写出“能用”代码的人比比皆是,但是,并不是每个人都能写出“好用”的代码。当把写高质量代码培养成一种开发习惯之后,在编写代码的时候,自然就有一种代码质量意识,自然而然就可以写出不错的代码
著名的KISS原则(Keep It Simple and Stupid)。这个原则理解起来很简单,但是怎样的代码才算是足够简单呢?怎样才算不够简单需要优化呢?
大部分设计原则、设计思想、设计模式理解起来都不难,难的是如何将这些理论灵活恰当地应用到实际的开发中,而不是教条主义和盲目滥用
不管是前端工程师、后端工程师,还是全栈工程师,在求职面试中,设计模式问题是被问得频率比较高的一类问题。特别是一些像 BAT、TMD 这样的大公司,比较重视候选人的基本功,经常会拿算法、设计模式之类的问题来考察候选人
所以,我在求职面试的时候,都会提前准备、温习一遍设计模式。尽管并不是每次面试都会被问到,但一旦被问到,如果回答得不好,就是一个败笔,这场面试基本上也就凉凉了。所以,为了保证万无一失,摆脱一旦被问到答不出来的窘境,对于设计模式这种大概率被问到的问题,我都会未雨绸缪,提前准备一下。
当然,我并不是临时抱佛脚。我平时就比较重视设计模式相关知识的积累,所以底子比较好,只需要在每次面试前花很短的时间,重新温习一下,便可以自信满满地去面试,而不是心里老是担心被问到,影响正常的面试发挥
代码能力是一个程序员最基础的能力,是基本功
尽管我已经工作近十年,但我一直没有脱离编码一线,现在每天也都在坚持写代码、review指导同事写代码、重构遗留系统的烂代码。这些年的工作经历中,我见过太多的烂代码,比如命名不规范、类设计不合理、分层不清晰、没有模块化概念、代码结构混乱、高度耦合等等。这样的代码维护起来非常费劲,添加或者修改一个功能,常常会牵一发而动全身,让你无从下手,恨不得将全部的代码删掉重写!
当然,在这些年的工作经历中,我也看到过很多让我眼前一亮的代码。每当我看到这样的好代码,都会立刻对作者产生无比的好感和认可。且不管这个人处在公司的何种级别,从代码就能看出,他是一个基础扎实的高潜员工,值得培养,前途无量!因此,代码写得好,能让你在团队中脱颖而出
大部分工程师比较熟悉的都是编程语言、工具、框架这些东西,因为每天的工作就是在框架里根据业务需求,填充代码。实际上,我刚工作的时候,也是做这类事情。相对来说,这样的工作并不需要你具备很强的代码设计能力,只要单纯地能理解业务,翻译成代码
如何分层、分模块?应该怎么划分类?每个类应该具有哪些属性、方法?怎么设计类之间的交互?该用继承还是组合?该使用接口还是抽象类?怎样做到解耦、高内聚低耦合?该用单例模式还是静态方法?用工厂模式创建对象还是直接new出来?如何避免引入设计模式提高扩展性的同时带来的降低可读性问题?……各种问题,一下子挤到了我面前。
而我当时并没有对设计模式相关的知识(包括设计模式、设计原则、面向对象设计思想等)有太多的了解和积累,所以一时间搞得我手足无措。好在因此我意识到了这方面知识的重要性,所以在之后很多年的开发中,我都一直刻意锻炼、积累这方面的能力。面对复杂代码、功能、系统的设计和开发,我也越来越得心应手,游刃有余。写出高质量代码已经成为了我的习惯,不经意间写出来的代码,都能作为同事学习、临摹的范例,这也成为了我职场中最引以为豪的亮点之一
对于一个有追求的程序员来说,对技术的积累,既要有广度,也要有深度。很多技术人早早就意识到了这一点,所以在学习框架、中间件的时候,都会抽空去研究研究原理,读一读源码,希望能在深度上有所积累,而不只是略知皮毛,会用而已。
从我的经验和同事的反馈来看,有些人看源码的时候,经常会遇到看不懂、看不下去的问题。不知道你有没有遇到过这种情况?实际上,这个问题的原因很简单,那就是你积累的基本功还不够,你的能力还不足以看懂这些代码。为什么我会这么说呢?
