实践 Java 代码重构技巧：改进现有代码结构，提升可读性、可维护性与扩展性。

好的，各位亲爱的代码农、程序猿、攻城狮们，欢迎来到今天的“代码回春术”讲座！ 🧙‍♂️ 今天，我们要聊聊一个让所有程序员都又爱又恨的话题——代码重构。

引子：代码，你的青春还剩多少？

大家扪心自问一下，你们的代码库里，有没有那么几块代码，让你每次看到都想绕道走？有没有那么几个函数，长得像裹脚布，臭得像臭豆腐？ 🤢 有没有那么几个类，耦合得像连体婴，拆都拆不开？ 😭

如果有，恭喜你，你不是一个人！ 这说明你的代码已经进入了“中年危机”，亟需重构来“回春”了！

第一章：重构的意义——给代码做个SPA！

重构，英文叫Refactoring，可不是简单地改bug，也不是重新写一遍。它是一种在不改变代码外部行为的前提下，改善代码内部结构的技术。简单来说，就是给你的代码做个SPA（Software Process Assessment），让它焕发新生，青春永驻！

为什么要做重构？

• 提升可读性： 代码是写给人看的，其次才是给机器执行的。如果你的代码只有你自己能看懂，那等你老了退休了，谁来接你的班？ 😅
• 增强可维护性： 想象一下，你的代码像一堆乱麻，每次改动都要牵一发动全身，那你的头发得多掉几根？ 👴 重构后的代码结构清晰，模块独立，改动起来自然轻松愉快。
• 提高可扩展性： 好的代码应该像乐高积木，可以随意组合、扩展。重构可以帮助你发现代码中的瓶颈，优化设计，让你的代码能够轻松应对未来的需求变化。
• 减少Bug： 结构清晰的代码，Bug自然无处遁形。重构可以帮助你发现潜在的问题，提前解决，避免线上事故。

什么时候需要重构？

• 代码异味（Code Smells）出现： 后面我们会详细介绍各种代码异味，它们就像代码界的“PM2.5”，污染着你的代码环境。
• 添加新功能困难： 当你发现添加一个新功能需要修改很多地方，或者代码逻辑复杂到让你头皮发麻时，就说明你的代码需要重构了。
• 修复Bug困难： 当你发现修复一个Bug需要花费大量时间，或者改了一个Bug又引入了新的Bug时，也说明你的代码需要重构了。
• 代码评审（Code Review）时： Code Review是发现代码问题的最佳时机，也是进行重构的好机会。

第二章：重构的原则——磨刀不误砍柴工！

重构不是随心所欲的修改，而是一项严谨的技术活动。我们需要遵循一些原则，才能保证重构的质量和效果。

• 不要在发布版本前重构： 除非是紧急Bug修复，否则不要在发布版本前进行大规模重构。重构可能会引入新的Bug，影响发布进度。
• 小步快跑，循序渐进： 不要试图一次性完成所有重构工作。将重构任务分解成小的步骤，每次只修改一小部分代码，并进行充分测试，确保代码的正确性。
• 保持代码行为不变： 重构的目的是改善代码内部结构，而不是改变代码的外部行为。在重构过程中，要确保代码的功能不变。
• 编写单元测试： 单元测试是重构的保护伞。在重构前，要编写充分的单元测试，确保重构后的代码仍然能够通过测试。
• 不要为了重构而重构： 重构的目的是解决实际问题，而不是为了追求代码的完美。如果代码没有问题，就不要进行重构。

