【《代码整洁之道》精读与演绎】之四 优秀代码的格式准则

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作者：毛星云（浅墨）    微博：http://weibo.com/u/1723155442

这篇文章将与大家一起聊一聊，书写代码过程中一些良好的格式规范。

一、引言

以下引言的内容，有必要伴随这个系列的每一次更新，这次也不例外。

 

《代码整洁之道》这本书提出了一个观点：代码质量与其整洁度成正比，干净的代码，既在质量上可靠，也为后期维护、升级奠定了良好基础。书中介绍的规则均来自作者多年的实践经验，涵盖从命名到重构的多个编程方面，虽为一“家”之言，然诚有可资借鉴的价值。

 

但我们知道，很多时候，理想很丰满，现实很骨感，也知道人在江湖，身不由己。因为项目的紧迫性，需求的多样性，我们无法时时刻刻都写出整洁的代码，保持自己输出的都是高质量、优雅的代码。

 

但若我们理解了代码整洁之道的精髓，我们会知道怎样让自己的代码更加优雅、整洁、易读、易扩展，知道真正整洁的代码应该是怎么样的，也许就会渐渐养成持续输出整洁代码的习惯。

 

而且或许你会发现，若你一直保持输出整洁代码的习惯，长期来看，会让你的整体效率和代码质量大大提升。

 

 

二、本文涉及知识点思维导图

国际惯例，先放出这篇文章所涉及内容知识点的一张思维导图，就开始正文。大家若是疲于阅读文章正文，直接看这张图，也是可以Get到本文的主要知识点的大概。

三、优秀代码的书写格式准则

 

1 像报纸一样一目了然

想想那些阅读量巨大的报纸文章。你从上到下阅读。在顶部，你希望有个头条，告诉你故事主题，好让你决定是否要读下去。第一段是整个故事的大纲，给出粗线条概述，但隐藏了故事细节。接着读下去，细节渐次增加，直至你了解所有的日期、名字、引语、说话及其他细节。

 

优秀的源文件也要像报纸文章一样。名称应当简单并且一目了然，名称本身应该足够告诉我们是否在正确的模块中。源文件最顶部应该给出高层次概念和算法。细节应该往下渐次展开，直至找到源文件中最底层的函数和细节。

 

 

2 恰如其分的注释

带有少量注释的整洁而有力的代码，比带有大量注释的零碎而复杂的代码更加优秀。

我们知道，注释是为代码服务的，注释的存在大多数原因是为了代码更加易读，但注释并不能美化糟糕的代码。

 

另外，注意一点。注释存在的时间越久，就会离其所描述的代码的意义越远，越来越变得全然错误，因为大多数程序员们不能坚持（或者因为忘了）去维护注释。

当然，教学性质的代码，多半是注释越详细越好。

 

3 合适的单文件行数

 

尽可能用几百行以内的单文件来构造出出色的系统，因为短文件通常比长文件更易于理解。当然，和之前的一些准则一样，只是提供大方向，并非不可违背。

例如，《代码整洁之道》第五章中提到的FitNess系统，就是由大多数为200行、最长500行的单个文件来构造出总长约5万行的出色系统。

 

 

4 合理地利用空白行

古诗中有留白，代码的书写中也要有适当的留白，也就是空白行。

在每个命名空间、类、函数之间，都需用空白行隔开（应该大家在学编程之初，就早有遵守）。这条极其简单的规则极大地影响到了代码的视觉外观。每个空白行都是一条线索，标识出新的独立概念。

其实，在往下读代码时，你会发现你的目光总停留于空白行之后的那一行。用空白行隔开每个命名空间、类、函数，代码的可读性会大大提升。

 

5 让紧密相关的代码相互靠近

如果说空白行隔开了概念，那么靠近的代码行则暗示了他们之间的紧密联系。所以，紧密相关的代码应该相互靠近。

 

举个反例（代码段1）：

public class ReporterConfig
{
    /**
    * The class name of the reporter listener
    */
    private String m_className;

    /**
    * The properties of the reporter listener
    */
    private List m_properties = new ArrayList();

    public void addProperty(Property property)
    {
        m_properties.add(property);
    }
}

再看个正面示例（代码段2）：

public class ReporterConfig
{
    private String m_className;
    private List m_properties = new ArrayList();

    public void addProperty(Property property)
    {
        m_properties.add(property);
    }
}

以上这段正面示例（代码段2）比反例（代码段1）中的代码好太多，它正好一览无遗，一眼就能看这个是有两个变量和一个方法的类。而再看看反例，注释简直画蛇添足，隔断了两个实体变量间的联系，我们不得不移动头部和眼球，才能获得相同的理解度。

