Р. Мартин

Чистый код: создание, анализ и рефакторинг. Библиотека программиста

2017

Художник Л. Адуевская

Р. Мартин

Чистый код: создание, анализ и рефакторинг. Библиотека программиста. — СПб.: Питер, 2017.

ISBN 978-5-496-00487-9

© ООО Издательство "Питер", 2017

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Посвящается Анне-Марии — бессмертной любви всей моей жизни

Предисловие

В Дании очень популярны леденцы Ga-Jol. Их сильный лакричный вкус отлично скрашивает нашу сырую и часто холодную погоду. Однако нас, датчан, леденцы Ga-Jol привлекают еще и мудрыми или остроумными высказываниями, напечатанными на крышке каждой коробки. Сегодня утром я купил две коробки леденцов и обнаружил на них старую датскую поговорку:

Ærlighed i små ting er ikke nogen lille ting.

«Честность в мелочах — вовсе не мелочь». Это было хорошим предзнаменованием, которое полностью соответствовало тому, о чем я собирался написать в предисловии. Мелочи важны. Эта книга посвящена вещам простым, но вовсе не малозначительным.

Бог скрывается в мелочах, сказал архитектор Людвиг Мис ван дер Роэ. Эта цитата напоминает о недавних дебатах о роли архитектуры в разработке программного обеспечения и особенно в мире гибких методологий. Мы с Бобом время от времени увлеченно вступаем в этот диалог. Да, Мис ван дер Роэ проявлял внимание и к удобству, и к неподвластным времени строительным формам, лежащим в основе великой архитектуры. С другой стороны, он также лично выбирал каждую дверную ручку для каждого спроектированного им дома. Почему? Да потому, что мелочи важны.

В наших с Бобом непрестанных «дебатах» о TDD выяснилось, что мы согласны с тем, что архитектура играет важную роль при разработке, хотя мы по-разному смотрим на то, какой смысл вкладывается в это утверждение. Впрочем, эти разногласия относительно несущественны, так как мы считаем само собой разумею­щимся, что ответственные профессионалы выделяют некоторое время на обдумывание и планирование проекта. Появившиеся в конце 1990-х кон­цепции проектирования, зависящего только от тестов и кода, давно прошли. Тем не менее внимание к мелочам является еще более важным аспектом профессио­нализма, чем любые грандиозные планы. Во-первых, благодаря практике в мелочах ­профессионалы приобретают квалификацию и репутацию для серьезных про­ектов. Во-вторых, даже мельчайшее проявление небрежности при строительстве — дверь, которая неплотно закрывается, или криво положенная плитка на полу, или даже захламленный стол — полностью рассеивает очарование всего сооружения. Чтобы этого не происходило с вашими программами, код должен быть чистым.

Впрочем, архитектура — всего лишь одна из метафор для разработки программных продуктов. Она лучше всего подходит для проектов, в которых продукт «возводится» в том же смысле, в каком архитектор возводит строение. В эпоху Scrum и гибких методологий основное внимание уделяется быстрому выводу продукта на рынок. Фабрики, производящие программные продукты, должны работать на максимальной скорости. Однако этими «фабриками» являются живые люди: мыслящие, чувствующие программисты, работающие над пожеланиями пользователей или историей продукта для создания новых продуктов. Метафора производства сейчас как никогда сильна в их мировоззрениях. Скажем, методология Scrum во многом вдохновлена производственными аспектами японского автостроения с его конвейерами.

Но даже в автостроении основная часть работы связана не с производством, а с сопровождением продуктов — или его отсутствием. В программировании 80% и более того, что мы делаем, тоже изящно называется «сопровождением». На самом деле речь идет о починке. Наша работа ближе к работе домашних мастеров в строительной отрасли или автомехаников в области автостроения. Что японская теория управления говорит по этому поводу?

В 1951 году в японской промышленности появилась методология повышения качества, называвшаяся TPM (Total Productive Maintenance). Она была ориентирована прежде всего на сопровождение, а не на производство. Доктрина TPM базировалась на так называемых «принципах 5S». В сущности, принципы 5S представляют собой набор житейских правил. Кстати говоря, они также заложены в основу методологии Lean — другого модного течения на западной сцене, набирающего обороты и в программных кругах. Как указывает Дядюшка Боб в своем введении, хорошая практика программирования требует таких качеств, как сосредоточенность, присутствие духа и мышление. Проблемы не всегда решаются простым действием, максимальной загрузкой оборудования для производства в оптимальном темпе. Философия 5S состоит из следующих концепций:

• Сэйри, или организация. Абсолютно необходимо знать, где что находится — и в этом помогают такие методы, как грамотный выбор имен. Думаете, выбор имен идентификаторов неважен? Почитайте следующие главы.

• Сэйтон, или аккуратность. Старая американская поговорка гласит: всему свое место, и все оказывается на своих местах. Фрагмент кода должен находиться там, где читатель кода ожидает его найти, — а если он находится где-то в другом месте, переработайте свой код и разместите его там, где ему положено быть.

• Сэйсо, или чистка. Рабочее место должно быть свободно от висящих проводов, грязи, мусора и хлама. Что в этой книге говорят авторы о загромождении кода комментариями и закомментированными строками кода? Они советуют от них избавиться.

• Сэйкэцу, или стандартизация: группа достигает согласия по поводу того, как поддерживать чистоту на рабочем месте. Что в этой книге сказано о наличии единого стиля кодирования и набора правил в группах? Откуда берутся эти стандарты? Прочитайте — узнаете.

• Сюцукэ, или дисциплина. Программист должен быть достаточно дисциплинированным, чтобы следовать правилам, он должен часто размышлять о своей работе и быть готовым к изменениям.

Если вы не пожалеете усилий — да, усилий! — чтобы прочитать и применять эту книгу, вы научитесь понимать последний пункт. Мы наконец-то подошли к корням ответственного профессионализма в профессии, которая должна пристально интересоваться жизненным циклом продукта. В ходе сопровождения автомобилей и других машин по правилам TPM, аварийный ремонт (аналог проявления ошибок) является исключением. Вместо этого мы ежедневно осматриваем машины и заменяем изнашивающиеся части до того, как они сломаются, или выполняем аналоги знаменитой «смены масла каждые 10 000 миль» для предотвращения износа. Безжалостно перерабатывайте свой код. А еще можно сделать следующий шаг, который считался новаторским в движении TPM более 50 лет назад: строить машины, изначально ориентированные на удобство сопровождения. Ваш код должен не только работать, но и хорошо читаться. Как нас учит Фред Брукс, крупные блоки программного кода стоит переписывать «с нуля» каждые семь лет или около того, чтобы они не обрастали мхом. Но может быть, временную константу Брукса стоит вывести на уровень недель, дней и часов вместо годов. Именно на этом уровне живут мелочи.

В мелочах кроется огромная сила, но при этом такой подход к жизни выглядит скромно и основательно, как мы стереотипно ожидаем от любого метода с японскими корнями. Однако такой взгляд на жизнь не является чисто восточным; в западной народной мудрости можно найти немало наставлений такого рода. Цитата, приведенная ранее при описании принципа сэйтон, принадлежит перу министра из Огайо, который буквально рассматривал аккуратность «как средство от любого зла». Как насчет сэйсо? Чистота ведет к Божественности. Каким бы красивым ни был дом, захламленный стол портит все впечатление. А что говорят о сюцукэ? Тот, кто верен в мелочах, верен во всем. Стремление к переработке кода, укрепление позиций для последующих «серьезных» решений — вместо того, чтобы откладывать переработку «на потом»? Ранняя пташка червяка ловит. Не откладывай на завтра то, что можно сделать сегодня. (Фраза «последний ответственный момент» в методологии Lean имела именно такой смысл, пока не попала в руки консультантов по разработке ПО). Как насчет места малых, индивидуальных усилий в общей картине? Из маленьких желудей вырастают большие дубы. Интеграция простой профилактической работы в повседневную жизнь? Яблочко на ужин, и доктор не нужен. Дорога ложка к обеду. Чистый код уважает глубокие корни мудрости, лежащие в основе нашей культуры — той, которой она когда-то была или должна быть, и может быть при должном внимании к мелочам.

Даже в литературе по архитектуре мы находим фразы, возвращающие нас к важной роли мелочей. Вспомните дверные ручки ван дер Роэ. Сэйри в чистом виде. Внимание к имени каждой переменной. Имя переменной должно выбираться так же тщательно, как и имя новорожденного.

Как известно любому домовладельцу, такая забота и непрерывное стремление к улучшению никогда не приходят к концу. Архитектор Кристофер Александр — отец паттернов и языка паттернов — рассматривает каждый акт проектирования как маленький, локальный акт восстановления. С его точки зрения мастерство тонкой структуры является единственным содержанием архитектуры; более крупные формы можно оставить на долю паттернов, а их применение — на долю жильцов. Проектирование продолжается не только с пристройкой к дому новых комнат, но и с покраской, заменой старых ковров или кухонной раковины. Аналогичные принципы действуют во многих видах искусства. В поисках других мастеров, считавших, что Бог живет в мелочах, мы оказываемся в славной компании французского писателя XIX века Гюстава Флобера. Французский поэт Поль Валери говорит о том, что стихотворение никогда не бывает законченным, что оно требует постоянной переработки, а прекратить работу над ним — значит бросить его. Такое повышенное внимание к мелочам характерно для всех настоящих творцов. Возможно, принципиального нового здесь не так уж много, но эта книга напомнит вам о необходимости следовать житейским правилам, которые вы давно забросили из безразличия или стремления к стихийности, к простой «реакции на изменения».

К сожалению, описанные аспекты редко рассматриваются как краеугольные камни искусства программирования. Мы рано бросаем свой код — и не потому, что он идеален, а потому, что наша система ценностей сосредоточена на внешнем виде, а не на внутренней сущности того, что мы делаем. Невнимательность в конечном итоге обходится недешево: фальшивая монета всегда возвращается к своему владельцу. Исследования — ни отраслевые, ни академические — не желают опускаться до скромной области поддержания чистоты кода. В те времена, когда я работал в Исследовательской организации по производству программного обеспечения Bell Labs, в ходе исследований выяснилось, что последовательный стиль применения отступов является одним из самых статистически значимых признаков низкой плотности ошибок. Мы хотим, чтобы причиной качества была архитектура, язык программирования или что-то другое, столь же почтенное. Нас как людей, чей предполагаемый профессионализм обусловлен мастерским владением инструментами и методами проектирования, оскорбляет сама идея, что простое последовательное применение отступов может иметь такую ценность. Цитируя свою собственную книгу 17-летней давности, скажу, что такой стиль отличает совершенство от простой компетентности. Японское мировоззрение сознает критическую важность каждого рядового рабочего, и что еще важнее — систем разработки, существующих благодаря простым повседневным действиям этих рабочих. Качество возникает в результате миллиона проявлений небезразличного отношения к делу, — а не от применения какого-то великого метода, спустившегося с небес. Простота этих проявлений не означает их примитивности и даже не свидетельствует об их легкости. Тем не менее из них возникает величие и, более того, — красота любого человеческого начинания. Забыть о них значит не быть человеком в полной мере.

