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《代码整洁之道 Clean Code》学习日志(二):基本概念

2018-04-23

整洁的代码,都有哪些标准呢?来看看

学习资料主要参考: 《代码整洁之道》,作者:(美国)马丁(Robert C. Martin) 译者:韩磊



有意义的命名

1. 介绍

命名无处不在

2. 名副其实

通过阅读名字,就可以知道它为什么存在,它是什么,它做什么,它怎么用。

// before
int d; // elapsed time in days
// after
int elapsedTimeInDays;
// before
public List<int[]> getThem() {
    List<int[]> list1 = new ArrayList<int[]>();
    for (int[] x : theList){
        if (x[0] == 4)
        list1.add(x);
    }
    return list1;
}
// after
public List<Cell> getFlaggedCells() {
    List<Cell> flaggedCells = new ArrayList<Cell>();
    for (Cell cell : gameBoard){
        if (cell.isFlagged())
            flaggedCells.add(cell);
    }
    return flaggedCells;
}

3. 避免误导

  • 必须避免留下掩藏代码本意的错误线索
  • 提防使用不同之处较小的名称
  • 以同样的方式拼写出同样的概念,而不是前后不一致
  • 避免阅读上的混淆,如“0”与“O”,“1”与“I”

4. 做有意义的区分

  1. 如果名称相异,那么意义也应不一样。

  2. 尽量不以数字系列命名,如下:

     public static void copyChars(char a1[], char a2[]) {
         for (int i = 0; i < a1.length; i++) {
             a2[i] = a1[i];
         }
     }
    

    可以修改如下:

     public static void copyChars(char source[], char destination[]) {
         for (int i = 0; i < source.length; i++) {
             destination[i] = source[i];
         }
     }
    
  3. 废话是来一种没意义的区分。如a/the,info/data
  4. 废话都是冗余。如在表名中加入table,nameString为什么不用name,CustomerObject为什么不用Customer?

5. 使用读的出的名字

编程是中社会活动。一个可以读的名字,能使人的记忆和交流更方便。

// before
class DtaRcrd102 {
    private Date genymdhms;
    private Date modymdhms;
    private final String pszqint = "102";
    /* ... */
};

// after
class Customer {
    private Date generationTimestamp;
    private Date modificationTimestamp;;
    private final String recordId = "102";
    /* ... */
};

6. 使用可搜索的名字

  • 尽量不要用单字母和数字作为名字,很难被搜索。如英文字母e,是最常用的字母。
  • 单字母可以用于局部变量。换而言之,名字的长短最好与它作用范围的大小成正比。
  • 如果变量在代码的多处被使用,应该取一个好搜索的名字。
// before
for (int j=0; j<34; j++) {
    s += (t[j]*4)/5;
}
// after
int realDaysPerIdealDay = 4;
const int WORK_DAYS_PER_WEEK = 5;
int sum = 0;
for (int j=0; j < NUMBER_OF_TASKS; j++) {
    int realTaskDays = taskEstimate[j] * realDaysPerIdealDay;
    int realTaskWeeks = (realdays / WORK_DAYS_PER_WEEK);
    sum += realTaskWeeks;
}

7. 避免使用编码

编码太多了,无需自找麻烦。

  • 应当把类和函数做的足够小,从而不必使用成员变量的前缀
  • 接口的实现不必要非要在名称前加“I”,如抽象工厂类的名称前可以不加“I”,因为它很明确就是一个工厂,它需要被实现,“ShapeFactory”要比“IShapeFactory”好。

8. 避免思维映射

避免让读者将你代码中的名字,映射到另外一个名字上。

要明白:明确才是王道

9. 类名

类名应是名词或名词短语,而不是个动词。

如:Customer, WikiPage, Account, AddressParser

而不是:Manager, Processor, Data, Info

10. 方法名

方法名应该是个动词。

对属性访问器、修改器和断言,应该加上get、set、is前缀。

string name = employee.getName();
customer.setName("mike");
if (paycheck.isPosted())...