优秀的开源项目、框架、中间件,代码量、类的个数都会比较多,类结构、类之间的关系极其复杂,常常调用来调用去。所以,为了保证代码的扩展性、灵活性、可维护性等,代码中会使用到很多设计模式、设计原则或者设计思想。如果你不懂这些设计模式、原则、思想,在看代码的时候,你可能就会琢磨不透作者的设计思路,对于一些很明显的设计思路,你可能要花费很多时间才能参悟。相反,如果你对设计模式、原则、思想非常了解,一眼就能参透作者的设计思路、设计初衷,很快就可以把脑容量释放出来,重点思考其他问题,代码读起来就会变得轻松了。
实际上,除了看不懂、看不下去的问题,还有一个隐藏的问题,你可能自己都发现不了,那就是你自己觉得看懂了,实际上,里面的精髓你并没有get到多少!因为优秀的开源项目、框架、中间件,就像一个集各种高精尖技术在一起的战斗机。如果你想剖析它的原理、学习它的技术,而你没有积累深厚的基本功,就算把这台战斗机摆在你面前,你也不能完全参透它的精髓,只是了解个皮毛,看个热闹而已。
因此,学好设计模式相关的知识,不仅能让你更轻松地读懂开源项目,还能更深入地参透里面的技术精髓,做到事半功倍。
普通的、低级别的开发工程师,只需要把框架、开发工具、编程语言用熟练,再做几个项目练练手,基本上就能应付平时的开发工作了。但是,如果你不想一辈子做一个低级的码农,想成长为技术专家、大牛、技术leader,希望在职场有更高的成就、更好的发展,那就要重视基本功的训练、基础知识的积累。
你去看大牛写的代码,或者优秀的开源项目,代码写得都非常的优美,质量都很高。如果你只是框架用得很溜,架构聊得头头是道,但写出来的代码很烂,让人一眼就能看出很多不合理的、可以改进的地方,那你永远都成不了别人心目中的“技术大牛”。
再者,在技术这条职场道路上,当成长到一定阶段之后,你势必要承担一些指导培养初级员工、新人,以及code review的工作。这个时候,如果你自己都对“什么是好的代码?如何写出好的代码?”不了解,那又该如何指导别人,如何让人家信服呢?
还有,如果你是一个技术leader,负责一个项目整体的开发工作,你就需要为开发进度、开发效率和项目质量负责。你也不希望团队堆砌垃圾代码,让整个项目无法维护,添加、修改一个功能都要费老大劲,最终拉低整个团队的开发效率吧?
除此之外,代码质量低还会导致线上bug频发,排查困难。整个团队都陷在成天修改无意义的低级bug、在烂代码中添补丁的事情中。而一个设计良好、易维护的系统,可以解放我们的时间,让我们做些更加有意义、更能提高自己和团队能力的事情。
最后,当你成为leader、或者团队中的资深工程师、技术专家之后,你势必要负责一部分团队的招聘工作。这个时候,如果你要考察候选人的设计能力、代码能力,那设计模式相关的问题便是一个很好的考察点。
不过,我也了解到,很多面试官实际上对设计模式也并不是很了解,只能拿一些简单的单例模式、工厂模式来考察候选人,而且所出的题目往往都脱离实践,比如,如何设计一个餐厅系统、停车场系统、售票系统等。这些题目都是网上万年不变的老题目,几乎考察不出候选人的能力
在我的工作经历中,每当同事评论起项目代码质量的时候,听到的最多的评语就是:“代码写得很烂”或者“代码写得很好”。用“好”“烂”这样的字眼来描述,非常地笼统。当我具体问到底如何烂、如何好的时候,尽管大部分同事都能简单地罗列上几个点,但往往都不够全面、非常零碎,也切不中要害。
当然,也有一些工程师对如何评价代码质量有所认识,比如,好代码是易扩展、易读、简单、易维护的等等,但他们对于这些评价的理解往往只停留在表面概念上,对于诸多更深入的问题,比如,“怎么才算可读性好?什么样的代码才算易扩展、易维护?可读、可扩展与可维护之间有什么关系?可维护中‘维护’两字该如何理解?”等等,并没有太清晰的认识。
对于程序员来说,辨别代码写得“好”还是“烂”,是一个非常重要的能力。这也是我们写出好代码的前提。毕竟,如果我们连什么是好代码、什么是烂代码,都分辨不清,又谈何写出好代码呢?