Конечно, я по-прежнему выступаю за широту мышления и особенно за ценность архитектурных подходов, корни которых уходят в глубокое знание предметной области и удобство использования программных продуктов. Книга написана не об этом, или, по крайней мере, в ней эта тема не рассматривается напрямую. Она несет более тонкий посыл, глубину которого не стоит недооценивать. Она соответствует текущим мировоззрениям настоящих программистов — таких, как Питер Соммерлад (Peter Sommerlad), Кевлин Хенни (Kevlin Henney) и Джованни Аспрони (Giovanni Asproni). «Код есть архитектура» и «простой код» — так звучат их мантры. Хотя мы не должны забывать, что интерфейс и есть программа и что его структурные элементы несут много информации о структуре программы, очень важно помнить, что архитектура живет в коде. И если пераработка в производственной метафоре ведет к затратам, переработка в архитектурной метафоре ведет к повышению ценности. Рассматривайте свой код как красивое воплощение благородных усилий по проектированию — как процесса, а не как статической конечной точки. Архитектурные метрики привязки и связности проявляются именно в коде. Если вы послушаете, как Ларри Константайн (Larry Constantine) описывает привязку и связность, он говорит о них в контексте кода, а не величественных абстрактных концепций, которые обычно встречаются в UML. Ричард Гэбриел (Richard Gabriel) в своем эссе «Abstraction Descant» утверждает, что абстракция — зло. Так вот, код — это антизло, а чистый код, вероятно, имеет божественную природу.

Возвращаясь к своему примеру с коробочкой Ga-Jol, подчеркну один важный момент: датская народная мудрость рекомендует нам не только обращать внимание на мелочи, но и быть честными в мелочах. Это означает честность в коде, честность с коллегами и, что самое важное, — честность перед самим собой по поводу состояния вашего кода. Действительно ли мы сделали все возможное для того, чтобы «оставить место лагеря чище, чем было до нашего прихода»? Переработали ли свой код перед тем, как сдавать его? Эти проблемы лежат в самом сердце системы ценностей Agile. Методология Scrum указывает, чтобы переработка кода должна стать частью концепции «готовности». Ни архитектура, ни чистый код не требуют от нас совершенства — просто будьте честны и делайте все, что можете. Человеку свойственно ошибаться; небесам свойственно прощать. В методологии Scrum все тайное становится явным. Мы выставляем напоказ свое грязное белье. Мы честно демонстрируем состояние нашего кода, а ведь код никогда не бывает идеальным. Мы становимся более человечными и приближаемая к величию в мелочах.

В нашей профессии нам отчаянно нужна вся помощь, которую мы можем получить. Если чистый пол в магазине сокращает вероятность несчастных случаев, а аккуратно разложенные инструменты повышают производительность, то я обеими руками «за». Что касается этой книги, то она является лучшим практическим применением принципов Lean в области разработки программного обеспечения, которое я когда-либо видел в печатном виде. Впрочем, я иного и не ожидал от этой небольшой группы мыслящих личностей, которые в течение многих лет стремятся не только узнать что-то новое, но и делятся своими знаниями с нами в книгах, одну из которых вы сейчас держите в руках. Мир стал чуть более совершенным, чем был до того момента, когда Дядюшка Боб прислал мне рукопись.

Завершая свои высокопарные размышления, я отправляюсь наводить порядок на своем столе.

Джеймс О. Коплин

Мёрруп, Дания

Введение

С любезного разрешения Тома Холверда (Thom Holwerda) (http://www.osnews.com/story/19266/WTFs_m)

Какая из двух дверей характерна для вашего кода? Какая дверь характерна для вашей группы или компании? Почему вы попали именно в эту комнату? В ней идет нормальный анализ кода или сразу же после выпуска программы обнаружился целый поток ужасных ошибок? Отладка идет в панике, вы просматриваете код, который, как считалось, уже работает? Клиенты уходят от вас целыми толпами, а начальство дышит в затылок? Как оказаться за правильной дверью, когда дела пойдут плохо? Ответ: профессионализм.

Профессионализм имеет две составляющие: знания и практический опыт. Вы должны узнать принципы, паттерны, приемы и эвристические правила, известные каждому профессионалу, а также «втереть» полученные знания в свои пальцы, глаза и внутренности усердной работой и практикой.

Я могу объяснить вам физику езды на велосипеде. В самом деле, классическая физика относительно прямолинейна. Сила тяжести, сила трения, ротационный момент, центр тяжести и т.д. — все это можно описать менее чем на одной странице уравнений. Этими формулами я докажу вам, что езда на велосипеде возможна, и предоставлю всю необходимую для этого информацию. Но когда вы впервые заберетесь на велосипед, вы все равно неизбежно упадете.

С программированием дело обстоит точно так же. Конечно, мы могли бы записать все «хорошие» принципы чистого кода, а потом доверить вам всю практическую работу (другими словами, позволить вам упасть, забравшись на велосипед), но какие бы из нас тогда были учителя?

Нет. В этой книге мы пойдем по другому пути.

Умение писать чистый код — тяжелая работа. Она не ограничивается знанием паттернов и принципов. Над кодом необходимо попотеть. Необходимо пытаться и терпеть неудачи. Необходимо наблюдать за тем, как другие пытаются и терпят неудачи. Необходимо видеть, как они спотыкаются и возвращаются к началу; как мучительно принимаются решения и какую цену приходится платить за неверный выбор.

Приготовьтесь основательно потрудиться во время чтения книги. Перед вами не «легкое чтиво», которое можно проглотить в самолете и перевернуть последнюю страницу перед посадкой. Книга заставит вас потрудиться, и потрудиться усердно. Какая работа вам предстоит? Вы будете читать код — много кода. И вам придется как следует подумать, что в этом коде правильно, а что нет. Вы будете наблюдать за тем, как мы разбираем эти модули, а потом собираем заново. Это потребует немало времени и усилий; но мы считаем, что результат того стоит.

Книга разделена на три части. В первых нескольких главах излагаются принципы, паттерны и приемы написания чистого кода. В них приводится довольно солидный объем кода, и читать их будет непросто. Весь этот материал подготовит вас ко второй части. Если вы отложите книгу после первой части — всего хорошего!

Во второй части книги трудиться придется еще больше. Она состоит из нескольких практических сценариев нарастающей сложности. Каждый сценарий представляет собой упражнение по чистке кода — или преобразовании проблемного кода в код с меньшим количеством проблем. Чтобы усвоить материал этой части, необходимо основательно потрудиться. Вам придется переключаться туда-сюда между текстом и листингами. Вам придется анализировать и разбирать код, с которым мы работаем, и осознать причину каждого вносимого изменения. Выделите на это время, потому что работа займет не один день.

Третья часть книги — концентрированное выражение ее сути. Она состоит из одной главы с перечнем эвристических правил и «запахов кода», собранных во время анализа. В ходе очистки кода в практических сценариях мы документировали причину каждого выполняемого действия в виде эвристического правила или «запаха». Мы пытались понять нашу собственную реакцию на код в процессе его чтения и изменения; старались объяснить, почему мы чувствовали то, что чувствовали, или делали то, что делали. Результат представляет собой базу знаний, описывающую наш путь мышления в процессе чтения, написания и чистки кода.

Впрочем, без тщательного чтения всех практических сценариев из второй части книги пользы от базы знаний будет немного. В этих сценариях мы тщательно пометили каждое вносимое изменение ссылкой на соответствующее эвристическое правило. Ссылки заключаются в квадратные скобки и выглядят примерно так: [H22]. Это позволяет читателю видеть контекст, в котором применяются эвристики! Главная ценность заключается даже не в самих эвристиках, а связях между ними и конкретными решениями, принимаемыми в ходе чистки кода практических сценариев.

Чтобы помочь вам отслеживать эти связи, мы разместили в конце книги список перекрестных ссылок. В нем приведены номера страниц всех ссылок. По этому списку можно найти каждое место, в котором применялась та или иная эвристика.

Если вы прочитаете первую и третью часть, пропустив анализ практических сценариев, — считайте, что вы прочитали еще одну «легкую» книгу о написании качественного кода. Но если вы потратите время на проработку всех сценариев, проследите за каждым крошечным шагом, за каждым решением, если вы поставите себя на наше место и заставите себя думать в том же направлении, то ваше понимание этих принципов, паттернов, приемов и эвристик значительно углубится. Знания уже не будут «внешними». Они проникнут в ваши пальцы, глаза и сердце. Они станут частью вашей личности — как велосипед становится продолжением вашего тела, когда вы научитесь на нем ездить.

Благодарности

Я благодарю двух художников, Дженнифер Конке ( Jeniffer Kohnke) и Анджелу Брукс (Angela Brooks). Дженнифер создала отличные остроумные рисунки в начале каждой главы, а также нарисовала портреты Кента Бека, Уорда Каннингема, Бьёрна Страуструпа, Рона Джеффриса, Грэди Бучаа, Дэйва Томаса, Майкла Физерса… и меня.

Анджела занималась рисунками, поясняющими материал внутри глав. За прошедшие годы она подготовила немало иллюстраций для моих книг, в том числе для книги «Agile Software Develpment: Principles, Patterns, and Practices». Кроме того, она мой первенец, и я ей горжусь.

1. Чистый код

Вы читаете эту книгу по двум причинам. Во-первых, вы программист. Во-вторых, вы хотите повысить свою квалификацию как программиста. Отлично. Хороших программистов не хватает.

Эта книга посвящена хорошему программированию. Она полна реальных примеров кода. Мы будем рассматривать код с направлений: сверху вниз, снизу вверх, и даже изнутри. К последней странице книги вы узнаете много нового о коде. Более того, вы научитесь отличать хороший код от плохого. Вы узнаете, как писать хороший код и как преобразовать плохой код в хороший.

Да будет код

Возможно, кто-то скажет, что книга о коде отстала от времени — код сейчас уже не так актуален; вместо него внимание следует направить на модели и требования. Нам даже доводилось слышать мнение, что код как таковой скоро перестанет существовать. Что скоро весь код будет генерироваться, а не писаться вручную. Что программисты станут попросту не нужны, потому что бизнесмены будут генерировать программы по спецификациям.