重载构造器时,使用描述参数的静态工厂方法。

// before
Complex fulcrumPoint = new Complex(23.0);
// after, this is better
Complex fulcrumPoint = Complex.FromRealNumber(23.0);

11. 别扮可爱

避免使用笑话或是方言

12. 每个概念对应一个词

给每个抽象概念选一个词,并一以贯之。

坏例子: 如果controller , manager, driver同时出现在一个代码中,肯定会让人崩溃。

13. 别用双关语

不能一味的“保持一致”,而将同一个词使用在不同场景下。应该避免这种情况。

14. 使用解决方案领域名称

使用程序员领域的名称,因为只有程序员才会看你的代码。

15. 使用来自所涉问题领域的名称

如果不能使用技术领域的名称,就要采用所涉问题领域的名称。至少程序员可以问产品经理。

16. 添加有意义的语境

需要用良好命名的类、函数或者名称空间,来为读者提供语境。如果没有,就只能加前缀了。

没语境的代码:

private void printGuessStatistics(char candidate, int count) {
    String number;
    String verb;
    String pluralModifier;
    if (count == 0) {
        number = "no";
        verb = "are";
        pluralModifier = "s";
    } else if (count == 1) {
        number = "1";
        verb = "is";
        pluralModifier = "";
    } else {
        number = Integer.toString(count);
        verb = "are";
        pluralModifier = "s";
    }
    String guessMessage = String.format(
        "There %s %s %s%s", verb, number, candidate, pluralModifier
        );
    print(guessMessage);
}

有语境的代码

public class GuessStatisticsMessage {
    private String number;
    private String verb;
    private String pluralModifier;
    
    public String make(char candidate, int count) {
        createPluralDependentMessageParts(count);
        return String.format(
                "There %s %s %s%s",
                verb, number, candidate, pluralModifier );
    }
    
    private void createPluralDependentMessageParts(int count) {
        if (count == 0) {
            thereAreNoLetters();
        } else if (count == 1) {
            thereIsOneLetter();
        } else {
            thereAreManyLetters(count);
        }
    }
    
    private void thereAreManyLetters(int count) {
        number = Integer.toString(count);
        verb = "are";
        pluralModifier = "s";
    }
    
    private void thereIsOneLetter() {
        number = "1";
        verb = "is";
        pluralModifier = "";
    }
    
    private void thereAreNoLetters() {
        number = "no";
        verb = "are";
        pluralModifier = "s";
    }
}

17. 不要添加没意义的语境

只要短名清晰,就不要用长名。

如对于Address来说,它就是一个好的类名,然而accountAddress和customerAddress更像是一个实例名。另外如果需要与MAC 地址,端口地址或者URL地址表示区别,那就使用PostalAddress,MAC,URL。

精确才是要点。


函数

1. 短小

public static String testableHtml(
        PageData pageData,
        boolean includeSuiteSetup
    ) throws Exception {
        WikiPage wikiPage = pageData.getWikiPage();
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        if (pageData.hasAttribute("Test")) {
            if (includeSuiteSetup) {
                WikiPage suiteSetup =
                    PageCrawlerImpl.getInheritedPage(
                    SuiteResponder.SUITE_SETUP_NAME, wikiPage
                );
                if (suiteSetup != null) {
                    WikiPagePath pagePath =
                        suiteSetup.getPageCrawler().getFullPath(suiteSetup);
                    String pagePathName = PathParser.render(pagePath);
                    buffer.append("!include -setup .")
                        .append(pagePathName)
                        .append("\n");
                }
            }
            WikiPage setup =
            PageCrawlerImpl.getInheritedPage("SetUp", wikiPage);
            if (setup != null) {
                WikiPagePath setupPath =
                    wikiPage.getPageCrawler().getFullPath(setup);
                String setupPathName = PathParser.render(setupPath);
                buffer.append("!include -setup .")
                    .append(setupPathName)
                    .append("\n");
            }
        }
        buffer.append(pageData.getContent());
        if (pageData.hasAttribute("Test")) {
            WikiPage teardown =
            PageCrawlerImpl.getInheritedPage("TearDown", wikiPage);
            if (teardown != null) {
                WikiPagePath tearDownPath =
                    wikiPage.getPageCrawler().getFullPath(teardown);
                String tearDownPathName = PathParser.render(tearDownPath);
                buffer.append("\n")
                    .append("!include -teardown .")
                    .append(tearDownPathName)
                    .append("\n");
            }
            if (includeSuiteSetup) {
                WikiPage suiteTeardown =
                    PageCrawlerImpl.getInheritedPage(
                    SuiteResponder.SUITE_TEARDOWN_NAME,
                    wikiPage
                );
                if (suiteTeardown != null) {
                    WikiPagePath pagePath =
                        suiteTeardown.getPageCrawler().getFullPath (suiteTeardown);
                    String pagePathName = PathParser.render(pagePath);
                    buffer.append("!include -teardown .")
                        .append(pagePathName)
                        .append("\n");
                }
            }
        }
        pageData.setContent(buffer.toString());
        return pageData.getHtml();
}