所以,今天我们就聊一聊关于代码质量评判的相关问题,希望你在学完今天的内容之后,对代码质量的评判有个更加清晰、更加透彻的认识和理解。
实际上,咱们平时嘴中常说的“好”和“烂”,是对代码质量的一种描述。“好”笼统地表示代码质量高,“烂”笼统地表示代码质量低。对于代码质量的描述,除了“好”“烂”这样比较简单粗暴的描述方式之外,我们也经常会听到很多其他的描述方式。这些描述方法语义更丰富、更专业、更细化。我搜集整理了一下,罗列在了下面。这些几乎涵盖我们所能听到的描述代码质量的所有常用词汇,你可以看一看。
灵活性(flexibility)、可扩展性(extensibility)、可维护性(maintainability)、可读性(readability)、可理解性(understandability)、易修改性(changeability)、可复用(reusability)、可测试性(testability)、模块化(modularity)、高内聚低耦合(high cohesion loose coupling)、高效(high efficiency)、高性能(high performance)、安全性(security)、兼容性(compatibility)、易用性(usability)、整洁(clean)、清晰(clarity)、简单(simple)、直接(straightforward)、少即是多(less code is more)、文档详尽(well-documented)、分层清晰(well-layered)、正确性(correctness、bug free)、健壮性(robustness)、鲁棒性(robustness)、可用性(availability)、可伸缩性(scalability)、稳定性(stability)、优雅(elegant)、好(good)、坏(bad)……
看到如此多的描述词,你可能要问了,我们到底该用哪些词来描述一段代码的质量呢?
实际上,我们很难通过其中的某个或者某几个词汇来全面地评价代码质量。因为这些词汇都是从不同维度来说的。这就好比,对于一个人的评价,我们需要综合各个方面来给出,比如性格、相貌、能力、财富等等。代码质量高低也是一个综合各种因素得到的结论。我们并不能通过单一的维度去评价一段代码写的好坏。比如,即使一段代码的可扩展性很好,但可读性很差,那我们也不能说这段代码质量高。
除此之外,不同的评价维度也并不是完全独立的,有些是具有包含关系、重叠关系或者可以互相影响的。比如,代码的可读性好、可扩展性好,就意味着代码的可维护性好。而且,各种评价维度也不是非黑即白的。比如,我们不能简单地将代码分为可读与不可读。如果用数字来量化代码的可读性的话,它应该是一个连续的区间值,而非0、1这样的离散值。
不过,我们真的可以客观地量化一段代码质量的高低吗?答案是否定的。对一段代码的质量评价,常常有很强的主观性。比如,怎么样的代码才算可读性好,每个人的评判标准都不大一样。这就好比我们去评价一本小说写得是否精彩,本身就是一个很难量化的、非常主观的事情。
正是因为代码质量评价的主观性,使得这种主观评价的准确度,跟工程师自身经验有极大的关系。越是有经验的工程师,给出的评价也就越准确。相反,资历比较浅的工程师就常常会觉得,没有一个可执行的客观的评价标准作为参考,很难准确地判断一段代码写得好与坏。有的时候,自己觉得代码写得已经够好了,但实际上并不是。所以,这也导致如果没有人指导的话,自己一个人闷头写代码,即便写再多的代码,代码能力也可能一直没有太大提高。
仔细看前面罗列的所有代码质量评价标准,你会发现,有些词语过于笼统、抽象,比较偏向对于整体的描述,比如优雅、好、坏、整洁、清晰等;有些过于细节、偏重方法论,比如模块化、高内聚低耦合、文档详尽、分层清晰等;有些可能并不仅仅局限于编码,跟架构设计等也有关系,比如可伸缩性、可用性、稳定性等。
为了做到有的放矢、有重点地学习,我挑选了其中几个最常用的、最重要的评价标准,来详细讲解,其中就包括:可维护性、可读性、可扩展性、灵活性、简洁性(简单、复杂)、可复用性、可测试性。接下来,我们逐一讲解一下。
我们首先来看,什么是代码的“可维护性”?所谓的“维护代码”到底包含哪些具体工作?
