【分享】如何写出整洁的代码？

前言

工作多年后，越发觉得代码整洁真的是太重要了！尤其是在团队开发中，写出优雅工整的代码，能让同事更乐于跟你合作。
下面，将通过命名、类、函数、测试这四个章节,使我们的代码变得整洁。

1.为什么要保持代码整洁?

不整洁的代码随着时间的增加而增加时,生产力会随之降低. 导致的结果就是:

• 代码不易扩展或扩展容易引发其他问题
• 程序崩溃
• 加班
• 增加公司成本(加人) 甚至可能造成公司倒闭 一图胜千言

1.1 所以从一开始就要保持整洁

所以在一开始就要写整洁的代码,如果有不整洁的代码就要及时的整改. 绝对不要有以后再改,以后再说的想法， 因为！

later equal never

想想是不是这个道理,你有多少以后再说、以后再改的东西都抛诸脑后了.
如果是一定要做的事情,那就趁早做!

1.2 如何写出整洁的代码?

那么现在的问题就是,怎样的代码才算是整洁的代码呢:

• 可读性要高: 代码要像散文一样优雅易读,见码知意

• 拒绝重复代码

• 满足设计模式原则

  • 单一职责
  • 开闭原则
  • 里氏替换原则
  • 依赖倒转原则
  • 接口隔离原则
  • 迪米特法则
  • 合成复用法则

2.命名

好的命名可提高代码的可读性,让人见码知意, 降低理解成本,提高效率, 减少加班.

不好的命名方式

• 没有任何意义的命名方式

public interface Animal {
    void abc();
}

现在我们有一个动物的接口, 里面有一个方法abc(),看了让人一头雾水, 调用这个方法的人也完全不知道这个方法是干什么的,因为他的命名毫无意义
有意义的命名方式:

public interface Animal {
    void cry();
}

我们将方法名命名为cry(喊叫,呼喊),调用的人就知道这个方法的作用是什么了.
所以命名一定要有意义且让人见码知意.

• 命名前后不一致 这种情况体现在明明是同一行为,但是却有不同的命名,前后不一致,让人造成混淆.

public interface StudentRepository extends JpaRepository<AlertAll, String> {
    Student findOneById(
            @Param("id") String id
    );

    List<Student> queryAllStudent(
    );

}

上面两个方法都是查询 xxx, 但是命名一会叫 query 一会叫 find,这种情况应该加以规范,保持一致, 修改后:

public interface StudentRepository extends JpaRepository<AlertAll, String> {
    Student findOneById(
            @Param("id") String id
    );

    List<Student> findAll(
    );

}

• 命名冗余 体现在命名有很多没必要的成分在里面, 并且这些"废话"并不能帮助区分它们的区别, 例如在变量命名中添加了 Variable 这个词, 在表名中添加了 Table 这个词.所以命名中不要出现冗余的单词 , 并且提前约定好命名的规范.

// 获取单个对象的方法用get做前缀
getXxx();
//获取多个对象用list做前缀
listXxxx();

3.类

整洁的类应满足一下内容:

• 单一职责
• 开闭原则
• 高内聚性

3.1单一职责

类应该短小,类或模块应有且只有一条加以修改的理由 , 如果一个类过于庞大的话,那么说明它承担的职责过多了.
优点:

• 降低类的复杂度
• 提高类的可读性
• 提高系统的可维护性
• 降低变更引起的风险

如何判定类是否足够短小?

通过计算类的职责来判断是否够短小,类的名称描述其全责, 如果无法为某个类命以准确的名称, 这个类大概就太长了, 类名越含糊,可能拥有越多的职责.
职责过多的例子,可以看到以下类有两个职责:

public abstract class Sql {
    // 操作SQL的职责
    public abstract void insert();


    // 统计SQL操作的职责
    public abstract void countInsert();

}

将统计的职责抽取到另一个类

public abstract class CountSql {

    public abstract void countInsert();

}

3.2 开闭原则

开闭原则: 面向修改关闭, 面向扩展开放.
面向修改关闭意味着增加新的逻辑不会修改原有的代码,降低了出错的可能性.
面向扩展开放则是提高了代码的可扩展性,可很容易的增加新的代码逻辑.
不满足开闭原则的例子:

public abstract class Sql {
    public abstract void insert();
    public abstract void update();
    public abstract void delete();
}

如果我们现在要新增查询的操作,就需要修改Sql这个类,没有做到面向修改关闭
重构后:

public abstract class Sql {
    public abstract void generate();
}

public class CreateSql extends Sql {

    @java.lang.Override
    public void generate() {
        // 省略实现
    }
}


public class UpdateSql extends Sql {

    @Override
    public void generate() {
        // 省略实现
    }
}

当我们要增加删除方法时可以很容易的扩展.
使用大量的短小的类看似比使用少量庞大的类增加了工作量(增加了更多的类),但是真的是这样吗? 这里有一个很好的类比:

你是想把工具归置到有许多抽屉、每个抽屉中装有定义和标记良好的组件的工具箱呢, 还是想要少数几个能随便把所有东西扔进去的抽屉?