这容易看懂吗?来改善一次

public static String renderPageWithSetupsAndTeardowns(
        PageData pageData, boolean isSuite
    ) throws Exception {
        boolean isTestPage = pageData.hasAttribute("Test");
        if (isTestPage) {
            WikiPage testPage = pageData.getWikiPage();
            StringBuffer newPageContent = new StringBuffer();
            includeSetupPages(testPage, newPageContent, isSuite);
            newPageContent.append(pageData.getContent());
            includeTeardownPages(testPage, newPageContent, isSuite);
            pageData.setContent(newPageContent.toString());
        }
        return pageData.getHtml();
}

这个好点了。但还是太长了,可以再改善一下。

public static String renderPageWithSetupsAndTeardowns(
    PageData pageData, boolean isSuite) throws Exception {
    if (isTestPage(pageData))
        includeSetupAndTeardownPages(pageData, isSuite);
    return pageData.getHtml();
}

代码块和缩进

if,else,while语句中,其中代码块应该只有一行。

这一行应该是个函数调用语句。

这个函数应该具有较强说明性的名称。

函数不应该大到足够容纳嵌套结构,所以最多一到两层。

2. 只做一件事

怎么判断函数只做了一件事?

如果函数只是做了函数名下同一抽象层的步骤,那么就是在做一件事。

另外一个判断方法就是,看一个函数能不能再拆出一个函数,而且这个新函数并不是单纯的重新诠释其实现。

3. 每个函数一个抽象层级

函数中混杂不同抽象层级,往往让人迷惑。而且还会产生“破窗效应”。

自顶向下读代码:向下规则

每个函数后面都跟着位于下一抽象层级的函数。

4. switch语句

switch天生要做许多事。

public Money calculatePay(Employee e)
    throws InvalidEmployeeType {
        switch (e.type) {
        case COMMISSIONED:
            return calculateCommissionedPay(e);
        case HOURLY:
            return calculateHourlyPay(e);
        case SALARIED:
            return calculateSalariedPay(e);
        default:
            throw new InvalidEmployeeType(e.type);
    }
}

以上代码有四个问题:

  1. 太长,而且出现新雇员类型时,它会变更长
  2. 它做了很多事
  3. 它违背了单一权责原则(Single Responsibility Principle,SRP)
  4. 它违反了开放闭合原则(Open Closed Principle,OCP),每次添加新类型时,就要修改它。

这个问题的解决方案,就是将switch埋到抽象工厂下,不让任何人看到。

public abstract class Employee {
    public abstract boolean isPayday();
    public abstract Money calculatePay();
    public abstract void deliverPay(Money pay);
}
-----------------
public interface EmployeeFactory {
    public Employee makeEmployee(EmployeeRecord r) throws InvalidEmployeeType;
}
-----------------
public class EmployeeFactoryImpl implements EmployeeFactory {
    public Employee makeEmployee(EmployeeRecord r) throws InvalidEmployeeType {
        switch (r.type) {
        case COMMISSIONED:
            return new CommissionedEmployee(r) ;
        case HOURLY:
            return new HourlyEmployee(r);
        case SALARIED:
            return new SalariedEmploye(r);
        default:
            throw new InvalidEmployeeType(r.type);
        }
    }
}

5. 使用描述性名称

  • 描述性强
  • 不要怕长
  • 别怕花时间
  • 保持一致

6. 函数参数

1)一元参数

大致分为两种。

一种是对参数进行转换,函数具有返回值;一种类似处理事件,没有返回值。

2)标识参数(布尔类型参数)

非常不推荐,应该它表明了函数不只做一件事。

3)二元参数

二元参数要比一元难懂。

然而有时候两个参数正好,如构建一个二维坐标系中的一个点,天生需要x,y坐标。

要学会利用适当机制,将二元转换为一元。

4)三元参数

更加难懂,需要慎重

5)参数对象

如果有两个,三个及以上的参数时,要考虑封装成类了。

6)参数列表

有时候参数列表中存在可变参数。

7)动词与关键字

给函数取个好名字,能更好的解释函数的意图,以及参数的顺序和意图。

7. 无副作用

尽量不要在函数中,更改参数的值。

public class UserValidator {
    private Cryptographer cryptographer;
    public boolean checkPassword(String userName, String password) {
        User user = UserGateway.findByName(userName);
        if (user != User.NULL) {
            String codedPhrase = user.getPhraseEncodedByPassword();
            String phrase = cryptographer.decrypt(codedPhrase, password);
            if ("Valid Password".equals(phrase)) {
                Session.initialize();
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

Session.initialize(); 就是这一行产生的副作用。

应避免使用输出参数。如:

appendFooter(s);

public void appendFooter(StringBuffer report)

