1. 概述

在我的工作经历中,每当同事评论起项目代码质量的时候,听到的最多的评语就是:“代码写得很烂”或者“代码写得很好”。用“好”“烂”这样的字眼来描述,非常地笼统。当我具体问到底如何烂、如何好的时候,尽管大部分同事都能简单地罗列上几个点,但往往都不够全面、非常零碎,也切不中要害。

当然,也有一些工程师对如何评价代码质量有所认识,比如,好代码是易扩展、易读、简单、易维护的等等,但他们对于这些评价的理解往往只停留在表面概念上,对于诸多更深入的问题,比如,“怎么才算可读性好?什么样的代码才算易扩展、易维护?可读、可扩展与可维护之间有什么关系?可维护中‘维护’两字该如何理解?”等等,并没有太清晰的认识。 对于程序员来说,辨别代码写得“好”还是“烂”,是一个非常重要的能力。这也是我们写出好代码的前提。毕竟,如果我们连什么是好代码、什么是烂代码,都分辨不清,又谈何写出好代码呢?

所以,今天我们就聊一聊关于代码质量评判的相关问题,希望你在学完今天的内容之后,对代码质量的评判有个更加清晰、更加透彻的认识和理解。

2. 如何评价代码质量的高低?

实际上,咱们平时嘴中常说的“好”和“烂”,是对代码质量的一种描述。“好”笼统地表示代码质量高,“烂”笼统地表示代码质量低。对于代码质量的描述,除了“好”“烂”这样比较简单粗暴的描述方式之外,我们也经常会听到很多其他的描述方式。这些描述方法语义更丰富、更专业、更细化。我搜集整理了一下,罗列在了下面。这些几乎涵盖我们所能听到的描述代码质量的所有常用词汇,你可以看一看。

灵活性(flexibility)、可扩展性(extensibility)、可维护性(maintainability)、可读性(readability)、可理解性(understandability)、易修改性(changeability)、可复用(reusability)、可测试性(testability)、模块化(modularity)、高内聚低耦合(high cohesion loose coupling)、高效(high effciency)、高性能(high performance)、安全性(security)、兼容性(compatibility)、易用性(usability)、整洁(clean)、清晰(clarity)、简单(simple)、直接(straightforward)、少即是多(less code is more)、文档详尽(well-documented)、分层清晰(well-layered)、正确性(correctness、bug free)、健壮性(robustness)、鲁棒性(robustness)、可用性(reliability)、可伸缩性(scalability)、稳定性(stability)、优雅(elegant)、好(good)、坏(bad)…… 看到如此多的描述词,你可能要问了,我们到底该用哪些词来描述一段代码的质量呢?

实际上,我们很难通过其中的某个或者某几个词汇来全面地评价代码质量。因为这些词汇都是从不同维度来说的。这就好比,对于一个人的评价,我们需要综合各个方面来给出,比如性格、相貌、能力、财富等等。代码质量高低也是一个综合各种因素得到的结论。我们并不能通过单一的维度去评价一段代码写的好坏。比如,即使一段代码的可扩展性很好,但可读性很差,那我们也不能说这段代码质量高。 除此之外,不同的评价维度也并不是完全独立的,有些是具有包含关系、重叠关系或者可以互相影响的。比如,代码的可读性好、可扩展性好,就意味着代码的可维护性好。而且,各种评价维度也不是非黑即白的。比如,我们不能简单地将代码分为可读与不可读。如果用数字来量化代码的可读性的话,它应该是一个连续的区间值,而非 0、1 这样的离散值。

不过,我们真的可以客观地量化一段代码质量的高低吗?答案是否定的。对一段代码的质量评价,常常有很强的主观性。比如,怎么样的代码才算可读性好,每个人的评判标准都不大一样。这就好比我们去评价一本小说写得是否精彩,本身就是一个很难量化的、非常主观的事情。 正是因为代码质量评价的主观性,使得这种主观评价的准确度,跟工程师自身经验有极大的关系。越是有经验的工程师,给出的评价也就越准确。相反,资历比较浅的工程师就常常会觉得,没有一个可执行的客观的评价标准作为参考,很难准确地判断一段代码写得好与坏。有的时候,自己觉得代码写得已经够好了,但实际上并不是。所以,这也导致如果没有人指导的话,自己一个人闷头写代码,即便写再多的代码,代码能力也可能一直没有太大提高。

3. 最常用的评价标准有哪几个?