最终的结论:

系统应该由许多短小的类而不是少量巨大的类组成,每个小类封装一个权责,只有一个修改的原因,并与少数其他类一起协同达成期望的系统行为.

3.3 内聚

方法操作的变量越多,就越粘聚到类上. 如果一个类中的每个变量都被每个方法所使用, 则该类具有最大的内聚性. 我们应该将类的内聚性保持在较高的位置. 内聚性高意味着方法和变量互相依赖, 互相结合成一个逻辑整体.

为什么要保持高内聚? 保持内聚性就会得到许多短小的类,就越满足单一职责.

内聚性低怎么办? 如果类的内聚性就不够高,就将原有的类拆分为新的类和方法.

4.函数

要想让函数变得整洁,应保证:

• 只做一件事
• 好的命名
• 整洁的参数
• 注意返回内容

4.1 只做一件事

what? 函数的第一规则是短小 第二规则是更短小 短小到只做一件事情. (没错和类的原则很像)
why? 函数越短小,越能满足单一职责.
how? 以下是重构前的代码, 这个方法有三个职责,并且该方法很长达到了80+50+5 = 135行

public class PicService {

    public String upload(){
        // 校验图片的方法 伪代码80行

        // 压缩图片的方法 伪代码50行

        // 返回成功或失败标识 0,1 伪代码5行
        return "0";
    }
}

原有的upload方法做了很多的事情, 重构后只做了一件事情: 把大一些的概念(换言之,函数的名称)拆分为另一抽象层上的一系列步骤:

 public String upload(){
        // 校验图片的方法
        check();
        // 压缩图片的方法
        compress();
        // 返回成功或失败标识 0,1
        return "0";
    }

而里面的每个方法,也都有着自己各自的职责(校验图片 、压缩图片 、返回结果).

可参考我之前写的文章：IntelliJ IDEA中快速抽取方法（代码优化）

4.2 函数命名

1. 函数名应见名知意
   函数要有描述性的名称，不要害怕长名称.
   不好的命名方式:

public String addCharacter(String originString, char ch);

这个函数，一咋看，还不错，从函数字面意思看是给某个字符串添加一个字符。但是到底是在原有字符串首部添加，还是在原有字符串末尾追加呢？亦或是在某个固定位置插入呢？从函数名字完全看不出来这个函数的真正意图，只能继续往下读这个函数的具体实现才知道。
而下面这几个名字就比上面要好得多：

// 追加到末尾
public String appendCharacter(String originString, char ch);   

// 插入指定位置
public String insertCharacter(String originString, char ch, int insertPosition);

2. 函数应该无副作用
   函数应该无副作用， 意思就是函数应该只做一件事，但是做这件事的时候做了另一件有副作用的事情.
   例如: 校验密码时会初始化 session，导致会话丢失。如果无法移除这种副作用，应该在方法名中展示出来，避免用户误用 checkPasswordasswordAndInitializeSession, 从命名上就要体现副作用.

4.3 参数

1. 参数越少越好
   参数越少，越容易理解，参数超过三个可以将参数进行封装，要按参数的语义进行封装，不一定封装成一个大而全的参数，可以封装为多个，原则是按语义补充; 示例:

public List<Student> findStudent(int age, String name, String country, int gender);

//封装参数
public List<Student> findStudent(Student student);

2. 不要使用标识参数
   标识参数是参数为 Boolean 类型, 用户传递 true or false . 不要使用标识参数因为这意味着你的函数违背了单一职责(true false 两套逻辑). 正确的做法是拆分为两个方法:

//标识参数方法
render(Boolean isSuite);

//重构为两个方法
reanderForSuite();
renderForSingleTest();

3. 不要使用输出参数
   什么是输出参数?
   将变量作为参数传入方法,并且将变量输出, 这就是输出参数

public void findStudent(){
Student student = new Student();
doSomething(student);
return student;
}

int doSomething(Student student){
// 省略一些student逻辑
return student;
}

为什么不应该有输出参数?

