聊一聊：一个大型软件系统该如何重构

1、 为什么需要重构

从质量上，我把软件大致分为以下几种类型：

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• 第一种：它们对稳定性、规范性要求非常高，所以代码中异常判断、校验非常多，代码看上去就很冗余，最典型代表是华为的电信级产品。
• 第二种：写得就很随意，风格各式各样，代表的例子是开源项目。
• 第三种：也是最糟糕的，员工在 PM(产品经理)的高压下日夜加班赶出来的，毫无设计风格，能跑就行，追求最快速度地实现。

重构应该也是互联网公司开发工作的一部分吧。当一个软件系统需要重构时，必然是因为以下某种原因：比如二次开发难度越来越大、新员工上手越来越困难，每个模块只有特定的人懂;面对日益增长的功能需求，现有架构已经满足不了;模块耦合非常严重，导致不同的开发团队之间互相依赖，严重阻碍了开发进度。

1.1 二次开发的难度越来越大、新员工上手成本越来越高

模块之间耦合严重，类间调用关系形成双向依赖。大量的 if/else 分支、运行流程分支太多，圈复杂度爆表，根本理不清。当我们想要增加一个新功能，即使这个功能很小很小，牵扯的链条也非常长，涉及需要改动的周边函数、文件数量巨多。

1.2 腐朽的软件架构无法满足日益增长的功能需求

软件系统从最初的 demo 开始，不断完善，一点点添加新功能，以适应不同的应用场景。比如滴滴这款软件，最初只要把司机端和乘客接进来就行，加上调度系统负责派单，用户规模也比较小;后来，用户规模陡增，需要扩展服务器数量，又牵扯到负载均衡、消息中间件、高并发等需求  ;再后来，添加各种服务类型，比如顺风车、专车、豪华车等等，然后又是各种红包、优惠券等。

1.3 模块耦合严重，无法上云

微服务的前提条件就是模块间能解耦，这不仅是上云的需求，也能提高研发团队整体的开发效率，更重要的是为了实现服务编排，可以给任意子的服务提供灵活的资源，从而最大化集群的资源利用率，也就是说能更好地做到弹性扩缩容和容错。

1.4 新功能一起考虑进去

传统概念中对代码重构的理解是『不引入任何新功能』。我的看法是，代码重构和新功能开发结合起来，这样更有利于最大化重构效果。

2、 重构设计的指导原则

重构也是软件架构设计的一种，这里我称之为『重构设计』。

首先，你要清楚重构的目标是什么。比如侧重满足二次开发，或者侧重模块解耦，或者兼容各种硬件平台、编程语言等等。

其次，你要对基本的软件架构和软件设计风格有清晰的了解，以下是一些必备技能：

2.1、unix 编程艺术

• 模块原则：使用简洁的接口拼合简单的部件
• 清晰原则：清晰胜于技巧
• 组合原则：设计时考虑拼接组合
• 分离原则：策略同机制分离，接口同引擎分离
• 简洁原则：设计要简洁，复杂度能低则低
• 吝啬原则：除非却无他法，不要编写庞大的程序
• 透明性原则：设计要可见，以便审查和调试
• 健壮原则：健壮源于透明与简洁
• 表示原则：把知识叠入数据以求逻辑质朴而健壮
• 通俗原则：接口设计避免标新立异
• 缄默原则：如果一个程序没什么好说的，就沉默
• 补救原则：出现异常时，马上退出并给出足够多的错误信息
• 经济原则：宁花机器一分，不花程序员一秒
• 生成原则：避免手工hack，尽量编写程序去生成程序
• 优化原则：雕琢前要先有圆形，跑之前先学会走
• 多样性原则：绝不相信所谓”不二法门“的断言
• 扩展原则：设计着眼未来，未来总比预想来得快

2.2、 设计模式 + SOLID

23 种设计模式，你不一定要完全了解代码怎么写，但一定要知道每一种设计模式背后的设计思想是什么。有一段时间，我试图在我的代码应用各种设计模式，可最终代码看起来特别冗余而且不是那么必要。从个人经验上来讲，平时业务代码中用设计模式的场合非常少，最常用的无非是工厂、适配器、责任链等，而且效果并没那么大，设计模式真正适合的场合是更高层级的，比如模块间设计等等。

单一职责、开闭原则、里氏替换、迪米特法则、接口隔离、依赖倒置。

2.3、领域驱动设计(DDD)

有了解过一些，没有亲身实践过。它大体上就是模块解耦和分层的思想：API(对外访问层)、Domain(领域层)、Repository(数据源访问代理层)及基础设施层(DB、Redis、HTTP、RPC 等)

2.4、逐行代码的重构方法

参考马丁.福勒那本经典的《重构：改善代码的设计》，比如过长的函数、过长的参数、数据泥团怎么处理等等。

这里，也说下个人的小建议：比如纵向的调用关系变为横向的，减少函数调用栈深度;不要过度封装。相信用户能找到底层类的实现接口;逻辑上相关的代码物理上尽可能放在一块;对于某个小的具体功能，涉及的链条越短越好;面向接口编程;访问 A 表数据的 class 中不能存在访问 B 表数据的 function;模块对外暴露的接口部分，数据类型的选择上尽量做到宽进严出(接口要考虑通用性);写操作接口，接收参数尽可能少;读操作接口，返回参数尽可能多;减少不必要的类和数据结构等等。

2.5、微服务

2.6、云原生

毫无疑问，云是未来数字世界的基础设施。

2.7、插件思想

比如约定/注入插件、事件插件、插槽插件等等。

好了，这里不再列举了，因为根据哈弗大学心理学博士米勒的研究，对于每一类产品，用户最多只能记住七类品牌，这里我也就列七个重构原则~

3、 如何撰写重构设计文档

以面向对象语言为例，这里我把它分为了几个步骤：

• 旧系统的类间调用关系图 vs 新系统的类间调用关系图
• 旧系统的整体架构图 vs 新系统的整体架构图
• 旧系统的运行流程图 vs 新系统的运行流程图
• 分模块逐一拆解：先画出重构前的样子，再画出重构后的样子
• 新增功能有哪些，怎么在重构后的系统里添加
• 考虑对旧系统的影响：兼容性问题
• 考虑实施可行性: 重构成本和收益之间如何权衡

4、重构的具体执行步骤

总体上有两种方式：

• 新建分支(不推荐)
• 新建目录(推荐)，这样能保证原来旧的那套代码能用。这里又有两种方式：

• 做减法(先跑通旧的代码，然后一点点删除冗余代码，或重构具体子模块)--推荐，因为如果实在没有开发时间了，某些未完成的模块还可以沿用以前的老代码。
• 做加法(从每个子功能开始重构，相当于重新构建这套软件系统)-- 不推荐，因为时间成本不可控

5、总结

用设计原则和架构理论武装自己，阅读优秀的源码验证理论，深入理解具体业务，方能设计出一套优雅的软件系统。

本文名称：聊一聊：一个大型软件系统该如何重构
本文链接：http://www.mswzjz.cn/qtweb/news25/80575.html

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