos, kļūdu biežuma palielināšanos un galu galā neilgtspējīgu programmatūru.

Tehniskā parāda izpratne

Vords Kaningems, kurš iedibināja šo terminu, to paredzēja kā veidu, kā paskaidrot netehniskajiem ieinteresētajiem, ka dažreiz ir jāveic saīsinājumi izstrādes laikā. Tomēr ir ļoti svarīgi atšķirt prātīgu un pārdrošu tehnisko parādu.

• Prātīgs tehniskais parāds: Tā ir apzināta izvēle veikt īsceļu, saprotot, ka tas vēlāk tiks atrisināts. To bieži izmanto, ja laiks ir kritisks, piemēram, palaižot jaunu produktu vai reaģējot uz tirgus prasībām. Piemēram, jaunuzņēmums varētu par prioritāti noteikt minimāli dzīvotspējīga produkta (MVP) piegādi ar dažām zināmām koda neefektivitātēm, lai iegūtu agrīnu tirgus atgriezenisko saiti.
• Pārdrošs tehniskais parāds: Tas rodas, kad tiek veikti saīsinājumi, neņemot vērā turpmākās sekas. Tas bieži notiek ne pieredzes trūkuma, plānošanas trūkuma vai spiediena dēļ, lai ātri piegādātu funkcijas, neņemot vērā koda kvalitāti. Piemēram, pienācīgas kļūdu apstrādes ignorēšana kritiskā sistēmas komponentā.

Nevaldīta tehniskā parāda ietekme

Tehniskā parāda ignorēšana var radīt smagas sekas:

• Lēnāka attīstība: Kad koda bāze kļūst sarežģītāka un savstarpēji saistīta, jaunu funkciju pievienošana vai kļūdu labošana prasa ilgāku laiku. Tas ir tāpēc, ka izstrādātāji pavada vairāk laika, izprotot esošo kodu un pārvietojoties tā sarežģītībās.
• Kļūdu biežuma palielināšanās: Slikti rakstīts kods ir vairāk pakļauts kļūdām. Tehniskais parāds var radīt augsni kļūdām, kuras ir grūti identificēt un novērst.
• Samazināta uzturamība: Koda bāzi, kas pilna ar tehnisko parādu, ir grūti uzturēt. Vienkāršām izmaiņām var būt nevēlamas sekas, padarot atjauninājumu veikšanu riskantu un laikietilpīgu.
• Zemāks komandas morālais stāvoklis: Strādāt ar slikti uzturētu kodu var būt nomācoši un demoralizējoši izstrādātājiem. Tas var izraisīt produktivitātes samazināšanos un augstāku darbinieku mainības līmeni.
• Paaugstinātas izmaksas: Galu galā tehniskais parāds noved pie paaugstinātām izmaksām. Laiks un pūles, kas nepieciešamas sarežģītas un kļūdainas koda bāzes uzturēšanai, var ievērojami pārsniegt sākotnējos ietaupījumus, kas gūti, veicot īsceļus.

Tehniskā parāda identificēšana

Pirmais solis tehniskā parāda pārvaldībā ir tā identificēšana. Šeit ir daži izplatīti rādītāji:

• Koda smaržas: Tie ir koda modeļi, kas norāda uz iespējamām problēmām. Izplatītas koda smaržas ir garas metodes, lielas klases, dublēts kods un funkciju skaudība.
• Sarežģītība: Ļoti sarežģītu kodu ir grūti saprast un uzturēt. Metriki, piemēram, ciklisko sarežģītību un koda rindiņas, var palīdzēt identificēt sarežģītas jomas.
• Testu trūkums: Nepietiekama testa pārklājums liecina, ka kods nav labi izprasts un var būt pakļauts kļūdām.
• Slikta dokumentācija: Dokumentācijas trūkums apgrūtina koda mērķa un funkcionalitātes izpratni.
• Veiktspējas problēmas: Lēna veiktspēja var liecināt par neefektīvu kodu vai sliktu arhitektūru.
• Bieži pārrāvumi: Ja izmaiņu veikšana bieži rada negaidītus pārrāvumus, tas liecina par pamatā esošām problēmām koda bāzē.
• Izstrādātāju atsauksmes: Izstrādātājiem bieži vien ir laba sajūta par to, kur atrodas tehniskais parāds. Mudiniet viņus paust savas bažas un identificēt jomas, kuras ir jāuzlabo.