仔细看前面罗列的所有代码质量评价标准,你会发现,有些词语过于笼统、抽象,比较偏向对于整体的描述,比如优雅、好、坏、整洁、清晰等;有些过于细节、偏重方法论,比如模块化、高内聚低耦合、文档详尽、分层清晰等;有些可能并不仅仅局限于编码,跟架构设计等也有关系,比如可伸缩性、可用性、稳定性等。

为了做到有的放矢、有重点地学习,我挑选了其中几个最常用的、最重要的评价标准,来详细讲解,其中就包括:可维护性、可读性、可扩展性、灵活性、简洁性(简单、复杂)、可复用性、可测试性。接下来,我们逐一讲解一下。

3.1 可维护性(maintainability)

我们首先来看,什么是代码的“可维护性”?所谓的“维护代码”到底包含哪些具体工作?

落实到编码开发,所谓的“维护”无外乎就是修改 bug、修改老的代码、添加新的代码之类的工作。所谓“代码易维护”就是指,在不破坏原有代码设计、不引入新的 bug 的情况下,能够快速地修改或者添加代码。所谓“代码不易维护”就是指,修改或者添加代码需要冒着极大的引入新 bug 的风险,并且需要花费很长的时间才能完成。 我们知道,对于一个项目来说,维护代码的时间远远大于编写代码的时间。工程师大部分的时间可能都是花在修修 bug、改改老的功能逻辑、添加一些新的功能逻辑之类的工作上。所以,代码的可维护性就显得格外重要。

维护、易维护、不易维护这三个概念不难理解。不过,对于实际的软件开发来说,更重要的是搞清楚,如何来判断代码可维护性的好坏。 实际上,可维护性也是一个很难量化、偏向对代码整体的评价标准,它有点类似之前提到的“好”“坏”“优雅”之类的笼统评价。代码的可维护性是由很多因素协同作用的结果。代码的可读性好、简洁、可扩展性好,就会使得代码易维护;相反,就会使得代码不易维护。更细化地讲,如果代码分层清晰、模块化好、高内聚低耦合、遵从基于接口而非实现编程的设计原则等等,那就可能意味着代码易维护。除此之外,代码的易维护性还跟项目代码量的多少、业务的复杂程度、利用到的技术的复杂程度、文档是否全面、团队成员的开发水平等诸多因素有关。

所以,从正面去分析一个代码是否易维护稍微有点难度。不过,我们可以从侧面上给出一个比较主观但又比较准确的感受。如果 bug 容易修复,修改、添加功能能够轻松完成,那我们就可以主观地认为代码对我们来说易维护。相反,如果修改一个 bug,修改、添加一个功能,需要花费很长的时间,那我们就可以主观地认为代码对我们来说不易维护。 你可能会说,这样的评价方式也太主观了吧?没错,是否易维护本来就是针对维护的人来说的。不同水平的人对于同一份代码的维护能力并不是相同的。对于同样一个系统,熟悉它的资深工程师会觉得代码的可维护性还不错,而一些新人因为不熟悉代码,修改 bug、修改添加代码要花费很长的时间,就有可能会觉得代码的可维护性不那么好。这实际上也印证了我们之前的观点:代码质量的评价有很强的主观性。

3.2 可读性(readability)