会让我们花时间去阅读函数体。

8. 分割指令与询问

函数要么做什么事情,要么回答什么问题。不要混淆。

// 如果有这样子一个函数
public boolean set(String attribute, String value);
// 被这样子调用,是很让人疑惑的
if (set("username", "unclebob"))...
// 应该这样子写:
if (attributeExists("username")) {
    setAttribute("username", "unclebob");
    ...
}

9. 使用异常代替返回码

返回错误码时,就是在要求调用者立即处理,而用异常则可稍后处理。

如果使用异常,错误的处理逻辑就可以从主路径代码中分离开。

1)抽离Try、catch

Try/catch代码块丑陋不堪,要尽量把try和catch代码块分离。

public void delete(Page page) {
    try {
        deletePageAndAllReferences(page);
    }
    catch (Exception e) {
        logError(e);
    }
}
private void deletePageAndAllReferences(Page page) throws Exception {
    deletePage(page);
    registry.deleteReference(page.name);
    configKeys.deleteKey(page.name.makeKey());
}
private void logError(Exception e) {
    logger.log(e.getMessage());
}

2)错误处理就是一件事

如果try在一个函数中出现,那么这个函数的catch、finally代码块后也不该有其他内容。

3)Error.java依赖磁铁

返回错误码,意味着有个类或者是枚举,定义了所有的错误码。

这样子的类就是依赖磁铁

当这样子的类发生变动时,所有使用它的类都需要重新编译或部署。

使用异常的话,新异常可以从异常类中派生出来,无需重新编译或重新部署。

10. 别重复自己

重复是软件中一切邪恶的源头。

11. 结构化编程

在大函数中,不要出现break和continue语句,更不能有goto语句。

如果函数足够小,其实无所谓。

12. 如何写出这样的函数

先写,再打磨。没有人能一开始就写的优美。

13. 把写代码当做讲故事

真正的目标,是用代码在讲述系统的故事。


注释

注释最多算是一种必要的恶。若我们代码足够有表达力,则不需要注释。

注释的恰当用法,可以弥补我们在用代码表达意图的“失败”。

代码总在变动,而注释很难保持一致。

1. 注释不能美化那些槽糕的代码

有时间写注释,不如花时间把糟糕的代码变好

2. 用代码来阐述

学会用代码解释行为,而不是注释

3. 好注释

1)法律信息

2)提供信息的注释

3)对意图的解释

解释为什么要这样子做

4)阐释

把某种难懂的参数或者返回值,翻译为可读形式。

5)警示

6)TODO注释

7)放大

注释可以用来放大某种看来不合理之物的重要性。

8)公共API中的JavaDoc

4. 坏注释

1)喃喃自语

写给自己看的

2)多余的注释

3)误导性注释

4)循规式注释

要求所有的函数都需要有JavaDoc,或者每个变量都要有注释,是可笑的。

5)日志式注释

每次更改就记录一次的注释,完全可以删除。

6)废话注释

对显然的事,进行注释。

7)可怕的废话

8)能用函数和变量时就别用注释

9)位置标志

有时候为了标识位置,加上一行注释。无用。

10)括号后面的注释

如果函数足够小,不需要。

11)归属与署名

现在有git

12)注释掉的代码

13)html注释

14)非本地信息

不是描述本地上下文的注释信息。

15)信息过多

很多无用的信息

16)不明显的联系

注释和代码关系不大

17)函数头

取个好名字吧

18)非公共代码中的JavaDoc

如果不公用,代码写成JavaDoc的注释就很无趣了。


格式

1. 格式的目的

代码格式关乎沟通,而沟通是开发者的头等大事。

2. 垂直格式

单个文件,大多数为200行,最长为500行,就可以构造一个出色的系统。

1)向报纸学习

头条告诉你是否要读下去,第一段是个故事大纲,粗线条概述,后面逐步讲述细节。

2)概念间垂直方向的区隔

在不同思路间,加入空行。

3)垂直方向上的靠近

如果说空白行隔开了概念,那么靠近的代码意味着它们之间联系更加紧密。

4)垂直距离

我们都有过这样子的经历:在一个类中上下求索,想搞清楚它们之间是如何操作,如何相互相关的,那些变量是怎么赋值,怎么传递的。

这是个很令人沮丧的事,因为我们想要理解系统做什么,却花时间和精力在找到和记住那些代码碎片在哪里

关系密切的概念应该相互靠近。

  1. 变量声明:尽量靠近使用它的地方
  2. 实体变量:java放在类的顶部
  3. 相关函数:调用者在被调用者上面
  4. 概念相关:相关性越强,放的越近

5)垂直顺序

调用者在被调用者上面

3. 横向格式

一行代码要多宽?