Refaktorēšanas stratēģijas: praktisks ceļvedis

Refaktorēšana ir esošā koda iekšējās struktūras uzlabošanas process, nemainot tā ārējo darbību. Tā ir ļoti svarīgs rīks tehniskā parāda pārvaldīšanai un koda kvalitātes uzlabošanai. Šeit ir dažas izplatītas refaktorēšanas metodes:

1. Mazi, bieži refaktorējumi

Labākā pieeja refaktorēšanai ir to veikt mazos, biežos soļos. Tas atvieglo izmaiņu testēšanu un pārbaudi un samazina jaunu kļūdu ieviešanas risku. Integrējiet refaktorēšanu savā ikdienas izstrādes darbplūsmā.

Piemērs: Tā vietā, lai mēģinātu pārrakstīt lielu klasi uzreiz, sadaliet to mazākos, pārvaldāmākos soļos. Refaktorējiet vienu metodi, izvelciet jaunu klasi vai pārdēvējiet mainīgo. Palaidiet testus pēc katras izmaiņas, lai pārliecinātos, ka nekas nav salauzts.

2. Skautu likums

Skautu likums nosaka, ka kods ir jāatstāj tīrāks, nekā atradāt. Ikreiz, kad strādājat pie koda gabala, veltiet dažas minūtes, lai to uzlabotu. Izlabojiet kļūdu, pārdēvējiet mainīgo vai izvelciet metodi. Laika gaitā šie nelielie uzlabojumi var radīt ievērojamus uzlabojumus koda kvalitātē.

Piemērs: Labojot kļūdu modulī, pamanāt, ka metodes nosaukums nav skaidrs. Pārdēvējiet metodi, lai labāk atspoguļotu tās mērķi. Šī vienkāršā izmaiņa atvieglo koda saprašanu un uzturēšanu.

3. Izvelciet metodi

Šī metode ietver koda bloka paņemšanu un pārvietošanu jaunā metodē. Tas var palīdzēt samazināt koda dublēšanu, uzlabot lasāmību un atvieglot koda testēšanu.

Piemērs: Apsveriet šo Java koda fragmentu:

public void processOrder(Order order) {
 // Aprēķināt kopējo summu
 double totalAmount = 0;
 for (OrderItem item : order.getItems()) {
 totalAmount += item.getPrice() * item.getQuantity();
 }

 // Piemērot atlaidi
 if (order.getCustomer().isEligibleForDiscount()) {
 totalAmount *= 0.9;
 }

 // Nosūtīt apstiprinājuma e-pastu
 String email = order.getCustomer().getEmail();
 String subject = "Order Confirmation";
 String body = "Your order has been placed successfully.";
 sendEmail(email, subject, body);
}

Mēs varam izņemt kopējās summas aprēķinu atsevišķā metodē:

public void processOrder(Order order) {
 double totalAmount = calculateTotalAmount(order);

 // Piemērot atlaidi
 if (order.getCustomer().isEligibleForDiscount()) {
 totalAmount *= 0.9;
 }

 // Nosūtīt apstiprinājuma e-pastu
 String email = order.getCustomer().getEmail();
 String subject = "Order Confirmation";
 String body = "Your order has been placed successfully.";
 sendEmail(email, subject, body);
}

private double calculateTotalAmount(Order order) {
 double totalAmount = 0;
 for (OrderItem item : order.getItems()) {
 totalAmount += item.getPrice() * item.getQuantity();
 }
 return totalAmount;
}

4. Izvelciet klasi

Šī metode ietver dažu klases atbildību pārvietošanu jaunā klasē. Tas var palīdzēt samazināt sākotnējās klases sarežģītību un padarīt to fokusētāku.

Piemērs: Klasi, kas apstrādā gan pasūtījumu apstrādi, gan klientu saziņu, var sadalīt divās klasēs: `OrderProcessor` un `CustomerCommunicator`.

5. Aizstāt nosacījumu ar polimorfismu

Šī metode ietver sarežģīta nosacījuma paziņojuma (piemēram, liela `if-else` ķēde) aizstāšanu ar polimorfisku risinājumu. Tas var padarīt kodu elastīgāku un vieglāk paplašināmu.

Piemērs: Apsveriet situāciju, kad jums ir jāaprēķina dažāda veida nodokļi, pamatojoties uz produkta veidu. Tā vietā, lai izmantotu lielu `if-else` paziņojumu, jūs varat izveidot interfeisu `TaxCalculator` ar dažādām implementācijām katram produkta tipam. Python valodā:

class TaxCalculator:
 def calculate_tax(self, price):
 pass

class ProductATaxCalculator(TaxCalculator):
 def calculate_tax(self, price):
 return price * 0.1

class ProductBTaxCalculator(TaxCalculator):
 def calculate_tax(self, price):
 return price * 0.2

# Lietošana
product_a_calculator = ProductATaxCalculator()
tax = product_a_calculator.calculate_tax(100)
print(tax) # Izvade: 10.0

6. Ieviest dizaina modeļus

Atbilstošu dizaina modeļu piemērošana var ievērojami uzlabot koda struktūru un uzturamību. Izplatīti modeļi, piemēram, Singleton, Factory, Observer un Strategy, var palīdzēt atrisināt atkārtojošas dizaina problēmas un padarīt kodu elastīgāku un paplašināmu.

