淺談?dòng)?jì)算機(jī)軟件重構(gòu)技術(shù)
軟件重構(gòu)是指在不改變軟件的功能和外部可見性的情況下，對(duì)軟件進(jìn)行的改造，以下是小編搜集整理的一篇探究軟件重構(gòu)的論文范文，歡迎閱讀查看。
摘要：本文闡述了軟件重構(gòu)技術(shù)的現(xiàn)狀，研究意義和發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：軟件重構(gòu) 原型開發(fā) 簡(jiǎn)化 復(fù)用 測(cè)試
1、軟件重構(gòu)的定義
軟件維護(hù)最初最貼切的形容就是“打補(bǔ)丁”，所有的維護(hù)工作采用的都是一種消極但快速的方法。如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有問題，維護(hù)人員就快速找到這個(gè)問題，然后修改源代碼，解決這個(gè)問題。如果要添加一個(gè)新的功能，那就找到一個(gè)相似的模塊，修改代碼以后放進(jìn)去。這樣反復(fù)多次之后，系統(tǒng)變得越來(lái)越臃腫，越來(lái)越難于理解，維護(hù)也越來(lái)越艱難、越來(lái)代價(jià)越高。人們期望解決這一問題的根本辦法，于是軟件重構(gòu)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)這種技術(shù)，使得編碼更加謹(jǐn)慎合理，編碼時(shí)如果非常小心，則代碼會(huì)具有良好的形狀和味道，在修改添加代碼前，通過(guò)查看代碼的形狀和味道來(lái)決定是否進(jìn)行更新。如果代碼不容易被理解，則必須重構(gòu)代碼以使得維護(hù)變得容易，再進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展和更新。
軟件重構(gòu)是指在不改變軟件的功能和外部可見性的情況下，為了改善軟件的結(jié)構(gòu)，提高清晰性、可擴(kuò)展性和可重用性而對(duì)軟件進(jìn)行的改造。簡(jiǎn)而言之，重構(gòu)就是改進(jìn)已經(jīng)寫好的軟件的設(shè)計(jì)。也就是說(shuō)，改進(jìn)后的軟件其原有的功能和行為都不改變，改變的僅僅是程序內(nèi)部的編碼。重構(gòu)是在源代碼級(jí)別上進(jìn)行的，目的是使原有的代碼在重構(gòu)后具有良好的程序結(jié)構(gòu)。
2、軟件重構(gòu)的意義
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了全社會(huì)的變革，人們的生活對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴越來(lái)越強(qiáng)，所使用的軟件也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)開發(fā)軟件所使用的技術(shù)也要求越來(lái)越高。面向?qū)ο箝_發(fā)方法等有利于軟件利用的方法和技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。但同時(shí)也顯示出一些弊端。為了開發(fā)出使用方便，利于維護(hù)的軟件系統(tǒng)，軟件開發(fā)人員希望把初始系統(tǒng)設(shè)計(jì)得盡可能的完美、靈活、具有良好的可擴(kuò)展性。這不僅要求軟件開發(fā)人員具有較高的軟件設(shè)計(jì)能力，而且，再完美的設(shè)計(jì)也不可能完全適應(yīng)未來(lái)的需求變化。解決這一問題的方法是軟件工程中的原型開發(fā)方法，在原型開發(fā)方法中，系統(tǒng)開發(fā)人員首先快速開發(fā)出一個(gè)系統(tǒng)原型提供給用戶使用，通過(guò)用戶在使用過(guò)程中的不斷反饋來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改直到最后開發(fā)出系統(tǒng)的成熟版本。軟件擴(kuò)展是在軟件重構(gòu)的基礎(chǔ)上完成的。在需要擴(kuò)展時(shí)，使用軟件重構(gòu)方法和重構(gòu)工具，采取提取抽象數(shù)據(jù)類型、提取接口等技術(shù)對(duì)代碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以利于軟件的維護(hù)、功能的增加等活動(dòng)。
對(duì)于已經(jīng)投入使用的系統(tǒng)，由于需求、業(yè)務(wù)、法規(guī)等因素的變化，也會(huì)因此而改變，需要在原有的系統(tǒng)上進(jìn)行修改和擴(kuò)充。在維護(hù)過(guò)程中可能會(huì)遇到設(shè)計(jì)風(fēng)格不一致、過(guò)時(shí)的編程語(yǔ)言、系統(tǒng)文檔過(guò)時(shí)，不完整和難于理解的問題。這時(shí)候，為也延長(zhǎng)舊系統(tǒng)的生命周期，降低系統(tǒng)維護(hù)成本。就可以采用以原有系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)的方法對(duì)軟件進(jìn)行重構(gòu)，使其在改善程序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上適應(yīng)需求的變化。