现在IDE都支持format功能,此章就记个标题吧。

1)水平方向上的区隔与靠近

2)水平对其

3)缩进

4)空范围

4. 团队规则

一个团队的代码格式一定要一致。


对象与数据结构

将变量设为private的一个理由是:我们不想其他人依赖这个变量。

那我们为什么还要加get,set方法,将它们变的如公共变量一样呢?

1. 数据抽象

具象点

public class Point {
    public double x;
    public double y;
}

抽象点

public interface Point {
    double getX();
    double getY();
    void setCartesian(double x, double y);
    double getR();
    double getTheta();
    void setPolar(double r, double theta);
}

抽象点的好处在于,它不仅仅是在变量之上放了一个函数层那么简单。

隐藏关乎抽象。

也就是为了让用户不需要了解数据的实现就能操作数据本体。

2. 数据、对象的反对称性

过程式代码,更便于在不改动数据的情况下,添加函数。

面向对象代码,更便于在不改动函数的情况下,添加新类。

3. 德墨忒尔律

定理认为,类C的方法f只应该调用以下对象的方法:

  • C
  • 由f创建的对象
  • 作为参数传递给f的对象
  • 由C的实体变量所持有的对象

下面的代码就违反了定律:

final String outputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();

1)火车失事

上述代码就被称为火车失事。

2)混杂

3)隐藏结构

4. 数据传送对象

最为精炼的一种数据结构,是一个只有公共变量,没有函数的类。

这类数据结构,有时候被称为数据传送对象 DTO


错误处理

1. 使用异常,而不是返回码

2. 先写Try Catch Finally 语句

3. 使用不可控异常

可控异常违反了开放/闭合原则

4. 给出异常发生的环境说明

5. 依调用者需要定义异常类

6. 定义常规流程

7. 别返回null

8. 别传递null

java 8 中提供了Optional类来解决null这个问题,要善用它。 ---

边界

该怎么将外来代码干净利落的整合进自己的代码中呢?

1. 使用第三方代码

要根据自己代码,进行适当封装。

2. 浏览和学习边界

善用测试

3. 学习log4j

4. 学习性测试的好处不仅是免费

5. 使用尚不存在的代码

6. 整洁的边界

改动底边界上常发生的事,所以在边界代码上,我们要清晰的分割和定义期望的测试,依靠能够确定的东西。


单元测试

1. TDD三定律

  1. 除非这能让失败的单元测试通过,否则不允许去编写任何的产品代码。
  2. 只允许编写刚好能够导致失败的单元测试。 (编译失败也属于一种失败)
  3. 只允许编写刚好能够导致一个失败的单元测试通过的产品代码。

2. 保持测试整洁

脏测试等于没测试。

测试代码和生产代码一样重要。

3. 整洁的测试

三个要素:可读性,可读性和可读性。

public void testGetPageHieratchyAsXml() throws Exception
{
    crawler.addPage(root, PathParser.parse("PageOne"));
    crawler.addPage(root, PathParser.parse("PageOne.ChildOne"));
    crawler.addPage(root, PathParser.parse("PageTwo"));
    request.setResource("root");
    request.addInput("type", "pages");
    Responder responder = new SerializedPageResponder();
    SimpleResponse response =
        (SimpleResponse) responder.makeResponse(
                            new FitNesseContext(root), request);
    String xml = response.getContent();
    assertEquals("text/xml", response.getContentType());
    assertSubString("<name>PageOne</name>", xml);
    assertSubString("<name>PageTwo</name>", xml);
    assertSubString("<name>ChildOne</name>", xml);
}

public void testGetPageHieratchyAsXmlDoesntContainSymbolicLinks()
throws Exception
{
    WikiPage pageOne = crawler.addPage(root, PathParser.parse("PageOne"));
    crawler.addPage(root, PathParser.parse("PageOne.ChildOne"));
    crawler.addPage(root, PathParser.parse("PageTwo"));
    PageData data = pageOne.getData();
    WikiPageProperties properties = data.getProperties();
    WikiPageProperty symLinks = properties.set(SymbolicPage.PROPERTY_NAME);
    symLinks.set("SymPage", "PageTwo");
    pageOne.commit(data);
    request.setResource("root");
    request.addInput("type", "pages");
    Responder responder = new SerializedPageResponder();
    SimpleResponse response =
        (SimpleResponse) responder.makeResponse(
                                new FitNesseContext(root), request);
    String xml = response.getContent();
    assertEquals("text/xml", response.getContentType());
    assertSubString("<name>PageOne</name>", xml);
    assertSubString("<name>PageTwo</name>", xml);
    assertSubString("<name>ChildOne</name>", xml);
    assertNotSubString("SymPage", xml);
}

public void testGetDataAsHtml() throws Exception
{
    crawler.addPage(root, PathParser.parse("TestPageOne"), "test page");
    request.setResource("TestPageOne");
    request.addInput("type", "data");
    Responder responder = new SerializedPageResponder();
    SimpleResponse response =
        (SimpleResponse) responder.makeResponse(
                            new FitNesseContext(root), request);
    String xml = response.getContent();
    assertEquals("text/xml", response.getContentType());
    assertSubString("test page", xml);
    assertSubString("<Test", xml);
}