Ерунда! Код никогда не исчезнет, потому что код представляет подробности требований. На определенном уровне эти подробности невозможно игнорировать или абстрагировать; их приходится определять. А когда требования определяются настолько подробно, чтобы они могли быть выполнены компьютером, это и есть программирование. А их определение есть код.

Вероятно, уровень абстракции наших языков продолжит расти. Я также ожидаю, что количество предметно-ориентированных языков продолжит расти. И это хорошо. Но код от этого существовать не перестанет. В самом деле, все определения, написанные на этих высокоуровневых, предметно-ориентированных языках, станут кодом! И этот код должен быть достаточно компактным, точным, формальным и подробным, чтобы компьютер мог понять и выполнить его.

Люди, полагающие, что код когда-нибудь исчезнет, напоминают математиков, которые надеются когда-нибудь обнаружить неформальную математическую дисциплину. Они надеются, что когда-нибудь будут построены машины, которые будут делать то, что мы хотим, а не то, что мы приказываем сделать. Такие машины должны понимать нас настолько хорошо, чтобы преобразовать набор нечетких потребностей в идеально выполняемые программы, точно отвечающие этим потребностям.

Но этого никогда не произойдет. Даже люди, со всей их интуицией и изобре­тательностью, не способны создавать успешные системы на основе туманных ­представлений своих клиентов. Если дисциплина определения требований нас чему-то научила, так это тому, что четко определенные требования так же ­формальны, как сам код, и могут использоваться как исполняемые тесты этого кода!

В сущности, код представляет собой язык, на котором в конечном итоге выражаются потребности. Мы можем создавать языки, близкие к потребностям. Мы можем создавать инструменты, помогающие нам обрабатывать и собирать эти потребности в формальные структуры. Но необходимая точность никогда не исчезнет — а следовательно, код останется всегда.

Плохой код

Недавно я читал предисловие к книге Кента Бека «Implementation Patterns» [Beck07]. Автор говорит: «…эта книга базируется на довольно непрочной предпосылке: что хороший код важен…» Непрочная предпосылка? Не согласен! На мой взгляд, эта предпосылка является одной из самых мощных, основополагающих и многогранных положений нашего ремесла (и я думаю, что Кенту это известно). Мы знаем, что хороший код важен, потому что нам приходилось так долго мириться с его отсутствием.

Одна компания в конце 80-х годов написала приложение-бестселлер. Приложение стало чрезвычайно популярным, многие профессионалы покупали и использовали его. Но потом циклы выпуска новых версий стали затягиваться. Ошибки не исправлялись между версиями. Время загрузки росло, а сбои происходили все чаще. Помню тот день, когда я в раздражении закрыл этот продукт и никогда не запускал его. Вскоре эта компания разорилась.

Два десятилетия спустя я встретил одного из работников той компании и спросил его, что же произошло. Ответ подтвердил мои опасения. Они торопились с выпуском продукта на рынок и не обращали внимания на качество кода. С добавлением новых возможностей код становился все хуже и хуже, пока в какой-то момент не вышел из-под контроля. Плохой код привел к краху компании.

Плохой код когда-нибудь мешал вашей работе? Любой сколько-нибудь опытный программист неоднократно попадал в подобную ситуацию. Мы продираемся через плохой код. Мы вязнем в хитросплетении ветвей, попадаем в скрытые ловушки. Мы с трудом прокладываем путь, надеясь получить хоть какую-нибудь подсказку, что же происходит в коде; но не видим вокруг себя ничего, кроме новых залежей невразумительного кода.

Конечно, плохой код мешал вашей работе. Почему же вы писали его? Пытались поскорее решить задачу? Торопились? Возможно. А может быть, вам казалось, что у вас нет времени качественно выполнить свою работу; что ваше начальство будет недовольно, если вы потратите время на чистку своего кода. А может, вы устали работать над программой и вам хотелось поскорее избавиться от нее. А может, вы посмотрели на список запланированных изменений и поняли, что вам необходимо поскорее «прикрутить» этот модуль, чтобы перейти к следующему. Такое бывало с каждым.

Каждый из нас смотрел на тот хаос, который он только что сотворил, и решал оставить его на завтра. Каждый с облегчением видел, что бестолковая программа работает, и решал, что рабочая мешанина — лучше, чем ничего. Каждый ­обещал себе вернуться и почистить код… потом. Конечно, в те дни мы еще не знали закон Леблана: потом равносильно никогда.

Расплата за хаос

Если вы занимались программированием более двух-трех лет, вам наверняка доводилось вязнуть в чужом — или в своем собственном — беспорядочном ходе. Замедление может быть весьма значительным. За какие-нибудь год-два группы, очень быстро двигавшиеся вперед в самом начале проекта, начинают ползти со скоростью улитки. Каждое изменение, вносимое в код, нарушает работу кода в двух-трех местах. Ни одно изменение не проходит тривиально. Для каждого дополнения или модификации системы необходимо «понимать» все хитро­сплетения кода — чтобы в программе их стало еще больше. Со временем неразбериха разрастается настолько, что справиться с ней уже не удается. Выхода просто нет.

По мере накопления хаоса в коде производительность группы начинает снижаться, асимптотически приближаясь к нулю. В ходе снижения производительности начальство делает единственное, что оно может сделать: подключает к проекту новых работников в надежде повысить производительность. Но новички ничего не понимают в архитектуре системы. Они не знают, какие изменения соответствуют намерениям проектировщика, а какие им противоречат. Более того, они — и все остальные участники группы — находятся под страшным давлением со стороны начальства. В спешке они работают все небрежнее, отчего производительность только продолжает падать (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Зависимость производительности от времени

Грандиозная переработка

В конечном итоге группа устраивает бунт. Она сообщает начальству, что не может продолжать разработку отвратительной кодовой базы, и требует переработки архитектуры. Начальство не хочет тратить ресурсы на полную переработку проекта, но не может отрицать, что производительность просто ужасна. Со временем начальство поддается на требования разработчиков и дает разрешение на проведение грандиозной переработки.

Набирается новая «ударная группа». Все хотят в ней участвовать, потому что проект начинается «с нуля». Разработчики будут строить «на пустом месте», и со­здадут нечто воистину прекрасное. Но в «ударную группу» отбирают только самых лучших и умных. Всем остальным приходится сопровождать текущую систему.

Между двумя группами начинается гонка. «Ударная группа» должна построить новую систему, которая делает то же самое, что делала старая. Более того, она должна своевременно учитывать изменения, непрерывно вносимые в старую систему. Начальство не заменяет старую систему до тех пор, пока новая система не будет полностью повторять ее функциональность.

Такая гонка может продолжаться очень долго. Мне известны случаи, как она продолжалась по 10 лет. И к моменту ее завершения оказывалось, что исходный состав давно покинул «ударную группу», а текущие участники требовали переработать новую систему, потому что в ней творился сущий хаос.

Если вы сталкивались хотя бы с некоторыми частями истории, которую я сейчас поведал, то вы уже знаете, что поддержание чистоты кода не только окупает затраченное время; оно является делом профессионального выживания.

Отношение

Вам доводилось продираться через код настолько запутанный, что у вас уходили недели на то, что должно было занять несколько часов? Вы видели, как изменение, которое вроде бы должно вноситься в одной строке, приходится вносить в сотнях разных модулей? Эти симптомы стали слишком привычными.

Почему это происходит с кодом? Почему хороший код так быстро загнивает и превращается в плохой код? У нас обычно находится масса объяснений. Мы жалуемся на изменения в требованиях, противоречащие исходной архитектуре. Мы стенаем о графиках, слишком жестких для того, чтобы делать все, как положено. Мы сплетничаем о глупом начальстве, нетерпимых клиентах и бестолковых типах из отдела маркетинга. Однако вина лежит вовсе не на них, а на нас самих. Дело в нашем непрофессионализме.

Возможно, проглотить эту горькую пилюлю будет непросто. Разве мы виноваты в этом хаосе? А как же требования? График? Глупое начальство и бестолковые типы из отдела маркетинга? Разве по крайней мере часть вины не лежит на них?

Нет. Начальство и маркетологи обращаются к нам за информацией, на основании которой они выдвигают свои обещания и обязательства; но даже если они к нам не обращаются, мы не должны бояться говорить им то, что мы думаем. Пользователи обращаются к нам, чтобы мы высказали свое мнение относительно того, насколько уместны требования в системе. Руководители проектов обращаются к нам за помощью в составлении графика. Мы принимаем самое деятельное участие в планировании проекта и несем значительную долю ответственности за любые провалы; особенно если эти провалы обусловлены плохим кодом!

«Но постойте! — скажете вы. — Если я не сделаю то, что говорит мой начальник, меня уволят». Скорее всего, нет. Обычно начальники хотят знать правду, даже если по их поведению этого не скажешь. Начальники хотят видеть хороший код, даже если они помешаны на рабочем графике. Они могут страстно защищать график и требования; но это их работа. А ваша работа — так же страстно защищать код.

Чтобы стало понятнее, представьте, что вы — врач, а ваш пациент требует прекратить дурацкое мытье рук при подготовке к операции, потому что это занимает слишком много времени1! Естественно, пациент — это ваш начальник; и все же врач должен наотрез отказаться подчиниться его требованиям. Почему? Потому что врач знает об опасности заражения больше, чем пациент. Было бы слишком непрофессионально (а то и преступно) подчиниться воле пациента.

Таким образом, программист, который подчиняется воле начальника, не понимающего опасность некачественного кода, проявляет непрофессионализм.

Основной парадокс

Программисты сталкиваются с основным парадоксом базовых ценностей. Каждый разработчик, имеющий сколько-нибудь значительный опыт работы, знает, что предыдущий беспорядок замедляет его работу. Но при этом все разработчики под давлением творят беспорядок в своем коде для соблюдения графика. Короче, у них нет времени, чтобы работать быстро!

Настоящие профессионалы знают, что вторая половина этого парадокса неверна. Невозможно выдержать график, устроив беспорядок. На самом деле этот беспорядок сразу же замедлит вашу работу, и график будет сорван. Единственный способ выдержать график — и единственный способ работать быстро — заключается в том, чтобы постоянно поддерживать чистоту в коде.

Искусство чистого кода?

Допустим, вы согласились с тем, что беспорядок в коде замедляет вашу работу. Допустим, вы согласились, что для быстрой работы необходимо соблюдать чистоту. Тогда вы должны спросить себя: «А как мне написать чистый код?» Бесполезно пытаться написать чистый код, если вы не знаете, что это такое!

К сожалению, написание чистого кода имеет много общего с живописью. Как правило, мы способны отличить хорошую картину от плохой, но это еще не значит, что мы умеем рисовать. Таким образом, умение отличать чистый код от грязного еще не означает, что вы умеете писать чистый код!