第三章：代码异味——揪出代码界的“PM2.5”！

代码异味，是指代码中存在的可能导致问题的迹象。它们就像代码界的“PM2.5”，污染着你的代码环境。

代码异味	描述	重构方法
Duplicated Code	重复的代码片段。如果在一个以上的地点看到相同的代码结构，可以肯定：设法将它们合而为一。	Extract Method、Pull Up Method、Form Template Method、Substitute Algorithm
Long Method	过长的函数。函数越长，越难理解。	Extract Method、Replace Temp with Query、Introduce Parameter Object、Preserve Whole Object、Replace Method with Method Object、Decompose Conditional、Replace Conditional with Polymorphism
Large Class	过大的类。一个类做了太多的事情，往往意味着它承担了过多的责任。	Extract Class、Extract Subclass、Replace Data Value with Object、Replace Type Code with Subclasses、Replace Type Code with State/Strategy
Long Parameter List	过长的参数列表。参数列表越长，越难理解和使用。	Replace Parameter with Method、Preserve Whole Object、Introduce Parameter Object
Divergent Change	当需要修改代码时，如果只修改一个类，却需要修改多个不同的地方，就说明这个类承担了过多的责任。	Extract Class
Shotgun Surgery	当需要修改代码时，如果需要修改多个类，而且每次修改都只修改一小部分，就说明代码的耦合度太高。	Move Method、Move Field、Inline Class
Feature Envy	一个函数对另一个类的内部数据比对自己所处类的内部数据更感兴趣。	Move Method、Extract Method
Data Clumps	总是绑在一起出现的数据项。例如，姓名、电话号码、地址等。	Introduce Parameter Object、Preserve Whole Object
Primitive Obsession	不愿意使用小对象来替换基本类型。例如，使用String来表示电话号码、货币等。	Replace Data Value with Object、Replace Type Code with Class、Replace Type Code with Subclasses、Replace Type Code with State/Strategy
Switch Statements	switch语句往往是代码坏味道的根源。它会导致代码难以扩展和维护。	Replace Type Code with Subclasses、Replace Type Code with State/Strategy、Replace Conditional with Polymorphism
Parallel Inheritance Hierarchies	当你为某个类增加一个子类，必须也为另一个类相应增加一个子类。	Move Method、Move Field
Lazy Class	一个类没有做足够的事情。	Inline Class
Speculative Generality	企图以各种各样的钩子和特殊情况来处理所有可预料的变化。	Inline Class、Remove Parameter
Temporary Field	类中的某个字段只在某些情况下才被用到。	Extract Class、Introduce Null Object
Message Chains	一个对象请求另一个对象，然后后者又请求另一个对象，以此类推。	Hide Delegate
Middle Man	类的大部分接口都委托给其他的类。	Remove Middle Man、Inline Method、Replace Delegation with Inheritance
Inappropriate Intimacy	一个类使用了另一个类的内部数据。	Move Method、Move Field、Hide Delegate、Replace Inheritance with Delegation
Alternative Classes with Different Interfaces	两个类做了相同的事情，但是却有不同的接口。	Rename Method、Move Method、Extract Superclass
Incomplete Library Class	类库的功能不完整。	Introduce Foreign Method、Introduce Local Extension
Data Class	类中只包含数据，没有任何行为。	Move Method
Refused Bequest	子类继承了父类的行为，但是并不想使用。	Replace Inheritance with Delegation
Comments	注释被用来解释代码的意图。如果需要写注释，说明代码不够清晰。	Extract Method、Rename Method、Introduce Assertion

第四章：常用的重构技巧——十八般武艺，样样精通！

掌握了代码异味，接下来就要学习如何使用重构技巧来消除这些异味。这里介绍一些常用的重构技巧：

• Extract Method（提取方法）： 将一段代码提取到一个新的方法中。这是最常用的重构技巧之一，可以消除Duplicated Code和Long Method。

  • 例子：

  void printOwing() {
      printBanner();
  
      // calculate outstanding
      double outstanding = getOutstanding();
  
      System.out.println("name:" + name);
      System.out.println("amount:" + outstanding);
  }
  
  // 重构后
  void printOwing() {
      printBanner();
      double outstanding = getOutstanding();
      printDetails(outstanding);
  }
  
  void printDetails(double outstanding) {
      System.out.println("name:" + name);
      System.out.println("amount:" + outstanding);
  }

• Inline Method（内联方法）： 将一个方法的代码复制到调用它的地方。当一个方法过于简单，或者只有一个调用者时，可以使用这个技巧。

  • 例子：

  int getRating() {
      return (moreThanFiveLateDeliveries()) ? 2 : 1;
  }
  
  boolean moreThanFiveLateDeliveries() {
      return numberOfLateDeliveries > 5;
  }
  
  // 重构后
  int getRating() {
      return (numberOfLateDeliveries > 5) ? 2 : 1;
  }

• Extract Class（提取类）： 将一个类的部分责任提取到一个新的类中。当一个类承担了过多的责任时，可以使用这个技巧。

  • 例子： (假设 Person 类同时处理姓名和电话号码)

  class Person {
      private String name;
      private String officeAreaCode;
      private String officeNumber;
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public String getTelephoneNumber() {
          return "(" + officeAreaCode + ") " + officeNumber;
      }
  }
  
  // 重构后
  class Person {
      private String name;
      private TelephoneNumber telephoneNumber;
  
      public String getName() {
          return name;
      }
  
      public String getTelephoneNumber() {
          return telephoneNumber.getTelephoneNumber();
      }
  }
  
  class TelephoneNumber {
      private String officeAreaCode;
      private String officeNumber;
  
      public String getTelephoneNumber() {
          return "(" + officeAreaCode + ") " + officeNumber;
      }
  }