落实到编码开发,所谓的“维护”无外乎就是修改bug、修改老的代码、添加新的代码之类的工作。所谓“代码易维护”就是指,在不破坏原有代码设计、不引入新的bug的情况下,能够快速地修改或者添加代码。所谓“代码不易维护”就是指,修改或者添加代码需要冒着极大的引入新bug的风险,并且需要花费很长的时间才能完成。
我们知道,对于一个项目来说,维护代码的时间远远大于编写代码的时间。工程师大部分的时间可能都是花在修修bug、改改老的功能逻辑、添加一些新的功能逻辑之类的工作上。所以,代码的可维护性就显得格外重要。
维护、易维护、不易维护这三个概念不难理解。不过,对于实际的软件开发来说,更重要的是搞清楚,如何来判断代码可维护性的好坏。
实际上,可维护性也是一个很难量化、偏向对代码整体的评价标准,它有点类似之前提到的“好”“坏”“优雅”之类的笼统评价。代码的可维护性是由很多因素协同作用的结果。代码的可读性好、简洁、可扩展性好,就会使得代码易维护;相反,就会使得代码不易维护。更细化地讲,如果代码分层清晰、模块化好、高内聚低耦合、遵从基于接口而非实现编程的设计原则等等,那就可能意味着代码易维护。除此之外,代码的易维护性还跟项目代码量的多少、业务的复杂程度、利用到的技术的复杂程度、文档是否全面、团队成员的开发水平等诸多因素有关。
所以,从正面去分析一个代码是否易维护稍微有点难度。不过,我们可以从侧面上给出一个比较主观但又比较准确的感受。如果bug容易修复,修改、添加功能能够轻松完成,那我们就可以主观地认为代码对我们来说易维护。相反,如果修改一个bug,修改、添加一个功能,需要花费很长的时间,那我们就可以主观地认为代码对我们来说不易维护。
你可能会说,这样的评价方式也太主观了吧?没错,是否易维护本来就是针对维护的人来说的。不同水平的人对于同一份代码的维护能力并不是相同的。对于同样一个系统,熟悉它的资深工程师会觉得代码的可维护性还不错,而一些新人因为不熟悉代码,修改bug、修改添加代码要花费很长的时间,就有可能会觉得代码的可维护性不那么好。这实际上也印证了我们之前的观点:代码质量的评价有很强的主观性。
软件设计大师Martin Fowler曾经说过:“Any fool can write code that a computer can understand. Good programmers write code that humans can understand.”翻译成中文就是:“任何傻瓜都会编写计算机能理解的代码。好的程序员能够编写人能够理解的代码。”Google内部甚至专门有个认证就叫作Readability。只有拿到这个认证的工程师,才有资格在code review的时候,批准别人提交代码。可见代码的可读性有多重要,毕竟,代码被阅读的次数远远超过被编写和执行的次数。
我个人认为,代码的可读性应该是评价代码质量最重要的指标之一。我们在编写代码的时候,时刻要考虑到代码是否易读、易理解。除此之外,代码的可读性在非常大程度上会影响代码的可维护性。毕竟,不管是修改bug,还是修改添加功能代码,我们首先要做的事情就是读懂代码。代码读不大懂,就很有可能因为考虑不周全,而引入新的bug。
既然可读性如此重要,那我们又该如何评价一段代码的可读性呢?
我们需要看代码是否符合编码规范、命名是否达意、注释是否详尽、函数是否长短合适、模块划分是否清晰、是否符合高内聚低耦合等等。你应该也能感觉到,从正面上,我们很难给出一个覆盖所有评价指标的列表。这也是我们无法量化可读性的原因。
实际上,code review是一个很好的测验代码可读性的手段。如果你的同事可以轻松地读懂你写的代码,那说明你的代码可读性很好;如果同事在读你的代码时,有很多疑问,那就说明你的代码可读性有待提高了。
可扩展性也是一个评价代码质量非常重要的标准。它表示我们的代码应对未来需求变化的能力。跟可读性一样,代码是否易扩展也很大程度上决定代码是否易维护。那到底什么是代码的可扩展性呢?
代码的可扩展性表示,我们在不修改或少量修改原有代码的情况下,通过扩展的方式添加新的功能代码。说直白点就是,代码预留了一些功能扩展点,你可以把新功能代码,直接插到扩展点上,而不需要因为要添加一个功能而大动干戈,改动大量的原始代码。
关于代码的扩展性,在后面讲到“对修改关闭,对扩展开放”这条设计原则的时候,我会来详细讲解,今天我们只需要知道,代码的可扩展性是评价代码质量非常重要的标准就可以了。
灵活性也是描述代码质量的一个常用词汇。比如我们经常会听到这样的描述:“代码写得很灵活”。那这里的“灵活”该如何理解呢?