Чтобы написать чистый код, необходимо сознательно применять множество приемов, руководствуясь приобретенным усердным трудом чувством «чистоты». Ключевую роль здесь играет «чувство кода». Одни с этим чувством рождаются. Другие работают, чтобы развить его. Это чувство не только позволяет отличить хороший код от плохого, но и демонстрирует стратегию применения наших навыков для преобразования плохого кода в чистый код.

Программист без «чувства кода» посмотрит на грязный модуль и распознает беспорядок, но понятия не имеет, что с ним делать. Программист с «чувством кода» смотрит на грязный модуль и видит различные варианты и возможности. «Чувство кода» поможет ему выбрать лучший вариант и спланировать последовательность преобразований, сохраняющих поведение программы и приводящих к нужному результату.

Короче говоря, программист, пишущий чистый код, — это художник, который проводит пустой экран через серию преобразований, пока он не превратится в элегантно запрограммированную систему.

Что такое «чистый код»?

Вероятно, сколько существует программистов, столько найдется и определений. Поэтому я спросил у некоторых известных, чрезвычайно опытных программистов, что они думают по этому поводу.

Бьёрн Страуструп, создатель C++ и автор книги «The C++ Programming Language»

Я люблю, чтобы мой код был элегантным и эффективным. Логика должны быть достаточно прямолинейной, чтобы ошибкам было трудно спрятаться; зависимости — минимальными, чтобы упростить сопровождение; обработка ошибок — полной в соответствии с выработанной стратегией; а производительность — близкой к оптимальной, чтобы не искушать людей загрязнять код беспринципными оптимизациями. Чистый код хорошо решает одну задачу.

Бьёрн использует слово «элегантный». Хорошее слово! Словарь в моем MacBook® выдает следующие определения: доставляющий удовольствие своим изяществом и стилем; сочетающий простоту с изобретательностью. Обратите внимание на оборот «доставляющий удовольствие». Очевидно, Бьёрн считает, что чистый код приятно читать. При чтении чистого кода вы улыбаетесь, как при виде искусно сделанной музыкальной шкатулки или хорошо сконструированной машины.

Бьёрн также упоминает об эффективности — притом дважды. Наверное, никого не удивят эти слова, произнесенные изобретателем C++, но я думаю, что здесь кроется нечто большее, чем простое стремление к скорости. Напрасные траты процессорного времени неэлегантны, они не радуют глаз. Также обратите внимание на слово «искушение», которым Бьёрн описывает последствия неэлегантности. В этом кроется глубокая истина. Плохой код искушает, способствуя увеличению беспорядка! Когда другие программисты изменяют плохой код, они обычно делают его еще хуже.

Прагматичные Дэйв Томас (Dave Thomas) и Энди Хант (Andy Hunt) высказали ту же мысль несколько иначе. Они сравнили плохой код с разбитыми окнами2. Здание с разбитыми окнами выглядит так, словно никому до него нет дела. По­этому люди тоже перестают обращать на него внимание. Они равнодушно смотрят, как на доме появляются новые разбитые окна, а со ­временем начинают сами бить их. Они уродуют фасад дома надписями и ус­траивают мусорную свалку. Одно разбитое окно стало началом процесса разложения.

Бьёрн также упоминает о необходимости полной обработки ошибок. Это одно из проявлений внимания к мелочам. Упрощенная обработка ошибок — всего лишь одна из областей, в которых программисты пренебрегают мелочами. Утечка — другая область, состояния гонки — третья, непоследовательный выбор имен — четвертая… Суть в том, что чистый код уделяет пристальное внимание мелочам.

В завершение Бьёрн говорит о том, что чистый код хорошо решает одну задачу. Не случайно многие принципы проектирования программного обеспечения сводятся к этому простому наставлению. Писатели один за другим пытаются донести эту мысль. Плохой код пытается сделать слишком много всего, для него характерны неясные намерения и неоднозначность целей. Для чистого кода характерна целенаправленность. Каждая функция, каждый класс, каждый модуль фокусируются на конкретной цели, не отвлекаются от нее и не загрязняются окружающими подробностями.

Грэди Буч, автор книги «Object Oriented Analysis and Design with Applications»

Чистый код прост и прямолинеен. Чистый код читается, как хорошо написанная проза. Чистый код никогда не затемняет намерения проектировщика; он полон четких абстракций и простых линий передачи управления.

Грэди частично говорит о том же, о чем говорил Бьёрн, но с точки зрения удобочитаемости. Мне особенно нравится его замечание о том, что чистый код должен читаться, как хорошо написанная проза. Вспомните какую-нибудь хорошую книгу, которую вы читали. Вспомните, как слова словно исчезали, заменяясь зрительными образами! Как кино, верно? Лучше! Вы словно видели персонажей, слышали звуки, испытывали душевное волнение и сопереживали героям.

Конечно, чтение чистого кода никогда не сравнится с чтением «Властелина колец». И все же литературная метафора в данном случае вполне уместна. Чистый код, как и хорошая повесть, должен наглядно раскрыть интригу решаемой задачи. Он должен довести эту интригу до высшей точки, чтобы потом читатель воскликнул: «Ага! Ну конечно!», когда все вопросы и противоречия благополучно разрешатся в откровении очевидного решения.

На мой взгляд, использованный Грэди оборот «четкая абстракция» представляет собой очаровательный оксюморон! В конце концов, слово «четкий» почти всегда является синонимом для слова «конкретный». В словаре моего MacBook приведено следующее определение слова «четкий»: краткий, решительный, фактический, без колебаний или лишних подробностей. Несмотря на кажущееся смысловое противоречие, эти слова несут мощный информационный посыл. Наш код должен быть фактическим, а не умозрительным. Он должен содержать только то, что необходимо. Читатель должен видеть за кодом нашу решительность.

«Большой» Дэйв Томас, основатель OTI, крестный отец стратегии Eclipse

Чистый код может читаться и усовершенствоваться другими разработчиками, кроме его исходного автора. Для него написаны модульные и приемочные тесты. В чистом коде используются содержательные имена. Для выполнения одной операции в нем используется один путь (вместо нескольких разных). Чистый код обладает минимальными зависимостями, которые явно определены, и четким, минимальным API. Код должен быть грамотным, потому что в зависимости от языка не вся необходимая информация может быть четко выражена в самом коде.

Большой Дэйв разделяет стремление Грэди к удобочитаемости, но с одной важной особенностью. Дэйв утверждает, что чистота кода упрощает его доработку другими людьми. На первый взгляд это утверждение кажется очевидным, но его важность трудно переоценить. В конце концов, код, который легко читается, и код, который легко изменяется, — не одно и то же.

Дэйв связывает чистоту с тестами! Десять лет назад это вызвало бы множество недоуменных взглядов. Однако методология разработки через тестирование оказала огромное влияние на нашу отрасль и стала одной из самых фундаментальных дисциплин. Дэйв прав. Код без тестов не может быть назван чистым, каким бы элегантным он ни был и как бы хорошо он ни читался.

Дэйв использует слово «минимальный» дважды. Очевидно, он отдает предпочтение компактному коду перед объемистым кодом. В самом деле, это положение постоянно повторяется в литературе по программированию от начала ее существования. Чем меньше, тем лучше.

Дэйв также говорил, что код должен быть грамотным. Это ненавязчивая ­ссылка на концепцию «грамотного программирования» Дональда Кнута [Knuth92]. Итак, код должен быть написан в такой форме, чтобы он хорошо читался ­людьми.

Майкл Физерс, автор книги «Working Effectively with Legacy Code»

Я мог бы перечислить все признаки, присущие чистому коду, но существует один важнейший признак, из которого следуют все остальные. Чистый код всегда выглядит так, словно его автор над ним тщательно потрудился. Вы не найдете никаких очевидных возможностей для его улучшения. Все они уже были продуманы автором кода. Попытавшись представить возможные усовершенствования, вы снова придете к тому, с чего все началось: вы рассматриваете код, тщательно продуманный и написанный настоящим мастером, небезразличным к своему ремеслу.

Всего одно слово: тщательность. На самом деле оно составляет тему этой книги. Возможно, ее название стоило снабдить подзаголовком: «Как тщательно работать над кодом».

Майкл попал в самую точку. Чистый код — это код, над которым тщательно ­поработали. Кто-то не пожалел своего времени, чтобы сделать его простым и стройным. Кто-то уделил должное внимание всем мелочам и относился к коду с душой.

Рон Джеффрис, автор книг «Extreme Programming Installed» и «Extreme Programming Adventures in C#»

Карьера Рона началась с программирования на языке Fortran. С тех пор он писал код практически на всех языках и на всех компьютерах. К его словам стоит прислушаться.

За последние коды я постоянно руководствуюсь «правилами простого кода», сформулированными Беком. В порядке важности, простой код:

— проходит все тесты;

— не содержит дубликатов;

— выражает все концепции проектирования, заложенные в систему;

— содержит минимальное количество сущностей: классов, методов, функций и т.д.

Из всех правил я уделяю основное внимание дублированию. Если что-то делается в программе снова и снова, это свидетельствует о том, что какая-то мысленная концепция не нашла представления в коде. Я пытаюсь понять, что это такое, а затем пытаюсь выразить идею более четко.

Выразительность для меня прежде всего означает содержательность имен. Обыч­но я провожу переименования по несколько раз, пока не остановлюсь на окончательном варианте. В современных средах программирования — таких, как Eclipse — переименование выполняется легко, поэтому изменения меня не беспокоят. Впрочем, выразительность не ограничивается одними лишь именами. Я также смотрю, не выполняет ли объект или метод более одной операции. Если это объект, то его, вероятно, стоит разбить на два и более объекта. Если это метод, я всегда применяю к нему прием «извлечения метода»; в итоге у меня остается основной метод, который более четко объясняет, что он делает, и несколько подметодов, объясняющих, как он это делает.

Отсутствие дублирования и выразительности являются важнейшими составляющими чистого кода в моем понимании. Даже если при улучшении грязного кода вы будете руководствоваться только этими двумя целями, разница в качестве кода может быть огромной. Однако существует еще одна цель, о которой я также постоянно помню, хотя объяснить ее будет несколько сложнее.

После многолетней работы мне кажется, что все программы состоят из очень похожих элементов. Для примера возьмем операцию «найти элемент в коллекции». Независимо от того, работаем ли мы с базой данных, содержащий информацию о работниках, или хеш-таблицей с парами «ключ-значение», или массивом с однотипными объектами, на практике часто возникает задача извлечь конкретный элемент из этой коллекции. В подобных ситуациях я часто инкапсулирую конкретную реализацию в более абстрактном методе или классе. Это открывает пару интересных возможностей.

Я могу определить для нужной функциональности какую-нибудь простую реализацию (например, хеш-таблицу), но поскольку все ссылки прикрыты моей маленькой абстракцией, реализацию можно в любой момент изменить. Я могу быстро двигаться вперед, сохраняя возможность внести изменения позднее.