• Move Method（移动方法）： 将一个方法移动到另一个类中。当一个方法应该属于另一个类时，可以使用这个技巧。

  • 例子： (订单的折扣计算逻辑，可能更适合放在产品类中)

  class Order {
      double getDiscount(Product product) {
          // ... 一些订单相关的逻辑
          return product.getDiscount(this);
      }
  }
  
  // 重构后
  class Product {
      double getDiscount(Order order) {
          // ... 产品相关的折扣计算逻辑
      }
  }

• Replace Temp with Query（以查询取代临时变量）： 将一个临时变量替换为一个查询方法。当一个临时变量被多次使用，或者被多个方法使用时，可以使用这个技巧。

  • 例子：

  double getPrice() {
      double basePrice = quantity * itemPrice;
      if (basePrice > 1000) {
          return basePrice * 0.95;
      } else {
          return basePrice * 0.98;
      }
  }
  
  // 重构后
  double getPrice() {
      if (getBasePrice() > 1000) {
          return getBasePrice() * 0.95;
      } else {
          return getBasePrice() * 0.98;
      }
  }
  
  double getBasePrice() {
      return quantity * itemPrice;
  }

• Introduce Parameter Object（引入参数对象）： 将一组参数封装到一个对象中。当一个方法的参数列表过长时，可以使用这个技巧。

  • 例子： (假设一个方法需要多个日期相关的参数)

  void charge(Date startDate, Date endDate, double rate) {
      // ...
  }
  
  // 重构后
  class DateRange {
      private Date startDate;
      private Date endDate;
  }
  
  void charge(DateRange range, double rate) {
      // ...
  }

• Replace Conditional with Polymorphism（以多态取代条件表达式）： 将一个条件表达式替换为多态。当一个条件表达式根据对象的类型执行不同的操作时，可以使用这个技巧。

  • 例子： (假设根据员工类型计算工资)

  double getPayAmount(Employee emp) {
      if (emp.getType().equals("engineer")) {
          return emp.getSalary() + emp.getBonus();
      } else if (emp.getType().equals("salesman")) {
          return emp.getCommission() + emp.getSalary();
      }
      return 0;
  }
  
  // 重构后
  abstract class Employee {
      abstract double getPayAmount();
  }
  
  class Engineer extends Employee {
      @Override
      double getPayAmount() {
          return getSalary() + getBonus();
      }
  }

• Decompose Conditional（分解条件表达式）： 将一个复杂的条件表达式分解成多个独立的条件表达式。当一个条件表达式过于复杂，难以理解时，可以使用这个技巧。

  • 例子：

  if (date.before(SUMMER_START) || date.after(SUMMER_END)) {
      charge = quantity * winterRate + winterServiceCharge;
  } else {
      charge = quantity * summerRate;
  }
  
  // 重构后
  if (notSummer(date)) {
      charge = winterCharge(quantity);
  } else {
      charge = summerCharge(quantity);
  }

第五章：重构的工具——工欲善其事，必先利其器！

现在，我们可以使用一些工具来辅助重构。

• IDE（集成开发环境）： Eclipse、IntelliJ IDEA等IDE都提供了强大的重构功能，例如自动提取方法、移动方法、重命名等。
• 静态分析工具： SonarQube、FindBugs等静态分析工具可以帮助你发现代码中的代码异味和潜在问题。
• 单元测试框架： JUnit、TestNG等单元测试框架可以帮助你编写单元测试，确保重构后的代码仍然能够通过测试。

第六章：重构的注意事项——小心驶得万年船！

• 选择合适的重构时机： 不要盲目地进行重构，要选择合适的时机。一般来说，当代码异味严重，或者添加新功能困难时，才需要进行重构。
• 不要破坏代码的现有功能： 重构的目的是改善代码内部结构，而不是改变代码的外部行为。在重构过程中，要确保代码的功能不变。
• 编写充分的单元测试： 单元测试是重构的保护伞。在重构前，要编写充分的单元测试，确保重构后的代码仍然能够通过测试。
• 逐步进行重构： 不要试图一次性完成所有重构工作。将重构任务分解成小的步骤，每次只修改一小部分代码，并进行充分测试，确保代码的正确性。
• 与团队成员沟通： 重构是一项团队活动。在重构前，要与团队成员沟通，了解他们的想法和建议。

总结：代码回春，从我做起！

重构是一项重要的软件开发活动，可以帮助我们改善代码质量，提高开发效率，减少Bug。希望通过今天的讲座，大家能够掌握重构的基本原则和技巧，让我们的代码焕发新生，青春永驻！ 🚀

记住，代码就像你的孩子，需要精心呵护，定期“体检”，才能健康成长。 👨‍👩‍👧‍👦 让我们一起努力，打造更加优雅、健壮的代码！ 🥂