尽管有很多人用这个词汇来描述代码的质量。但实际上,灵活性是一个挺抽象的评价标准,要给灵活性下个定义也是挺难的。不过,我们可以想一下,什么情况下我们才会说代码写得好灵活呢?我这里罗列了几个场景,希望能引发你自己对什么是灵活性的思考。
从刚刚举的场景来看,如果一段代码易扩展、易复用或者易用,我们都可以称这段代码写得比较灵活。所以,灵活这个词的含义非常宽泛,很多场景下都可以使用。
有一条非常著名的设计原则,你一定听过,那就是KISS原则:“Keep It Simple,Stupid”。这个原则说的意思就是,尽量保持代码简单。代码简单、逻辑清晰,也就意味着易读、易维护。我们在编写代码的时候,往往也会把简单、清晰放到首位。
不过,很多编程经验不足的程序员会觉得,简单的代码没有技术含量,喜欢在项目中引入一些复杂的设计模式,觉得这样才能体现自己的技术水平。实际上, 思从深而行从简,真正的高手能云淡风轻地用最简单的方法解决最复杂的问题。这也是一个编程老手跟编程新手的本质区别之一。
除此之外,虽然我们都能认识到,代码要尽量写得简洁,符合KISS原则,但怎么样的代码才算足够简洁?不是每个人都能很准确地判断出来这一点。所以,在后面的章节中,当我们讲到KISS原则的时候,我会通过具体的代码实例,详细给你解释,“为什么KISS原则看似非常简单、好理解,但实际上用好并不容易”。今天,我们就暂且不展开详细讲解了。
代码的可复用性可以简单地理解为,尽量减少重复代码的编写,复用已有的代码。在后面的很多章节中,我们都会经常提到“可复用性”这一代码评价标准。
比如,当讲到面向对象特性的时候,我们会讲到继承、多态存在的目的之一,就是为了提高代码的可复用性;当讲到设计原则的时候,我们会讲到单一职责原则也跟代码的可复用性相关;当讲到重构技巧的时候,我们会讲到解耦、高内聚、模块化等都能提高代码的可复用性。可见,可复用性也是一个非常重要的代码评价标准,是很多设计原则、思想、模式等所要达到的最终效果。
实际上,代码可复用性跟DRY(Don’t Repeat Yourself)这条设计原则的关系挺紧密的,所以,在后面的章节中,当我们讲到DRY设计原则的时候,我还会讲更多代码复用相关的知识,比如,“有哪些编程方法可以提高代码的复用性”等。
相对于前面六个评价标准,代码的可测试性是一个相对较少被提及,但又非常重要的代码质量评价标准。代码可测试性的好坏,能从侧面上非常准确地反应代码质量的好坏。代码的可测试性差,比较难写单元测试,那基本上就能说明代码设计得有问题。关于代码的可测试性,我们在重构那一部分,会花两节课的时间来详细讲解。现在,你暂时只需要知道,代码的可测试性非常重要就可以了。
我相信每个工程师都想写出高质量的代码,不想一直写没有成长、被人吐槽的烂代码。那如何才能写出高质量的代码呢?针对什么是高质量的代码,我们刚刚讲到了七个最常用、最重要的评价指标。所以,问如何写出高质量的代码,也就等同于在问,如何写出易维护、易读、易扩展、灵活、简洁、可复用、可测试的代码。
要写出满足这些评价标准的高质量代码,我们需要掌握一些更加细化、更加能落地的编程方法论,包括面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范、重构技巧等。而所有这些编程方法论的最终目的都是为了编写出高质量的代码。
比如,面向对象中的继承、多态能让我们写出可复用的代码;编码规范能让我们写出可读性好的代码;设计原则中的单一职责、DRY、基于接口而非实现、里氏替换原则等,可以让我们写出可复用、灵活、可读性好、易扩展、易维护的代码;设计模式可以让我们写出易扩展的代码;持续重构可以时刻保持代码的可维护性等等。具体这些编程方法论是如何提高代码的可维护性、可读性、可扩展性等等的呢?我们在后面的课程中慢慢来学习
| 特性 | 旧视角 | 当前视角 |
|---|---|---|
| 设计模式地位 | 经验总结,必学 | 不变,仍是架构师核心能力 |
| 新语言特性 | 无 | record(简化 VO/DTO)、sealed(约束继承层级)、模式匹配(简化类型判断)可替代部分模式意图 |
| 权衡 | 模式越多越好 | 强调"适当使用",避免模式滥用(反模式) |
设计模式的重要性不随版本变化;Java 21 的 record/sealed 等新特性让部分模式(如 Builder 的样板代码、模板方法的继承层级)实现更简洁,但模式思维(面向抽象、开闭原则)是核心。