Кроме того, абстракция часто привлекает мое внимание к тому, что же «действительно» происходит в программе, и удерживает меня от реализации поведения коллекций там, где в действительности достаточно более простых способов получения нужной информации. Сокращение дублирования, высокая выразительность и раннее построение простых абстракций. Все это составляет чистый код в моем понимании.

В нескольких коротких абзацах Рон представил сводку содержимого этой книги. Устранение дублирования, выполнение одной операции, выразительность, простые абстракции. Все на месте.

Уорд Каннингем, создатель Wiki, создатель Fit, один из создателей экстремального программирования. Вдохновитель написания книги «Design Patterns». Духовный лидер Smalltalk и объектно-ориентированного подхода. Крестный отец всех, кто тщательно относится к написанию кода.

Вы работаете с чистым кодом, если каждая функция делает примерно то, что вы ожидали. Код можно назвать красивым, если у вас также создается впечатление, что язык был создан специально для этой задачи.

Подобные заявления — отличительная способность Уорда. Вы ­читаете их, киваете головой и переходите к следующей теме. Это звучит на­столько разумно, настолько очевидно, что не выглядит чем-то глубоким и мудрым. Вроде бы все само собой разумеется. Но давайте присмотримся повнимательнее.

«…примерно то, что вы ожидали». Когда вы в последний раз видели модуль, который делал примерно то, что вы ожидали? Почему попадающиеся нам модули выглядят сложными, запутанными, приводят в замешательство? Разве они не нарушают это правило? Как часто вы безуспешно пытались понять логику всей системы и проследить ее в том модуле, который вы сейчас читаете? Когда в последний раз при чтении кода вы кивали головой так, как при очевидном заявлении Уорда?

Уорд считает, что чтение чистого кода вас совершенно не удивит. В самом деле, оно даже не потребует от вас особых усилий. Вы читаете код, и он делает примерно то, что вы ожидали. Чистый код очевиден, прост и привлекателен. Каждый модуль создает условия для следующего. Каждый модуль показывает, как будет написан следующий модуль. Чистые программы написаны настолько хорошо, что вы этого даже не замечаете. Благодаря автору код выглядит до смешного простым, как и все действительно выдающиеся творения.

А как насчет представления Уорда о красоте? Все мы жаловались на языки, не предназначенные для решения наших задач. Однако утверждение Уорда возлагает ответственность на нас. Он говорит, что при чтении красивого кода язык кажется созданным для решения конкретной задачи! Следовательно, мы сами должны позаботиться о том, чтобы язык казался простым! Языковые фанатики, задумайтесь! Не язык делает программы простыми. Программа выглядит простой благодаря работе программиста!

Школы мысли

А как насчет меня (Дядюшка Боб)? Что я думаю по поводу чистого кода? Эта книга расскажет вам во всех подробностях, что я и мои соратники думаем о чистом коде. Вы узнаете, как, по нашему мнению, должно выглядит чистое имя переменной, чистая функция, чистый класс и т.д. Мы излагаем свои мнения в виде беспрекословных истин и не извиняемся за свою категоричность. Для нас, на данном моменте наших карьер, они являются беспрекословными истинами. Они составляют нашу школу мысли в области чистого кода.

Мастера боевых искусств не достигли единого мнения по поводу того, какой из видов единоборств является лучшим, а какие приемы — самыми эффективными. Часто ведущие мастера создают собственную школу и набирают учеников. Так появилась школа дзю-дзюцу Грейси, основанная семьей Грейси в Бразилии. Так появилась школа дзю-дзюцу Хаккорю, основанная Окуямой Рюхо в Токио. Так появилась школа Джит Кун-до, основанная Брюсом Ли в Соединенных Штатах.

Ученики этих разных школ погружаются в учение основателя школы. Они посвящают себя изучению того, чему учит конкретный мастер, часто отказываясь от учений других мастеров. Позднее, когда уровень их мастерства возрастет, они могут стать учениками другого мастера, чтобы расширить свои познания и проверить их на практике. Некоторые переходят к совершенствованию своих навыков, открывают новые приемы и открывают собственные школы.

Ни одна из этих разных школ не обладает абсолютной истиной. Тем не менее в рамках конкретной школы мы действуем так, будто ее учение и арсенал приемов верны. Именно так и следует тренироваться в школе Хаккорю или Джит Кун-до. Но правильность принципов в пределах одной школы не делает ошибочными учения других школ.

Считайте, что эта книга является описанием Школы учителей Чистого кода. В ней представлены те методы и приемы, которыми мы сами пользуемся в своем искусстве. Мы утверждаем, что если вы последуете нашему учению, то это принесет вам такую же пользу, как и нам, и вы научитесь писать чистый и профессиональный код. Но не стоит думать, что наше учение «истинно» в каком-то абсолютном смысле. Существуют другие школы и мастера, которые имеют ничуть не меньше оснований претендовать на профессионализм. Не упускайте возможности учиться у них.

В самом деле, многие рекомендации в этой книге противоречивы. Вероятно, вы согласитесь не со всеми из них. Возможно, против некоторых вы будете яростно протестовать. Это нормально. Мы не претендуем на абсолютную истину. С другой стороны, приведенные в книге рекомендации являются плодами долгих, ­непростых размышлений. Мы пришли к ним после десятилетий практической работы, непрестанных проб и ошибок. Независимо от того, согласитесь вы с нами или нет, нашу точку зрения стоит по крайней мере узнать и уважать.

Мы — авторы

Поле @author комментария javadoc говорит о том, кто мы такие. Мы — авторы. А как известно, у каждого автора имеются свои читатели. Автор несет ответственность за то, чтобы хорошо изложить свои мысли читателям. Когда вы в следующий раз напишете строку кода, вспомните, что вы — автор, и пишете для читателей, которые будут оценивать плоды вашей работы.

Кто-то спросит: так ли уж часто читается наш код? Разве большая часть времени не уходит на его написание?

Вам когда-нибудь доводилось воспроизводить запись сеанса редактирования? В 80-х и 90-х годах существовали редакторы, записывавшие все нажатия клавиш (например, Emacs). Вы могли проработать целый час, а потом воспроизвести весь сеанс, словно ускоренное кино. Когда я это делал, результаты оказывались просто потрясающими. Большинство операций относилось к прокрутке и переходу к другим модулям!

Боб открывает модуль.

Он находит функцию, которую необходимо изменить.

Задумывается о последствиях.

Ой, теперь он переходит в начало модуля, чтобы проверить инициализацию переменной.

Снова возвращается вниз и начинает вводить код.

Стирает то, что только что ввел.

Вводит заново.

Еще раз стирает!

Вводит половину чего-то другого, но стирает и это!

Прокручивает модуль к другой функции, которая вызывает изменяемую функцию, чтобы посмотреть, как она вызывается.

Возвращается обратно и восстанавливает только что стертый код.

Задумывается.

Снова стирает!

Открывает другое окно и просматривает код субкласса. Переопределяется ли в нем эта функция?

. . .

В общем, вы поняли. На самом деле соотношение времени чтения и написания кода превышает 10:1. Мы постоянно читаем свой старый код, поскольку это необходимо для написания нового кода.

Из-за столь высокого соотношения наш код должен легко читаться, даже если это затрудняет его написание. Конечно, написать код, не прочитав его, невозможно, так что упрощение чтения в действительности упрощает и написание кода.

Уйти от этой логики невозможно. Невозможно написать код без предварительного чтения окружающего кода. Код, который вы собираетесь написать сегодня, будет легко или тяжело читаться в зависимости от того, насколько легко или тяжело читается окружающий код. Если вы хотите быстро справиться со своей задачей, если вы хотите, чтобы ваш код было легко писать — позаботьтесь о том, чтобы он легко читался.

Правило бойскаута

Хорошо написать код недостаточно. Необходимо поддерживать чистоту кода с течением времени. Все мы видели, как код загнивает и деградирует с течением времени. Значит, мы должны активно поработать над тем, чтобы этого не про­изошло.

У бойскаутов существует простое правило, которое применимо и к нашей профессии:

Оставь место стоянки чище, чем оно было до твоего прихода3.

Если мы все будем оставлять свой код чище, чем он был до нашего прихода, то код попросту не будет загнивать. Чистка не обязана быть глобальной. Присвойте более понятное имя переменной, разбейте слишком большую функцию, устраните одно незначительное повторение, почистите сложную цепочку if.

Представляете себе работу над проектом, код которого улучшается с течением времени? Но может ли профессионал позволить себе нечто иное? Разве постоянное совершенствование не является неотъемлемой частью профессионализма?

Предыстория и принципы

Эта книга во многих отношениях является «предысторией» для книги, написанной мной в 2002 году: «Agile Software Development: Principles, Patterns, and Practices» (сокращенно PPP). Книга PPP посвящена принципам объектно-ориентированного проектирования и практическим приемам, используемым профессиональными разработчиками. Если вы еще не читали PPP, скажу, что там развивается тема, начатая в этой книге. Прочитавшие убедятся, что многие идеи перекликаются с идеями, изложенными в этой книге на уровне кода.

В этой книге периодически встречаются ссылки на различные принципы проектирования. В частности, упоминается принцип единой ответственности (SRP), принцип открытости/закрытости (OCP) и принцип обращения зависимостей (DIP). Все эти принципы подробно описаны в PPP.

Заключение

Книги по искусству не обещают сделать из вас художника. Все, что они могут — познакомить вас с приемами, инструментами и направлением мысли других художников. Эта книга тоже не обещает сделать из вас хорошего программиста. Она не обещает сформировать у вас «чувство кода». Я могу лишь показать, в каком направлении мыслят хорошие программисты и какие приемы, трюки и инструменты они применяют в своей работе.

Подобно книгам по искусству, эта книга насыщена подробностями. В ней много кода — как хорошего, так и плохого. Вы увидите, как плохой код преобразуется в хороший. Вы найдете списки эвристических правил, дисциплин и методов. Вы увидите множество примеров. А дальше дело только за вами.

Помните старый анекдот о скрипаче, который заблудился по пути на концерт? Он остановил старика на углу и спросил, как попасть в Карнеги-холл. Старик посмотрел на скрипача, на зажатую у него под мышкой скрипку и сказал: «Старайся, сынок. Старайся!»

Литература

[Beck07]: Implementation Patterns, Kent Beck, Addison-Wesley, 2007.

[Knuth92]: Literate Programming, Donald E. Knuth, Center for the Study of Language and Information, Leland Stanford Junior University, 1992.