重构后:

public void testGetPageHierarchyAsXml() throws Exception {
    makePages("PageOne", "PageOne.ChildOne", "PageTwo");
    submitRequest("root", "type:pages");
    assertResponseIsXML();
    assertResponseContains(
        "<name>PageOne</name>", "<name>PageTwo</name>""<name>ChildOne</name>"
    );
}
public void testSymbolicLinksAreNotInXmlPageHierarchy() throws Exception {
    WikiPage page = makePage("PageOne");
    makePages("PageOne.ChildOne", "PageTwo");
    addLinkTo(page, "PageTwo", "SymPage");
    submitRequest("root", "type:pages");
    assertResponseIsXML();
    assertResponseContains(
        "<name>PageOne</name>", "<name>PageTwo</name>", "<name>ChildOne</name>"
    );
    assertResponseDoesNotContain("SymPage");
}
public void testGetDataAsXml() throws Exception {
    makePageWithContent("TestPageOne", "test page");
    submitRequest("TestPageOne", "type:data");
    assertResponseIsXML();
    assertResponseContains("test page", "<Test");
}

重构后,这些测试呈现了构造-操作-检验模式。每个测试都该这样子。

1)面向特定领域的测试语言

可以构造一些清晰易懂的函数。

2)双重标准

生产环境和测试环境不一样,所以可以依照双重标准来写测试用例。

4. 每个测试一个断言,每个测试一个概念

5. F.I.R.S.T

  1. Fast 快速
  2. Independent 独立
  3. Repeatable 可重复
  4. Self-Validating 自足验证
  5. Timely 及时

1. 类的组织

对于java来讲,类应该由一组变量开始,公共静态变量第一,私有静态变量第二,私有实体变量第三,然后是很少的公共变量。

公共函数应该跟在变量之后,而公共函数调用的私有函数紧跟其后。

有时候为了使测试访问到,也可以把变量或者方法变为protect。

2. 类应该短小

对于函数,可以通过计算代码行数,对于类呢,可以通过计算权责

想象一下,如果一个类有70多个公共方法,真是件可怕的事。

类的名称应该描述其权责。

所以我们大概需要25个词来描述一个类的功能,而且不用if、and、or、but等词汇。

1)单一权责原则

单一权责(SRP)认为:类或者模块应有且只一条修改它的理由

系统应该由许多短小的类而不是巨大的类组成,每个小类封装一个权责,只有一个修改的原因,并且与少数其他类一同协同达到期待的系统行为。

2)内聚

类应该只有少量实体变量。类中的每个方法都应该操作一个或多个这种变量。

通常来讲,方法操作的变量越多,就越说它有内聚性。

一般来讲,创建这种极大化内聚性的类是不可取,也不可能的。另一方面,我们也希望内聚性保持在较高位置。

内聚性高,意味着类中方法和变量相互依赖,相互结合成一个逻辑整体。

3)保持内聚性就会得到许多短小的类

将大函数拆分为小函数的过程,往往也是将类拆分成小类的时机。程序会更加有组织,也会拥有更为透明的结构。

3. 为了修改而组织

对于多数系统,修改一直在进行中。然而每处的修改,都会冒着影响系统其他部分无法工作的风险。

有效的分拆类,使类的功能更加内聚,对其他部分影响降为零。

类应该对拓展开放,对修改关闭。

1)隔离修改

需求会改变,代码也会改变。

所以部件之间要解耦和隔离。

通过降低连接度,就引出了另一条需要遵守的原则:依赖倒置原则(Dependency Inversion Principle, DIP)。

它认为:类应依赖于抽象而不是依赖于具体细节。


系统

1. 如何构造一个城市

城市能够运转,是因为它演化出恰当的抽象等级和模块。

整洁的代码帮助我们在较低的抽象层达成有效运转这一目标。

这一章会讲述如何在更高抽象层“系统层级”上保持整洁。

2. 将系统的构造与使用分开

构造使用,是两个非常不一样的过程。

软件系统应该将启始过程和启始过程后的运行时逻辑分离开,在启始过程中构建应用对象,也会存在互相纠缠的依赖关系。

将关注的方面分离开,是软件技艺中最古老也是最重要的设计技巧。

然而大多数程序,都没有做分离处理,如下:

public Service getService() {
    if (service == null)
        service = new MyServiceImpl(...); // Good enough default for most cases?
    return service;
}

这段代码虽然是所谓的延时构造、赋值,有一些好处。但是我们也得到 MyServiceImpl 构造函数所需要的一切的硬编码依赖。

不分解这些依赖就无法编译,甚至在运行时永不使用这种类型的对象!