6 基于关联的代码分布

关系密切的概念应该相互靠近。对于那些关系密切、放置于同一源文件中的概念，他们之间的区隔应该成为对相互的易懂度有多重要的衡量标准。应该避免迫使读者在源文件和类中跳来跳去。变量的声明应尽可能靠近其使用位置。

对于大多数短函数，函数中的本地变量应当在函数的顶部出现。例如如下代码中的is变量的声明：

private static void readPreferences()
{
    InputStream is= null;
    try
    {
        is= new FileInputStream(getPreferencesFile());
        setPreferences(new Properties(getPreferences()));
        getPreferences().load(is);
    }
    catch (IOException e)
    {
        DoSomeThing();
    }
}

而循环中的控制变量应该总在循环语句中声明，例如如下代码中each变量的声明：

public int countTestCases()
{
    int count = 0;
    for (Test each : tests)
        count += each.countTestCases();
    return count;
}

在某些较长的函数中，变量也可能在某代码块的顶部，或在循环之前声明。例如如下代码中tr变量的声明：

...
for (XmlTest test : m_suite.getTests()) 
{
    TestRunner tr = m_runnerFactory.newTestRunner(this, test);
    tr.addListener(m_textReporter);
    m_testRunners.add(tr);
    invoker = tr.getInvoker();
    for (ITestNGMethod m : tr.getBeforeSuiteMethods()) 
    {
        beforeSuiteMethods.put(m.getMethod(), m);
    }
    for (ITestNGMethod m : tr.getAfterSuiteMethods())
    {
        afterSuiteMethods.put(m.getMethod(), m);
    }
}
...

另外，实体变量应当在类的顶部声明（也有一些流派喜欢将实体变量放到类的底部）。

若某个函数调用了另一个，就应该把它们放到一起，而且调用者应该尽量放到被调用者上面。这样，程序就有自然的顺序。若坚定地遵守这条约定，读者将能够确信函数声明总会在其调用后很快出现。

概念相关的代码应该放到一起。相关性越强，则彼此之间的距离就该越短。

 

这一节的要点整理一下，大致就是：

• 变量的声明应尽可能靠近其使用位置。
• 循环中的控制变量应该在循环语句中声明。
• 短函数中的本地变量应当在函数的顶部声明。
• 而对于某些长函数，变量也可以在某代码块的顶部，或在循环之前声明。
• 实体变量应当在类的顶部声明。
• 若某个函数调用了另一个，就应该把它们放到一起，而且调用者应该尽量放到被调用者上面。
• 概念相关的代码应该放到一起。相关性越强，则彼此之间的距离就该越短。

 

7 团队遵从同一套代码规范

 

一个好的团队应当约定与遵从一套代码规范，并且每个成员都应当采用此风格。我们希望一个项目中的代码拥有相似甚至相同的风格，像默契无间的团队所完成的艺术品，而不是像一大票意见相左的个人所堆砌起来的残次品。

定制一套编码与格式风格不需要太多时间，但对整个团队代码风格统一性的提升，却是立竿见影的。

记住，好的软件系统是由一系列风格一致的代码文件组成的。尽量不要用各种不同的风格来构成一个项目的各个部分，这样会增加项目本身的复杂度与混乱程度。

 

四、范例代码

 

和上篇文章一样，有必要贴出一段书中推崇的整洁代码作为本次代码书写格式的范例。书中的这段代码采用java语言，但丝毫不影响使用C++和C#的朋友们阅读。

public class CodeAnalyzer implements JavaFileAnalysis
{
    private int lineCount;
    private int maxLineWidth;
    private int widestLineNumber;
    private LineWidthHistogram lineWidthHistogram;
    private int totalChars;

    public CodeAnalyzer()
    {
        lineWidthHistogram = new LineWidthHistogram();
    }

    public static List findJavaFiles(File parentDirectory)
    {
        List files = new ArrayList();
        findJavaFiles(parentDirectory, files);
        return files;
    }

    private static void findJavaFiles(File parentDirectory, List files)
    {
        for (File file : parentDirectory.listFiles())
        {
            if (file.getName().endsWith(".java"))
                files.add(file);
            else if (file.isDirectory())
                findJavaFiles(file, files);
        }
    }

    public void analyzeFile(File javaFile) throws Exception
    {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(javaFile));
    	String line;
    	while ((line = br.readLine()) != null)
    	measureLine(line);
    }