Piemērs: Stratēģijas modeļa izmantošana, lai apstrādātu dažādas maksājumu metodes. Katru maksājumu metodi (piemēram, kredītkarti, PayPal) var ieviest kā atsevišķu stratēģiju, ļaujot viegli pievienot jaunas maksājumu metodes, nemainot galveno maksājumu apstrādes loģiku.

7. Aizstāt burvju skaitļus ar nosauktām konstantēm

Burvju skaitļi (neizskaidroti skaitliski literāli) apgrūtina koda saprašanu un uzturēšanu. Aizstājiet tos ar nosauktām konstantēm, kas skaidri izskaidro to nozīmi.

Piemērs: Tā vietā, lai savā kodā izmantotu `if (age > 18)`, definējiet konstantu `const int ADULT_AGE = 18;` un izmantojiet `if (age > ADULT_AGE)`. Tas padara kodu lasāmāku un vieglāk atjaunināmu, ja pieaugušā vecums nākotnē mainās.

8. Sadalīt nosacījumu

Lielus nosacījuma paziņojumus var būt grūti lasīt un saprast. Sadaliet tos mazākās, pārvaldāmākās metodēs, kur katra apstrādā noteiktu nosacījumu.

Piemērs: Tā vietā, lai būtu viena metode ar garu `if-else` ķēdi, izveidojiet atsevišķas metodes katrai nosacījuma filiālei. Katrai metodei ir jāapstrādā konkrēts nosacījums un jāatgriež atbilstošais rezultāts.

9. Pārdēvēt metodi

Slikti nosaukta metode var būt mulsinoša un maldinoša. Pārdēvējiet metodes, lai precīzi atspoguļotu to mērķi un funkcionalitāti.

Piemērs: Metodi, kuras nosaukums ir `processData`, varētu pārdēvēt par `validateAndTransformData`, lai labāk atspoguļotu tās atbildību.

10. Noņemt dublēto kodu

Dublēts kods ir galvenais tehniskā parāda avots. Tas apgrūtina koda uzturēšanu un palielina kļūdu ieviešanas risku. Identificējiet un noņemiet dublēto kodu, izvelkot to atkārtoti izmantojamās metodēs vai klasēs.

Piemērs: Ja jums ir viens un tas pats koda bloks vairākās vietās, izvelciet to atsevišķā metodē un izsauciet šo metodi no katras vietas. Tas nodrošina, ka jums ir jāatjaunina kods tikai vienā vietā, ja tas ir jāmaina.

Refaktorēšanas rīki

Vairāki rīki var palīdzēt refaktorēšanā. Integrētās izstrādes vides (IDE), piemēram, IntelliJ IDEA, Eclipse un Visual Studio, ir iebūvētas refaktorēšanas funkcijas. Statiskās analīzes rīki, piemēram, SonarQube, PMD un FindBugs, var palīdzēt identificēt koda smaržas un potenciālās uzlabojumu jomas.

Labākā prakse tehniskā parāda pārvaldībai

Tehniskā parāda efektīva pārvaldība prasa proaktīvu un disciplinētu pieeju. Šeit ir daži labākās prakses piemēri:

• Izsekojiet tehnisko parādu: Izmantojiet sistēmu tehniskā parāda izsekošanai, piemēram, izklājlapu, problēmu izsekotāju vai īpašu rīku. Reģistrējiet parādu, tā ietekmi un paredzamās pūles, lai to atrisinātu.
• Prioritāte refaktorēšanai: Regulāri ieplānojiet laiku refaktorēšanai. Prioritāti piešķiriet kritiskākajām tehniskā parāda jomām, kurām ir vislielākā ietekme uz attīstības ātrumu un koda kvalitāti.
• Automatizēta testēšana: Pirms refaktorēšanas pārliecinieties, ka jums ir visaptveroši automatizēti testi. Tas palīdzēs ātri identificēt un novērst visas kļūdas, kas tiek ieviestas refaktorēšanas procesā.
• Koda pārskatīšana: Regulāri veiciet koda pārskatīšanu, lai jau agrīni identificētu iespējamo tehnisko parādu. Mudiniet izstrādātājus sniegt atsauksmes un ieteikt uzlabojumus.
• Nepārtraukta integrācija/nepārtraukta izvietošana (CI/CD): Integrējiet refaktorēšanu savā CI/CD cauruļvadā. Tas palīdzēs automatizēt testēšanas un izvietošanas procesu un nodrošināt, ka koda izmaiņas tiek nepārtraukti integrētas un piegādātas.
• Sazinieties ar ieinteresētajām personām: Paskaidrojiet netehniskajām ieinteresētajām personām refaktorēšanas nozīmi un saņemiet viņu piekrišanu. Parādiet viņiem, kā refaktorēšana var uzlabot attīstības ātrumu, koda kvalitāti un galu galā projekta panākumus.
• Iestatiet reālistiskas cerības: Refaktorēšana prasa laiku un pūles. Negaidiet, ka atcelsiet visu tehnisko parādu vienas nakts laikā. Iestatiet reālistiskus mērķus un laika gaitā izsekojiet savam progresam.
• Dokumentējiet refaktorēšanas pasākumus: Saglabājiet refaktorēšanas pasākumu ierakstu, ieskaitot veiktās izmaiņas un iemeslus, kāpēc tās veicāt. Tas palīdzēs jums izsekot savam progresam un mācīties no savas pieredzes.
• Pieņemiet Agile principus: Agile metodikas uzsver atkārtotu attīstību un nepārtrauktu uzlabošanu, kas ir labi piemērota tehniskā parāda pārvaldīšanai.

Tehniskais parāds un globālās komandas

Strādājot ar globālām komandām, tehniskā parāda pārvaldības problēmas tiek pastiprinātas. Atšķirīgas laika zonas, saziņas stili un kultūras atšķirības var apgrūtināt refaktorēšanas pasākumu koordinēšanu. Vēl svarīgāk ir nodrošināt skaidrus saziņas kanālus, labi definētus kodēšanas standartus un kopīgu izpratni par tehnisko parādu. Šeit ir daži papildu apsvērumi:

• Izveidojiet skaidrus kodēšanas standartus: Nodrošiniet, lai visi komandas locekļi ievērotu vienādus kodēšanas standartus neatkarīgi no viņu atrašanās vietas. Tas palīdzēs nodrošināt, ka kods ir konsekvents un viegli saprotams.
• Izmantojiet versiju kontroles sistēmu: Izmantojiet versiju kontroles sistēmu, piemēram, Git, lai izsekotu izmaiņām un sadarbotos ar kodu. Tas palīdzēs novērst konfliktus un nodrošināt, ka visi strādā ar jaunāko koda versiju.
• Veiciet attālinātas koda pārskatīšanas: Izmantojiet tiešsaistes rīkus attālinātu koda pārskatīšanu veikšanai. Tas palīdzēs jau agrīni identificēt iespējamās problēmas un nodrošināt, ka kods atbilst nepieciešamajiem standartiem.
• Dokumentējiet visu: Dokumentējiet visu, ieskaitot kodēšanas standartus, dizaina lēmumus un refaktorēšanas pasākumus. Tas palīdzēs nodrošināt, ka visi ir vienā lapā neatkarīgi no viņu atrašanās vietas.
• Izmantojiet sadarbības rīkus: Izmantojiet sadarbības rīkus, piemēram, Slack, Microsoft Teams vai Zoom, lai sazinātos un koordinētu refaktorēšanas pasākumus.
• Apzināties laika zonas atšķirības: Ieplānojiet tikšanās un koda pārskatīšanu laikā, kas ir ērti visiem komandas locekļiem.
• Kultūras jutīgums: Apzināties kultūras atšķirības un saziņas stilus. Veiciniet atklātu saziņu un izveidojiet drošu vidi, kurā komandas locekļi var uzdot jautājumus un sniegt atsauksmes.

Secinājums

Tehniskais parāds ir neizbēgama programmatūras izstrādes sastāvdaļa. Tomēr, izprotot dažāda veida tehnisko parādu, identificējot tā simptomus un ieviešot efektīvas refaktorēšanas stratēģijas, jūs varat samazināt tā negatīvo ietekmi un nodrošināt savas programmatūras ilgtermiņa veselību un ilgtspēju. Atcerieties prioritizēt refaktorēšanu, integrēt to savā izstrādes darbplūsmā un efektīvi sazināties ar savu komandu un ieinteresētajām personām. Pieņemot proaktīvu pieeju tehniskā parāda pārvaldībai, jūs varat uzlabot koda kvalitāti, palielināt attīstības ātrumu un izveidot uzturamāku un ilgtspējīgāku programmatūras sistēmu. Pieaugošā globalizētā programmatūras izstrādes ainavā efektīva tehniskā parāda pārvaldība ir ļoti svarīga panākumiem.