同时测试也是个难题,我们要在测试前,为service指定测试替身(test double)或者仿制对象(mock object)。

不过有了这些权责,说明方法违反了单一权责原则。

最重要的是,我们不知道 MyServiceImpl 是否在所有情形下都是正确的对象。

以下是分离的几个技巧。

1)分解main

将全部构造过程迁到main或者称为main的模块中,设计系统的其余部分,假设所有对象都已正确构造和设置。

2)工厂

有时候,应用程序也要负责确定何时创建对象,这时候可以使用工厂模式,构造细节隔离于应用系统程序代码之外。

3)依赖注入

依赖注入(Dependency Injection, DI),控制反转(Inversion Of Control, IoC)。

3. 扩容

“一开始就做对系统”纯属神话。

软件系统和物理系统可以相互类比,它们都可以迭代式的增长,只要我们持续将关注面恰当地切分。

4. Java代理

Java代理适用于简单的情况。

5. 纯Java AOP 框架

AOP,面向方面编程。最著名的就是Spring。

6. AspectJ的方面

通过方面来实现关注面切分的功能最全的工具是AspectJ语言。

7. 测试驱动系统结构

最佳的系统结构由模块化的关注面领域组成,每个关注面均用纯java对象实现。不同的领域之间,用最不具有侵害性的方面或者类方面工具整合起来。 这种架构能测试驱动,就像代码一样。

8. 优化决策

拥有模块化关注面的POJO(Plain-Old Java Object)系统提供的敏捷能力,允许我们基于最新的知识做出优化的、时机刚好的决策,决策的复杂性也降低了。

9. 明智使用添加了可论证价值的标准

有了标准,就更易复用想法和组件、雇用拥有相关经验的人才、封装好点子,以及将组件封装起来。

10. 系统需要领域特定语言

领域特定语言允许所有抽象层级和应用程序中的所有领域,从高级策略到底层细节,使用POJO来表达。


迭进

1. 通过迭进设计达到整洁目的

四条简单的规则:

  1. 运行所有测试
  2. 不可重复
  3. 表达了程序员的意图
  4. 尽可能少的类和方法的数量
  5. 以上按重要性排列

2. 简单设计规则1:运行所有测试

测试编写的越多,代码就越持续走向编写较易测试的代码。所以,确保系统完全可测试,可以帮助我们更好的设计代码。

3. 简单设计规则2~4:重构

测试消除了清理代码就会破坏代码的恐惧。

重构目的:提高内聚性,降低耦合度,切分关注面,模块化系统关注面,缩小函数和类的尺寸,选用更好的名称。

4. 不可重复

重复是良好系统的大敌。

5. 表达力

代码应该清晰地表达作者的意图。

做到表达力的最重要方式就是尝试。

6. 尽可能少的类和方法

即使是消除重复、提高表达力,也会被滥用。

我们的目标是保持函数和类短小的同时,保持整个系统的短小精悍。

不过要记住,这是四条规则中,优先级最低的一条。所以,尽管少的类和方法和重要,但是更重要的是测试、重构、不可重复。


并发编程

对象是过程的抽象,线程是调度的抽象。

编写整洁的并发程序很难。

1. 为什么要并发

并发是一种解耦策略,它帮助我们把做什么(目的)和何时做(时机)分解开。

并发也可以解决吞吐量问题,响应速度问题。

迷思与误解

  • 并发总能改进性能:其实只在多个线程或者处理器之间能分享大量等待时间时管用
  • 编写并发程序无需修改设计:事实上,并发算法的设计和单线程系统设计极不相同
  • 在采用Web或EJB容器的时候,理解并发问题并不重要:理解并发后,可以了解如果面对并发更新、死锁等问题

关于并发,比较中肯的说法:

  • 并发会在性能和编写额外代码上增加一些开销
  • 正确的并发是复杂的
  • 并发的缺陷并非总能重现
  • 并非常常需要对设计策略的根本性修改

2. 挑战

public class X {
    private int lastIdUsed;
    public int getNextId() {
        return ++lastIdUsed;
    }
}