因为增加了理解成本在里面,我们需要查看 doSomething到底对 student 做了什么. student 是输入还是输出参数? 都不明确.
重构:

// 将doSomething()方法内聚到student对象本身
student.doSomething();

4.4 返回值

1. 分离指令与讯问
   示例代码:

Pulic Boolean addElement(Element element)

指令为增加某个元素,询问是否成功,
这样做的坏处是职责不单一，所以应该拆分为两个方法

public void addElement(Element element);
public Boolean isAdd(Element element);

2. 使用异常替代返回错误码
   直接抛出异常,而不是返回错误码进行判断, 可以使代码更简洁. 因为使用错误码有可能会进行多层嵌套片段 代码示例:

// 使用错误码导致多层嵌套...
public class DeviceController{

 public void sendShutDown(){
  DeviceHandle handle=getHandle(DEV1);
   //Check the state of the device 
  if (handle != DeviceHandle.INVALID){
   // Save the device status to the record field 
   retrieveDeviceRecord(handle);
   // If nat suspended,shut down
   if (record.getStatus()!=DEVICE_SUSPENDED){
     pauseDevice(handle);
     clearDeviceWorkQueue(handle);
     closeDevice(handle);
   }else{
    logger.log("Device suspended. Unable to shut down"); 
   }
  }else{
   logger.log("Invalid handle for: " +DEV1.tostring()); 
 }
} 

重构后:

//  将代码拆分为一小段一小段, 降低复杂度,更加清晰
public class DeviceController{

 public void sendShutDowm(){ 
  try{
   tryToShutDown();
  } catch (DeviceShutDownError e){ 
   logger.log(e);
  }

 private void tryToShutDown() throws DeviceShutDownError{
   DeviceHandle handle =getHandle(DEV1);
   retrieveDeviceRecord(handle);
   pauseDevice(handle);
   clearDeviceWorkQueue(handle);
   closeDevice(handle);
 }

 private DeviceHandle getHandle(DeviceID id){
              // 省略业务逻辑
  throw new DeviceShutDownError("Invalid handle for:"+id.tostring()); 
 }
}

4.5 怎样写出这样的函数?

没人能一开始就写出完美的代码, 先写出满足功能的代码,之后紧接着进行重构
为什么是紧接着? 因为 later equal never!

4.6 代码质量扫描工具

使用 SonarLint 可以帮助我们发现代码的问题,并且还提供了相应的解决方案. 对于每一个问题，SonarLint 都给出了示例，还有相应的解决方案，教我们怎么修改，极大的方便了我们的开发
比如，对于日期类型尽量用 LocalDate、LocalTime、LocalDateTime，还有重复代码、潜在的空指针异常、循环嵌套等等问题。
有了代码规范与质量检测工具以后，很多东西就可以量化了，比如 bug 率、代码重复率等.

可参考我之前写的文章：sonar的安装以及使用

5.测试

测试很重要,可以帮助我们验证写的代码是否没问题,同样的测试代码也应该保持整洁.

5.1 TDD

TDD 是测试驱动开发（Test-Driven Development），是敏捷开发中的一项核心实践和技术，也是一种设计方法论。

• 优点：在任意一个开发节点都可以拿出一个可以使用，含少量bug并具一定功能和能够发布的产品。
• 缺点：增加代码量。测试代码是系统代码的两倍或更多，但是同时节省了调试程序及挑错时间。

可参考我之前写的文章：IntelliJ IDEA TODO功能使用

how?

1. 在开发代码前先写测试
2. 只可编写刚好无法通过的单元测试，不能编译也算不通过
3. 开发代码不可超过测试

关于2的解释: 单测与生产代码同步进行，写到一个不可编译的单测就开始写生产代码，如此反复循环，单测就能包含到所有生产代码。

5.2 FIRST原则

FIRST 原则就是一个指导编写单元测试的原则

• fast 快速 单测执行应该快速的完成
• independent 独立 单测之间相互独立
• repeatable 可重复 单测不依赖于环境，随处可运行
• self validating 程序可通过输出的Boolean自我验证，而不需要通过人工的方式验证（看日志输出、对比两个文件不同等）
• timely 及时 单测在生产代码之前编写

单元测试是代码测试中的基础测试，FIRST 是写好单元测试的重要原则，它要求我们的单元测试快速，独立，可重复，自我校验，及时/完整。

5.3 测试代码模式

开发测试代码可以使用 given-when-then 模式

• given 制造模拟数据
• when 执行测试代码
• then 验证测试结果

代码示例

/**
  * If an item is loaded from the repository, the name of that item should 
  * be transformed into uppercase.
  */
@Test
public void shouldReturnItemNameInUpperCase() {
 
    // Given
    Item mockedItem = new Item("it1", "Item 1", "This is item 1", 2000, true);
    when(itemRepository.findById("it1")).thenReturn(mockedItem);
 
    // When
    String result = itemService.getItemNameUpperCase("it1");
 
    // Then
    verify(itemRepository, times(1)).findById("it1");
    assertThat(result, is("ITEM 1"));
}

使用give-when-then 模式可提高测试代码的可读性.

5.4 自动生成单测

介绍两款 IDEA 自动生成单测的插件

• Squaretest 插件（收费）
• TestMe 插件(免费)

6.结束语

编写整洁的代码可以让我们 提高代码的可读性,使代码变得更易扩展。