1 Когда Игнац Земмельвейс в 1847 году впервые порекомендовал врачам мыть руки перед осмотром пациентов, его советы были отвергнуты на том основании, что у врачей слишком много работы и на мытье рук у них нет времени.

2 http://www.pragmaticprogrammer.com/booksellers/2004-12.html.

3 Из прощального послания Роберта Стивенсона Смита Баден-Пауэлла скаутам: «Постарайтесь оставить этот мир чуть лучшим, чем он был до вашего прихода…»

2. Содержательные имена

Тим Оттингер

Имена встречаются в программировании повсеместно. Мы присваиваем имена своим переменным, функциям, аргументам, классам и пакетам. Мы присваиваем имена исходным файлам и каталогам, в которых они хранятся. Мы присваиваем имена файлам jar, war и ear. Имена, имена, имена… Но то, что делается так часто, должно делаться хорошо. Далее приводятся некоторые простые правила создания хороших имен.

Имена должны передавать намерения программиста

Легко сказать: имена должны передавать намерения программиста. И все же к выбору имен следует относиться серьезно. Чтобы выбрать хорошее имя, понадобится время, но экономия окупит затраты. Итак, следите за именами в своих программах и изменяйте их, если найдете более удачные варианты. Этим вы упростите жизнь каждому, кто читает ваш код (в том числе и себе самому).

Имя переменной, функции или класса должно отвечать на все главные вопросы. Оно должно сообщить, почему эта переменная (и т.д.) существует, что она делает и как используется. Если имя требует дополнительных комментариев, значит, оно не передает намерений программиста.

int d; // Прошедшее время

Имя d не передает ровным счетом ничего. Оно не ассоциируется ни с временными интервалами, ни с днями. Его следует заменить другим именем, которое указывает, что именно измеряется и в каких единицах:

int elapsedTimeInDays;

int daysSinceCreation;

int daysSinceModification;

int fileAgeInDays;

Содержательные имена существенно упрощают понимание и модификацию кода. Например, что делает следующий фрагмент?

public List<int[]> getThem() {

List<int[]> list1 = new ArrayList<int[]>();

for (int[] x : theList)

if (x[0] == 4)

list1.add(x);

return list1;

}

Почему мы не можем сразу сказать, что делает этот код? В нем нет сложных выражений. Пробелы и отступы расставлены грамотно. В коде задействованы только три переменные и две константы. В нем нет никаких хитроумных классов или полиморфных методов, только список массивов (по крайней мере на первый взгляд).

Проблема кроется не в сложности кода, а в его неочевидности, то есть степени, в которой контекст не следует явно из самого кода. Код подразумевает, что мы знаем ответы на вопросы:

1. Какие данные хранятся в theList?

2. Чем так важен элемент theList с нулевым индексом?

3. Какой особый смысл имеет значение 4?

4. Как будет использоваться возвращаемый список?

Ответы на все эти вопросы не следуют из примера, хотя и могли бы. Допустим, мы работаем над игрой «Сапер». Игровое поле представлено в виде списка ячеек с именем theList. Переименуем его в gameBoard.

Каждая ячейка игрового поля представлена простым массивом. Далее выясняется, что в элементе с нулевым индексом хранится код состояния, а код 4 означает «флажок установлен». Даже простое присваивание имен всем этим концепциям существенно улучшает код:

public List<int[]> getFlaggedCells() {

List<int[]> flaggedCells = new ArrayList<int[]>();

for (int[] cell : gameBoard)

if (cell[STATUS_VALUE] == FLAGGED)

flaggedCells.add(cell);

return flaggedCells;

}

Обратите внимание: простота кода несколько не изменилась. Новая версия содержит точно такое же количество операторов и констант, с абсолютно таким же количеством уровней вложенности. Однако код стал существенно более понятным.

Можно пойти еще дальше и написать простой класс для представления ячеек вместо использования массива int. В класс включается функция, передающая намерения программиста (назовем ее isFlagged); она скрывает «волшебные» числа. В результате мы получаем новую версию функции:

public List<Cell> getFlaggedCells() {

List<Cell> flaggedCells = new ArrayList<Cell>();

for (Cell cell : gameBoard)

if (cell.isFlagged())

flaggedCells.add(cell);

return flaggedCells;

}

Не изменилось ничего, кроме имен — но теперь можно легко понять, что здесь происходит. Такова сила выбора хороших имен.

Избегайте дезинформации

Программисты должны избегать ложных ассоциаций, затемняющих смысл кода. Не используйте слова со скрытыми значениями, отличными от предполагаемого. Например, переменным не стоит присваивать имена hp, aix, and sco, потому что они ассоциируются с платформами и разновидностями Unix. Даже если в переменной хранится длина гипотенузы и имя hp кажется хорошим сокращением, оно может ввести в заблуждение читателя кода.

Не обозначайте группу учетных записей именем accountList, если только она действительно не хранится в списке (List). Слово «список» имеет для программиста вполне конкретный смысл. Если записи хранятся не в List, а в другом контейнере, это может привести к ложным выводам4. В этом примере лучше подойдет имя accountGroup, bunchOfAccounts и даже просто accounts.

Остерегайтесь малозаметных различий в именах. Сколько времени понадобится, чтобы заметить незначительное различие в XYZControllerForEfficientHandlingOfStrings в одном модуле и XYZControllerForEfficientStorageOfStrings где-то в другом месте? Эти имена выглядят устрашающе похожими.

Сходное представление сходных концепций — информация. Непоследовательное представление — дезинформация. Современные среды Java поддерживают удобный механизм автоматического завершения кода. Вы вводите несколько символов имени, нажимаете некую комбинацию клавиш (а иногда обходится и без этого) и получаете список возможных вариантов завершения имени. Очень удобно, если имена похожих объектов сортируются по алфавиту, и если различия предельно очевидны — ведь разработчик, скорее всего, выберет ваш объект по имени, не увидев ни ваших обширных комментариев, ни хотя бы списка методов класса.

По-настоящему устрашающие примеры дезинформирующих имен встречаются при использовании строчной «L» и прописной «O» в именах переменных, особенно в комбинациях. Естественно, проблемы возникают из-за того, что эти буквы почти не отличаются от констант «1» и «0» соответственно.

int a = l;

if ( O == l )

a = O1;

else

l = 01;

Возможно, некоторым читателям этот совет покажется надуманным, однако мы неоднократно видели код, в котором подобных ухищрений было предостаточно. В одном случае автор кода даже предложил использовать другой шрифт, чтобы различия стали более очевидными — в дальнейшем это решение должно было передаваться всем будущим разработчикам на словах или в письменном документе. Простое переименование решает проблему окончательно и без создания новых документов.

Используйте осмысленные различия

Когда программист пишет код исключи-

тельно для того, чтобы удовлетворить запросы компилятора или интерпретатора, он сам себе создает проблемы. Например, поскольку одно имя в одной области имени не может обозначать две разные вещи, возникает соблазн произвольно изменить одно из имен. Иногда для этого имя записывается заведомо неправильно и возникает удивительная ситуация: после исправления грамматической ошибки программа перестает компилироваться5.

Недостаточно добавить в имя серию цифр или неинформативные слова, даже если компилятору этого будет достаточно. Если имена различаются, то они должны обозначать разные понятия.

«Числовые ряды» вида (a1, a2, .. aN) являются противоположностью сознательного присваивания имен. Такие имена не дезинформируют — они просто не несут информации и не дают представления о намерениях автора. Пример:

public static void copyChars(char a1[], char a2[]) {

for (int i = 0; i < a1.length; i++) {

a2[i] = a1[i];

}

}

Такая функция будет читаться намного лучше, если присвоить аргументам имена source и destination.

Неинформативные слова также применяются для создания бессодержательных различий. Допустим, у вас имеется класс Product. Создав другой класс с именем ProductInfo или ProductData, вы создаете разные имена, которые по сути обозначают одно и то же. Info и Data не несут полезной информации, как и артикли a, an и the.

Следует учесть, что использование префиксов a и the вовсе не является ошибкой, но только при условии, что они создают осмысленные различия. Например, префикс a может присваиваться всем локальным переменным, а префикс the — всем аргументам функций6. Проблема возникает тогда, когда вы называете переменную theZork, потому что в программе уже есть другая переменная с именем zork.

Неинформативные слова избыточны. Слово variable никогда не должно встречаться в именах переменных. Слово table никогда не должно встречаться в именах таблиц. Чем имя NameString лучше Name? Разве имя может быть, скажем, вещественным числом? Если может, то это нарушает предыдущее правило о дез­информации. Представьте, что в программе присутствуют два класса с именами Customer и CustomerObject. Что вы можете сказать о различиях между ними? Какой класс предоставляет лучший путь к истории платежей клиента?

Эта проблема встретилась нам в одном реально существующем приложении. Мы изменили имена, чтобы защитить виновных, но точная форма ошибки выглядит так:

getActiveAccount();

getActiveAccounts();

getActiveAccountInfo();

Как участвующему в проекте программисту понять, какую из этих функций вызывать в конкретном случае?

При отсутствии жестких именных схем имя moneyAmount не отличается от money, customerInfo не отличается от customer, accountData не отличается от account, а theMessage — от message. Записывайте различающиеся имена так, чтобы читатель кода понимал, какой смысл заложен в этих различиях.

Используйте удобопроизносимые имена

Людям удобно работать со словами. Значительная часть нашего мозга специализируется на концепции слов, а слова по определению удобопроизносимы. Было бы обидно не использовать ту изрядную часть мозга, которая развивалась для разговорной речи. Следовательно, имена должны нормально произноситься.

Если имя невозможно нормально произнести, то при любом его упоминании в обсуждении вы выглядите полным идиотом. «Итак, за этим би-си-эр-три-си-эн-тэ у нас идет пи-эс-зэт-кью, видите?» А это важно, потому что программирование является социальной деятельностью.

В одной известной мне компании используется переменная genymdhms (дата генерирования, год, месяц, день, час, минуты и секунды), поэтому программисты упоминали в своих разговорах «ген-уай-эм-ди-эйч-эм-эс». У меня есть противная привычка произносить все так, как написано, поэтому я начал говорить «генъя-мадда-химс». Потом переменную начали так называть многие проектировщики и аналитики, и это звучало довольно глупо. Впрочем, мы делали это в шутку. Но как бы то ни было, мы столкнулись с типичным примером неудачного выбора имен. Новым разработчикам приходилось объяснять смысл переменных, после чего они начинали изъясняться дурацкими неестественными словами вместо нормальной разговорной речи. Сравните:

class DtaRcrd102 {

private Date genymdhms;

private Date modymdhms;

private final String pszqint = "102";

/* ... */

};

и

class Customer {

private Date generationTimestamp;

private Date modificationTimestamp;;

private final String recordId = "102";

/* ... */

};

Теперь становится возможным осмысленный разговор: «Эй, Майк, глянь-ка на эту запись! В поле временного штампа заносится завтрашняя дата! Разве такое возможно?»