    private void measureLine(String line)
    {
        lineCount++;
        int lineSize = line.length();
        totalChars += lineSize;
        lineWidthHistogram.addLine(lineSize, lineCount);
        recordWidestLine(lineSize);
    }

    private void recordWidestLine(int lineSize)
    {
        if (lineSize > maxLineWidth)
        {
            maxLineWidth = lineSize;
            widestLineNumber = lineCount;
        }
    }

    public int getLineCount()
    {
        return lineCount;
    }

    public int getMaxLineWidth()
    {
        return maxLineWidth;
    }

    public int getWidestLineNumber()
    {
        return widestLineNumber;
    }

    public LineWidthHistogram getLineWidthHistogram()
    {
        return lineWidthHistogram;
    }

    public double getMeanLineWidth()
    {
        return (double)totalChars / lineCount;
    }

    public int getMedianLineWidth()
    {
        Integer[] sortedWidths = getSortedWidths();
        int cumulativeLineCount = 0;
        for (int width : sortedWidths)
        {
            cumulativeLineCount += lineCountForWidth(width);
            if (cumulativeLineCount > lineCount / 2)
                return width;
        }
        throw new Error("Cannot get here");
    }

    private int lineCountForWidth(int width)
    {
        return lineWidthHistogram.getLinesforWidth(width).size();
    }

    private Integer[] getSortedWidths()
    {
        Set widths = lineWidthHistogram.getWidths();
        Integer[] sortedWidths = (widths.toArray(new Integer[0]));
        Arrays.sort(sortedWidths);
        return sortedWidths;
    }
}

五、小结：让代码不仅仅是能工作

代码的格式关乎沟通，而沟通是专业开发者的头等大事，所以良好代码的格式至关重要。

或许之前我们认为“让代码能工作”才是专业开发者的头等大事。然而，《代码整洁之道》这本书，希望我们能抛弃这个观点。

让代码能工作确实是代码存在的首要意义，但作为一名有追求的程序员，请你想一想，今天你编写的功能，极可能在下一版中被修改，但代码的可读性却会对以后可能发生的修改行为产生深远影响。原始代码修改之后很久，其代码风格和可读性仍会影响到可维护性和扩展性。即便代码已不复存在，你的风格和律条仍影响深远。

 

“当有人在阅读我们的代码时，我们希望他们能为其整洁性、一致性和优秀的细节处理而震惊。我们希望他们高高扬起眉毛，一路看下去，希望他们感受能到那些为之劳作的专业人士们的优秀职业素养。但若他们看到的只是一堆由酒醉的水手写出的鬼画符，那他们多半会得出结论——这个项目的其他部分应该也是混乱不堪的。”

 

所以，各位，在开发过程中请不要仅仅是停留在“让代码可以工作”的层面，而更要注重自身输出代码的可维护性与扩展性。请做一个更有追求的程序员。

 

六、本文涉及知识点提炼整理

整洁代码的书写格式，可以遵从如下几个原则：

 

第一原则：像报纸一样一目了然。优秀的源文件也要像报纸文章一样，名称应当简单并且一目了然，名称本身应该足够告诉我们是否在正确的模块中。源文件最顶部应该给出高层次概念和算法。细节应该往下渐次展开，直至找到源文件中最底层的函数和细节。

第二原则：恰如其分的注释。带有少量注释的整洁而有力的代码，比带有大量注释的零碎而复杂的代码更加优秀。

第三原则：合适的单文件行数。尽可能用几百行以内的单文件来构造出出色的系统，因为短文件通常比长文件更易于理解。

第四原则：合理地利用空白行。在每个命名空间、类、函数之间，都需用空白行隔开。

第五原则：让紧密相关的代码相互靠近。靠近的代码行暗示着他们之间的紧密联系。所以，紧密相关的代码应该相互靠近。

第六原则：基于关联的代码分布。

• 变量的声明应尽可能靠近其使用位置。
• 循环中的控制变量应该在循环语句中声明。
• 短函数中的本地变量应当在函数的顶部声明。
• 对于某些长函数，变量也可以在某代码块的顶部，或在循环之前声明。
• 实体变量应当在类的顶部声明。
• 若某个函数调用了另一个，就应该把它们放到一起，而且调用者应该尽量放到被调用者上面。
• 概念相关的代码应该放到一起。相关性越强，则彼此之间的距离就该越短。

第七原则：团队遵从同一套代码规范。一个好的团队应当约定与遵从一套代码规范，并且每个成员都应当采用此风格。

 

本文就此结束。

下篇文章，我们将继续《代码整洁之道》的精读与演绎，探讨更多的内容。

With Best Wishes.