軟件重構(gòu)也能為程序員的編碼帶來(lái)好處，首先，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，重構(gòu)允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)剛好滿足現(xiàn)有需求，不必過(guò)多考慮未來(lái)的需求，降低了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，當(dāng)有新的需求時(shí)，可以利用重構(gòu)技術(shù)，快速進(jìn)行設(shè)計(jì)擴(kuò)展。其次，可以增強(qiáng)程序的可讀性，便于理解他人的編程目的，利于快速開發(fā)軟件系統(tǒng)。再者，軟件重構(gòu)可以使程序的結(jié)構(gòu)更加清晰，減少編程過(guò)程中出現(xiàn)的問題，并且，由于重構(gòu)是建立在嚴(yán)格的測(cè)試之上的，所以能夠快速發(fā)現(xiàn)問題。將復(fù)雜的軟件測(cè)試分解為遞進(jìn)式的簡(jiǎn)單測(cè)試，降低了測(cè)試的復(fù)雜度。最重要的是重構(gòu)可以使得代碼的可理解性大大提高，原因在于，重構(gòu)技術(shù)支持更小的類、更短的方法、更少的局部變量、更小的系統(tǒng)耦合，重構(gòu)可以讓程序員養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。
3、軟件重構(gòu)的研究現(xiàn)狀
軟件重構(gòu)的研究緊緊圍繞以下幾個(gè)方面展開，目前已經(jīng)取得了一些成果。
(1)基本重構(gòu)方法和復(fù)合重構(gòu)方法的研究，如Opdyke針對(duì)C++語(yǔ)言定義的一組基本重構(gòu)方法，在其中定義的每個(gè)基本重構(gòu)方法中，由前提條件和執(zhí)行動(dòng)作組成。在進(jìn)行重構(gòu)時(shí)以每個(gè)基本方法為重構(gòu)的最小單位。通過(guò)執(zhí)行動(dòng)作對(duì)程序的修改步驟進(jìn)行描述，前提條件是用來(lái)保證程序行為的不變。將這些基本重構(gòu)方法組合起來(lái)形成復(fù)合重構(gòu)，就可以用來(lái)解決復(fù)雜的'重構(gòu)問題。Roberts等人受Opdyke研究的啟發(fā)，對(duì)基本重構(gòu)方法進(jìn)行了改進(jìn)，增加了后置條件約束，討論了復(fù)合結(jié)構(gòu)中基本重構(gòu)之間的依賴性問題，提出了計(jì)算復(fù)合重構(gòu)前置條件的計(jì)算方法，并開發(fā)了針對(duì)Smalltalk的重構(gòu)輔助工具。
(2)不良程序結(jié)構(gòu)的探查和整理。如冗余代碼探查和消除、類層次的整理、橫切關(guān)注的探查和封裝等。其中冗余代碼的探查和消除主要使用字符串比較的方法，類層次的整理主要使用“漸進(jìn)增加類”算法實(shí)現(xiàn)，而橫切叛黨的探查和封裝主要使用面向方面范型進(jìn)行研究和實(shí)踐。
(3)程序理解方法和工具。要進(jìn)行軟件維護(hù)和軟件重構(gòu)必須在理解程序結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上施行。除了針對(duì)程序代碼中的不良程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行探查，還需要圍繞程序的設(shè)計(jì)模型進(jìn)行分析。如Pauw等人開發(fā)的Ovation系統(tǒng)，使用了執(zhí)行模式視圖在不同的抽象層次上對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行可視化，并對(duì)生成的模型進(jìn)行一些操作。Storey等人開發(fā)Rigi逆向工程環(huán)境則使用有向圖表示軟件構(gòu)件和它們之間的關(guān)系。
(4)面向典型設(shè)計(jì)的重構(gòu)方法。如Tokuda和Batory探討了采用手工方式對(duì)程序應(yīng)用設(shè)計(jì)模式的重構(gòu)的方法，他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)指出：一個(gè)典型的系統(tǒng)在使用重構(gòu)和引入設(shè)計(jì)模式后，可以明顯地增加軟件質(zhì)量。Tonella和Potrich提出了從C++代碼中自動(dòng)抽取UML交互圖的方法。這個(gè)基于靜態(tài)的程序分析技術(shù)的方法，基本可以描述在任何輸入下程序的結(jié)果。將對(duì)象交互圖的抽取過(guò)程分兩步：第一步，從源碼中推斷出程序所創(chuàng)建的對(duì)象和程序中變量;第二步，把方法的每一個(gè)調(diào)用分解成交互過(guò)程中包含的發(fā)送類和接收類。
(5)軟件重構(gòu)輔助工具。如Opdyke開發(fā)的重構(gòu)輔助工具C++重構(gòu)工具，Roberts等人開發(fā)的Smalltalk Refactory Browser等。這些工具雖然沒能成為實(shí)用的工具，但卻是后續(xù)研發(fā)工作的基礎(chǔ)。
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