Выбирайте имена, удобные для поиска

У однобуквенных имен и числовых констант имеется один специфический недостаток: их трудно искать в большом объеме текста.

Строка MAX_CLASSES_PER_STUDENT отыскивается легко, а с числом 7 могут возникнуть проблемы. Система поиска находит эту цифру в именах файлов, в определениях констант и в различных выражениях, где значение используется с совершенно другим смыслом. Еще хуже, если константа представляет собой длинное число, в котором были случайно переставлены цифры; в программе появляется ошибка, которая одновременно скрывается от поиска.

Также не стоит присваивать имя e переменной, которая может использоваться при поиске. Самая распространенная буква английского алфавита с большой вероятностью встречается в любом текстовом фрагменте каждой программы. В этом отношении длинные имена лучше коротких, а имена, удобные для поиска, лучше констант в коде.

Лично я считаю, что однобуквенные имена могут использоваться ТОЛЬКО для локальных переменных в коротких методах. Длина имени должна соответствовать размеру его области видимости [N5]. Если переменная или константа может встречаться или использоваться в нескольких местах кодового блока, очень важно присвоить ей имя, удобное для поиска. Снова сравните:

for (int j=0; j<34; j++) {

s += (t[j]*4)/5;

}

и

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;

}

Имя sum в этом фрагменте не слишком содержательно, но по крайней мере его удобно искать. Сознательное присваивание имен увеличивает длину функции, но подумайте, насколько проще найти WORK_DAYS_PER_WEEK, чем искать все вхождения цифры 5 и фильтровать список до позиций с нужным смыслом.

Избегайте схем кодирования имен

У нас и так хватает хлопот с кодированием, чтобы искать новые сложности. Кодирование информации о типе или области видимости в именах только создает новые хлопоты по расшифровке. Вряд ли разумно заставлять каждого нового работника изучать очередной «язык» кодирования — в дополнение к изучению (обычно немалого) объема кода, с которым он будет работать. Это только усложняет его работу при попытке решения задачи. Как правило, кодированные имена плохо произносятся и в них легко сделать опечатку.

Венгерская запись

В доисторические времена, когда в языках действовали ограничения на длину имен, мы нарушали это правило по необходимости — и не без сожалений. В Fortran первая буква имени переменной обозначала код типа. В ранних версиях BASIC имена могли состоять только из одной буквы и одной цифры. Венгерская запись (HN, Hungarian Notation) подняла эту проблему на новый уровень.

Венгерская запись играла важную роль во времена Windows C API, когда программы работали с целочисленными дескрипторами (handle), длинными указателями, указателями на void или различными реализациями «строк» (с разным применением и атрибутами). Компиляторы в те дни не поддерживали проверку типов, поэтому программистам были нужны «подсказки» для запоминания типов.

В современных языках существует куда более развитая система типов, а компиляторы запоминают типы и обеспечивают их соблюдение. Более того, появилась тенденция к использованию меньших классов и более коротких функций, чтобы программисты видели точку объявления каждой используемой переменной.

Java-программисту кодировать типы в именах не нужно. Объекты обладают сильной типизацией, а рабочие среды развились до такой степени, что могут выявить ошибку типа еще до начала компиляции! Таким образом, в наши дни венгерская запись и другие формы кодирования типов в именах превратились в обычные пережитки прошлого. Они усложняют изменение имени или типа переменных, функций и классов. Они затрудняют чтение кода. Наконец, они повышают риск того, что система кодирования собьет с толку читателя кода.

PhoneNumber phoneString;

// Имя не изменяется при изменении типа!

Префиксы членов классов

Префиксы m_, которыми когда-то снабжались переменные классов, тоже стали ненужными. Классы и функции должны быть достаточно компактными, чтобы вы могли обходиться без префиксов. Также следует использовать рабочую среду с цветовым выделением членов классов, обеспечивающим их наглядную идентификацию:

public class Part {

private String m_dsc; // Текстовое описание

void setName(String name) {

m_dsc = name;

}

}

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

public class Part {

String description;

void setDescription(String description) {

this.description = description;

}

}

Кроме того, люди быстро учатся игнорировать префиксы (и суффиксы), чтобы видеть содержательную часть имени. Чем больше мы читаем код, тем реже замечаем префиксы. В конечном итоге префикс превращается в невидимый балласт, характерный для старого кода.

Интерфейсы и реализации

Иногда в программах встречается особый случай кодирования. Допустим, вы строите АБСТРАКТНУЮ ФАБРИКУ для создания геометрических фигур. Фабрика представляет собой интерфейс, который реализуется конкретным классом. Как их назвать? IShapeFactory и ShapeFactory? Я предпочитаю оставлять имена интерфейсов без префиксов. Префикс I, столь распространенный в старом коде, в лучшем случае отвлекает, а в худшем — передает лишнюю информацию. Я не собираюсь сообщать своим пользователям, что они имеют дело с интерфейсом. Им достаточно знать, что это ShapeFactory, то есть фабрика фигур. Следовательно, при необходимости закодировать в имени либо интерфейс, либо реализацию, я выбираю реализацию. Имя ShapeFactoryImp, или даже уродливое CShapeFactory, все равно лучше кодирования информации об интерфейсе.

Избегайте мысленных преобразований

Не заставляйте читателя мысленно преобразовывать ваши имена в другие, уже известные ему. Обычно эта проблема возникает из-за нежелания использовать понятия как из пространства задачи, так и из пространства решения.

Такая проблема часто возникает при использовании однобуквенных имен переменных. Конечно, счетчик цикла можно назвать i, j или k (но только не l!), если его область видимости очень мала, и он не конфликтует с другими именами. Это связано с тем, что однобуквенные имена счетчиков циклов традиционны. Однако в большинстве других контекстов однобуквенные имена нежелательны; в сущности, вы создаете временный заменитель, который должен быть мысленно преобразован пользователем в реальную концепцию. Нет худшей причины для выбора имени c, чем та, что имена a и b уже заняты.

Как правило, программисты весьма умны. А умные люди иногда любят показывать мощь интеллекта, демонстрируя свои способности к мысленному жонглированию. В конце концов, если вы помните, что переменная r содержит URL-адрес с удаленным хостом и схемой, преобразованный к нижнему регистру, это совершенно очевидно свидетельствует о вашем уме.

Одно из различий между умным и профессиональным программистом заключается в том, что профессионал понимает: ясность превыше всего. Профессионалы используют свою силу во благо и пишут код, понятный для других людей.

Имена классов

Имена классов и объектов должны представлять собой существительные и их комбинации: Customer, WikiPage, Account и AddressParser. Старайтесь не использовать в именах классов такие слова, как Manager, Processor, Data или Info. Имя класса не должно быть глаголом.

Имена методов

Имена методов представляют собой глаголы или глагольные словосочетания: postPayment, deletePage, save и т.д. Методы чтения/записи и предикаты образуются из значения и префикса get, set и is согласно стандарту javabean7.

string name = employee.getName();

customer.setName("mike");

if (paycheck.isPosted())...

При перегрузке конструкторов используйте статические методы-фабрики с именами, описывающими аргументы. Например, запись

Complex fulcrumPoint = Complex.FromRealNumber(23.0);

обычно лучше записи

Complex fulcrumPoint = new Complex(23.0);

Рассмотрите возможность принудительного использования таких методов; для этого соответствующие конструкторы объявляются приватными.

Избегайте остроумия

Если ваши имена будут излишне остроум-

ными, то их смысл будет понятен только людям, разделяющим чувство юмора автора — и только если они помнят шутку. Все ли догадаются, что делает функция с именем HolyHandGrenade?8 Конечно, это очень мило, но, возможно, в данном случае лучше подойдет имя DeleteItems. Отдавайте предпочтение ясности перед развлекательной ценностью.

Остроумие часто воплощается в форме просторечий или сленга. Например, не используйте имя whack() вместо kill(). Не используйте шуточки, привязанные к конкретной культуре, — например, eatMyShorts9() вместо abort().

Выберите одно слово для каждой концепции

Выберите одно слово для представления одной абстрактной концепции и придерживайтесь его. Например, существование в разных классах эквивалентных методов с именами fetch, retrieve и get неизбежно создаст путаницу. Как запомнить, к какому классу относится то или иное имя метода? К сожалению, чтобы запомнить, какой термин использовался в той или иной библиотеке или классе, нередко приходится помнить, какой компанией, группой или программистом эта библиотека была создана. В противном случае вы потратите массу времени на просмотр заголовков и предыдущих примеров кода.

Современные рабочие среды (такие, как Eclipse и IntelliJ) предоставляют контекстно-зависимые подсказки — скажем, список методов, которые могут вызываться для конкретного объекта. Однако следует учитывать, что в этом списке обычно не приводятся комментарии, которые вы записываете рядом с именами функций и списками параметров. И вам еще повезло, если в нем будут указаны имена параметров из объявлений функций. Имена функций должны быть законченными и логичными, чтобы программист мог сразу выбрать правильный метод без сбора дополнительной информации.

Аналогичным образом, использование терминов controller, manager и driver в одной кодовой базе тоже вызывает путаницу. Чем DeviceManager принципи­ально отличается от ProtocolController? Почему в двух случаях не используются одинаковые термины? Такие имена создают ложное впечатление, что два объ­екта обладают совершенно разными типами, а также относятся к разным классам.

Единый, согласованный лексикон окажет неоценимую помощь программистам, которые будут пользоваться вашим кодом.

Воздержитесь от каламбуров

Старайтесь не использовать одно слово в двух смыслах. В сущности, обозначение двух разных идей одним термином — это каламбур.

Если следовать принципу «одно слово для каждой концепции», в программе может появиться много классов, содержащих, например, метод add. Пока списки параметров и возвращаемые значения разных методов add остаются семантически эквивалентными, все хорошо.

Однако программист может решить использовать имя add «ради единообразия» независимо от того, выполняет ли этот метод добавление в прежнем смысле или нет. Допустим, программа содержит много классов с методами add, которые со­здают новое значение сложением или конкатенацией двух существующих значений. Вы пишете новый класс с методом, помещающим свой единственный параметр в коллекцию. Стоит ли присвоить этому методу имя add? На первый взгляд это выглядит последовательно, потому что в программе уже используется множество других методов add, но новый метод имеет другую семантику, поэтому ему лучше присвоить имя insert или append. Присваивая новому методу имя add, вы создаете нежелательный каламбур.

Задача автора — сделать свой код как можно более понятным. Код должен восприниматься с первого взгляда, не требуя тщательного изучения. Ориентируйтесь на модель популярной литературы, в которой сам автор должен доступно выразить свои мысли, а не на академическую модель, в которой ученик усердным трудом постигает скрытый смысл публикации.