如果两个线程中共享这个实例对象,那么getNextId返回的结果就有可能不是我们想要的。

3. 并发防御原则

1)单一权责原则

并发的实现细节常常直接嵌入到其他生产代码中。应考虑一些问题:

  • 并发相关代码有自己的开发、修改和调优生命周期
  • 开发相关代码有自己要对付的挑战,和非并发相关代码不同,而且往往更困难
  • 写的不好的并发代码可能的出错方式数量也已经足具挑战性

建议:分离并发相关代码和其他代码

2)推论:限制数据作用域

两个线程中修改共享对象的同一字段时,可能相互干扰,导致未预期的行为。

解决方案之一就是synchronized关键字,在代码中保护一块使用共享对象的临界区(critical section)。

临界区的数量很重要,数量越多,就越可能:

  • 会忘记保护一个或多个临界区
  • 需要多花力气保证一切都受到有效防护
  • 很难找到错误原因

建议:谨记数据封装;严格限制对可能被共享的数据的访问。

3)推论:使用数据复本

避免共享数据的好方法之一就是一开始就避免共享数据。

4)推论:线程应尽可能地独立

建议:尝试将数据分解到可被独立线程操作的独立子集。

4. 了解java库

Java 5提供了许多并发开发方面的改进:

  • 使用类库提供的线程安全群集
  • 使用executor框架执行无关任务
  • 尽可能使用非锁定解决方案
  • 有几个类并不是线程安全的

支持高级并发设计的类:

  1. ReentrantLock: 可以在一个方法中获取、在另一个方法中释放的锁
  2. Semaphore: 经典的“信号”的一种实现,有计数器的锁
  3. CountDownLatch: 在释放所有等待线程之前,等待指定数量事件发生的锁。这样子,所有线程都平等地几乎同时启动。

5. 了解执行模型

先了解一些基础定义:

  1. 限定资源:并发环境中有这固定尺寸或者数量的资源
  2. 互斥:每一时刻仅有一个线程能访问共享数据或资源
  3. 线程饥饿:一个或一组线程在长时间或者永久被禁止
  4. 死锁:两个线程互相持有对方所需资源,陷入无限等待中。
  5. 活锁:执行次序一致的线程,但都发现其他线程已经“在路上”,由于竞争的原因,会持续尝试起步,但在很长时间甚至永远也不能启动。

1)生产者-消费者模型

生产者和消费者之间的队列是一种限定资源。

2)读者-作者模型

当存在一个主要为读者线程提供信息,偶尔被作者线程更新的共享资源,吞吐量是个问题。

增加吞吐量,会导致线程饥饿和过时信息的积累。作者线程的更新,要协调读者线程,影响吞吐量。

3)宴席哲学家

一个圆桌,每个人左手边有个叉子,桌子中间有碗面,但是必须左右手同时拿叉子,才可以进餐。

大多数的并发问题都是以上三个问题的变种。

6. 警惕同步方法之间的依赖

建议:避免使用一个共享对象的多个方法。

如果必须有这种情况,有3种写对代码的手段:

  1. 基于客户端的锁定:客户端代码在调用第一个方法前锁定服务端,确保锁的范围覆盖了调用最后一个方法的代码。
  2. 基于服务端的锁定:在服务端内创建锁定服务端的方法,调用所有方法,然后解锁。让客户端代码调用新方法。
  3. 适配服务端:创建执行锁定的中间层。

7. 保持同步区域微小

锁是昂贵的,它带来了延迟和额外开销。所有应该尽量减小同步区域。

8. 很难编写正确的关闭代码

编写运行一段时间后,平静关闭的系统代码,是件很难的事。

常见问题与死锁有关。

建议:尽早考虑关闭问题,尽早另其工作正常。

9. 测试线程代码

建议:编写有潜力暴露问题的测试。

1)将伪失败看作可能的线程问题

不要将系统错误归咎于偶发事件。

2)先使非线程代码可工作

不要同时追踪非线程缺陷和线程缺陷,确保代码在线程之外可工作。

3)编写可插拔的线程代码

编写可以在数个配置环境下运行的线程代码。

4)编写可调整的线程代码

可以在不同配置下试错。

5)运行多于处理器数量的线程

系统在切换任务的时候回发生一些事,任务越多,切换越频繁,就越容易发现问题。

6)在不同平台上运行

尽早并经常地在所有目标平台上运行线程代码。

7)装置试错代码

增加对Objec.wait()、Object.sleep()、Object.yield()、Object.priority()等方法的调用,改变代码执行顺序。

有两种装置代码的方法

  • 硬编码:手工向代码中插入wait、sleep、yield、priority的调用
  • 自动化:使用ASM等工具来装置代码

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