Используйте имена из пространства решения

Не забывайте: ваш код будут читать программисты. А раз так, не стесняйтесь использовать термины из области информатики, названия алгоритмов и паттернов, математические термины и т.д. Не ограничивайтесь именами исключительно из пространства задачи; не заставляйте своих коллег постоянно бегать к клиенту и спрашивать, что означает каждое имя, когда соответствующая концепция уже знакома им под другим названием.

Имя AccountVisitor сообщит много полезной информации программисту, знакомому с паттерном «Посетитель» (Visitor). И какой программист не знает, что такое «очередь заданий» (JobQueue)? Существует множество сугубо технических понятий, с которыми имеют дело программисты. Как правило, таким понятиям разумнее всего присваивать технические имена.

Используйте имена из пространства задачи

Если для того, что вы делаете, не существует подходящего «программизма», используйте имя из пространства задачи. По крайней мере программист, занимающийся сопровождением кода, сможет узнать у специалиста в предметной области, что означает это имя.

Разделение концепций из пространств задачи и решения — часть работы хорошего программиста и проектировщика. В коде, главным образом ориентированном на концепции из пространства задачи, следует использовать имена из пространства задачи.

Добавьте содержательный контекст

Лишь немногие имена содержательны сами по себе. Все остальные имена следует помещать в определенный контекст для читателя кода, заключая их в классы, функции и пространства имен с правильно выбранными названиями. В крайнем случае контекст имени можно уточнить при помощи префикса.

Допустим, в программе используются переменные с именами firstName, lastName, street, houseNumber, city, state и zipcode. Вполне очевидно, что в совокупности они образуют адрес. Но что, если переменная state встретилась вам отдельно от других переменных внутри метода? Сразу ли вы поймете, что она является частью адреса?

Контекст можно добавить при помощи префиксов: addrFirstName, addrLastName, addrState и т.д. По крайней мере читатель кода поймет, что переменные являются частью более крупной структуры. Конечно, правильнее было бы создать класс с именем Address, чтобы даже компилятор знал, что переменные являются частью чего-то большего.

Возьмем метод из листинга 2.1. Нужен ли переменным более содержательный контекст? Имя функции определяет только часть контекста; алгоритм предоставляет все остальное. При чтении функции становится видно, что три переменные number, verb и pluralModifier являются компонентами сообщения guessМessage. К сожалению, контекст приходится вычислять. При первом взгляде на метод смысл переменных остается неясным.

Листинг 2.1. Переменные с неясным контекстом

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 = "";

Листинг 2.1 (продолжение)

} else {

number = Integer.toString(count);

verb = "are";

pluralModifier = "s";

}

String guessMessage = String.format(

"There %s %s %s%s", verb, number, candidate, pluralModifier

);

print(guessMessage);

}

Функция длинновата, а переменные используются на всем ее протяжении. Чтобы разделить функцию на меньшие смысловые фрагменты, следует создать класс GuessStatisticsMessage и сделать три переменные полями этого класса. Тем самым мы предоставим очевидный контекст для трех переменных — теперь абсолютно очевидно, что эти переменные являются частью GuessStatisticsMessage. Уточнение контекста также позволяет заметно улучшить четкость алгоритма за счет его деления на меньшие функции (листинг 2.2).

Листинг 2.2. Переменные с контекстом

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";

}

}

Не добавляйте избыточный контекст

Если вы работаете над вымышленным приложением «Gas Station Deluxe», не стоит снабжать имя каждого класса префиксом GSD. В сущности, вы работаете против собственного инструментария. Введите букву «G», нажмите клавишу завершения — и вы получите длинный-предлинный список всех классов в системе. Разумно ли это? IDE пытается помочь вам, так стоит ли ей мешать?

Допустим, вы изобрели класс MailingAddress в учетном модуле GSD и присвоили ему имя GSDAccountAddress. Позднее адрес используется в приложении, обеспечивающем связь с клиентами. Будете ли вы использовать GSDAccountAddress? Насколько подходящим выглядит это имя? Десять из 17 символов либо избыточны, либо не относятся к делу.

Короткие имена обычно лучше длинных, если только их смысл понятен читателю кода. Не включайте в имя больше контекста, чем необходимо.

Имена accountAddress и customerAddress хорошо подходят для экземпляров класса Address, но для классов такой выбор неудачен. Address — вот хорошее имя класса. Если потребуется подчеркнуть различия между MAC-адресами, адресами портов и веб-адресами, я подумаю об использовании имен PostalAddress, MAC и URI. Полученные имена становятся более точными, а это, собственно, и является главной целью всего присваивания имен.

Несколько слов напоследок

Основные трудности с выбором хороших имен обусловлены необходимостью хороших описательных навыков и единого культурного фона. Это вопрос преподавания, а не вопрос техники, экономики или управления. В результате многие специалисты, работающие в этой области, так и не научились хорошо справляться с этой задачей.

Люди также опасаются переименований из страха возражений со стороны других разработчиков. Мы не разделяем эти опасения, а изменение имен (в лучшую сторону) вызывает у нас только благодарность. Большей частью мы не запоминаем имена классов и методов. Современные инструменты берут на себя подобные мелочи, а мы следим за тем, чтобы программный код читался как абзацы и предложения или хотя бы как таблицы и структуры данных (предложение не всегда является лучшим способом отображения данных). Возможно, своими переименованиями — как и любыми другими усовершенствованиями кода — вы кого-то удивите. Пусть это вас не останавливает.

Последуйте этим правилам и посмотрите, не станет ли ваш код более удобочитаемым. Если вы занимаетесь сопровождением чужого кода, попробуйте решить проблемы средствами рефакторинга. Это даст немедленный результат и продолжит приносить плоды в долгосрочной перспективе.

41 Как будет показано ниже, даже если контейнер действительно представляет собой List, лучше обойтись без кодирования типа контейнера в имени.

5 Для примера можно привести совершенно отвратительную привычку создавать переменную klass только из-за того, что имя class было использовано для других целей.

6 Дядюшка Боб действовал так при программировании на C++, но потом бросил эту привычку, потому что благодаря современным IDE она стала излишней.

7 http://java.sun.com/products/javabeans/docs/spec.html.

8 «Святая ручная граната» — оружие огромной разрушительной силы из фильма «Монти Пайтон и Священный Грааль». — Примеч. перев.

9 Из мультипликационного сериала «Симпсоны». — Примеч. перев.

3. Функции

На заре эпохи программирования системы строились из программ, функций и подпрограмм. До наших дней дожили только функции. Они образуют первый уровень структуризации в любой программе, и их грамотная запись является основной темой этой главы.

Рассмотрим код в листинге 3.1. В FitNesse10 трудно найти длинную функцию, но после некоторых поисков мне это все же удалось. Функция не только длинна, но она содержит повторяющиеся фрагменты кода, множество загадочных строк, а также странные и неочевидные типы данных и функции API. Попробуйте разобраться в ней за три минуты. Посмотрим, что вам удастся понять.

Листинг 3.1. HtmlUtil.java (FitNesse 20070619)

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();

}

Удалось ли вам разобраться с функцией за три минуты? Вероятно, нет. В ней происходит слишком много всего, и притом на разных уровнях абстракции. Загадочные строки и непонятные вызовы функций смешиваются в конструкциях if двойной вложенности, к тому же зависящих от состояния флагов.

Но после выделения нескольких методов, переименований и небольшой рес­труктуризации мне удалось представить смысл этой функции в девяти строках листинга 3.2. Посмотрим, удастся ли вам разобраться в ней за следующие три минуты.

Листинг 3.2. HtmlUtil.java (переработанная версия)

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();

}

Если только вы не занимаетесь активным изучением FitNesse, скорее всего, вы не разберетесь во всех подробностях. Но по крайней мере вы поймете, что функция включает в тестовую страницу какие-то начальные и конечные блоки, а потом генерирует код HTML. Если вы знакомы с JUnit11, то, скорее всего, поймете, что эта функция является частью тестовой инфраструктуры на базе Web. И конечно, это правильное предположение. Прийти к такому выводу на основании листинга 3.2 несложно, но из листинга 3.1 это, мягко говоря, неочевидно.

Что же делает функцию из листинга 3.2 такой понятной и удобочитаемой? Как заставить функцию передавать намерения разработчика? Какие атрибуты функции помогут случайному читателю составить интуитивное представление о выполняемых ей задачах?

Компактность!

Первое правило: функции должны быть компактными. Второе правило: функции должны быть еще компактнее. Я не могу научно обосновать свое утверждение. Не ждите от меня ссылок на исследования, доказывающие, что очень маленькие функции лучше больших. Я могу всего лишь сказать, что я почти четыре десятилетия писал функции всевозможных размеров. Мне доводилось создавать кошмарных монстров в 3000 строк. Я написал бесчисленное множество функций длиной от 100 до 300 строк. И я писал функции от 20 до 30 строк. Мой практический опыт научил меня (ценой многих проб и ошибок), что функции должны быть очень маленькими. В 80-е годы считалось, что функция должна занимать не более одного экрана. Конечно, тогда экраны VT100 состояли из 24 строк и 80 столбцов, а редакторы использовали 4 строки для административных целей. В наши дни с мелким шрифтом на хорошем большом мониторе можно разместить 150 символов в строке и 100 и более строк на экране. Однако строки не должны состоять из 150 символов, а функции — из 100 строк. Желательно, чтобы длина функции не превышала 20 строк.

Насколько короткой может быть функция? В 1999 году я заехал к Кенту Беку в его дом в Орегоне. Мы посидели и позанимались программированием. В один момент он показал мне симпатичную маленькую программу Java/Swing, которую он назвал Sparkle. Программа создавала на экране визуальный эффект, очень похожий на эффект волшебной палочки феи-крестной из фильма «Золушка». При перемещении мыши с курсора рассыпались замечательные блестящие искорки, которые осыпались к нижнему краю экрана под воздействием имитируемого гравитационного поля. Когда Кент показал мне код, меня поразило, насколько компактными были все функции. Многие из моих функций в программах Swing растягивались по вертикали чуть ли не на километры. Однако каждая функция в программе Кента занимала всего две, три или четыре строки. Все функции были предельно очевидными. Каждая функция излагала свою историю, и каждая история естественным образом подводила вас к началу следующей истории. Вот какими короткими должны быть функции12!

Более того, функции должны быть еще короче, чем в листинге 3.2! На деле листинг 3.2 следовало бы сократить до листинга 3.3.

Листинг 3.3. HtmlUtil.java (переработанная версия)

public static String renderPageWithSetupsAndTeardowns(

PageData pageData, boolean isSuite) throws Exception {

...