软件设计大师 Martin Fowler 曾经说过:“Any fool can write code that a computer can understand. Good programmers write code that humans can understand.”翻译成中文就是:“任何傻瓜都会编写计算机能理解的代码。好的程序员能够编写人能够理解的代码。”Google 内部甚至专门有个认证就叫作 Readability。只有拿到这个认证的工程师,才有资格在 code review 的时候,批准别人提交代码。可见代码的可读性有多重要,毕竟,代码被阅读的次数远远超过被编写和执行的次数。

我个人认为,代码的可读性应该是评价代码质量最重要的指标之一。我们在编写代码的时候,时刻要考虑到代码是否易读、易理解。除此之外,代码的可读性在非常大程度上会影响代码的可维护性。毕竟,不管是修改 bug,还是修改添加功能代码,我们首先要做的事情就是读懂代码。代码读不大懂,就很有可能因为考虑不周全,而引入新的 bug。 既然可读性如此重要,那我们又该如何评价一段代码的可读性呢?

我们需要看代码是否符合编码规范、命名是否达意、注释是否详尽、函数是否长短合适、模块划分是否清晰、是否符合高内聚低耦合等等。你应该也能感觉到,从正面上,我们很难给出一个覆盖所有评价指标的列表。这也是我们无法量化可读性的原因。 实际上,code review 是一个很好的测验代码可读性的手段。如果你的同事可以轻松地读懂你写的代码,那说明你的代码可读性很好;如果同事在读你的代码时,有很多疑问,那就说明你的代码可读性有待提高了。

3.3 可扩展性(extensibility)

可扩展性也是一个评价代码质量非常重要的标准。它表示我们的代码应对未来需求变化的能力。跟可读性一样,代码是否易扩展也很大程度上决定代码是否易维护。那到底什么是代码的可扩展性呢?

代码的可扩展性表示,我们在不修改或少量修改原有代码的情况下,通过扩展的方式添加新的功能代码。说直白点就是,代码预留了一些功能扩展点,你可以把新功能代码,直接插到扩展点上,而不需要因为要添加一个功能而大动干戈,改动大量的原始代码。 关于代码的扩展性,在后面讲到“对修改关闭,对扩展开放”这条设计原则的时候,我会来详细讲解,今天我们只需要知道,代码的可扩展性是评价代码质量非常重要的标准就可以了。

3.4 灵活性(flexibility)

灵活性也是描述代码质量的一个常用词汇。比如我们经常会听到这样的描述:“代码写得很灵活”。那这里的“灵活”该如何理解呢?

尽管有很多人用这个词汇来描述代码的质量。但实际上,灵活性是一个挺抽象的评价标准,要给灵活性下个定义也是挺难的。不过,我们可以想一下,什么情况下我们才会说代码写得好灵活呢?我这里罗列了几个场景,希望能引发你自己对什么是灵活性的思考。 当我们添加一个新的功能代码的时候,原有的代码已经预留好了扩展点,我们不需要修改原有的代码,只要在扩展点上添加新的代码即可。这个时候,我们除了可以说代码易扩展,还可以说代码写得好灵活。

当我们要实现一个功能的时候,发现原有代码中,已经抽象出了很多底层可以复用的模块、类等代码,我们可以拿来直接使用。这个时候,我们除了可以说代码易复用之外,还可以说代码写得好灵活。 当我们使用某组接口的时候,如果这组接口可以应对各种使用场景,满足各种不同的需求,我们除了可以说接口易用之外,还可以说这个接口设计得好灵活或者代码写得好灵活。

从刚刚举的场景来看,如果一段代码易扩展、易复用或者易用,我们都可以称这段代码写得比较灵活。所以,灵活这个词的含义非常宽泛,很多场景下都可以使用。

3.5 简洁性(simplicity)

有一条非常著名的设计原则,你一定听过,那就是 KISS 原则:“Keep It Simple,Stupid”。这个原则说的意思就是,尽量保持代码简单。代码简单、逻辑清晰,也就意味着易读、易维护。我们在编写代码的时候,往往也会把简单、清晰放到首位。

不过,很多编程经验不足的程序员会觉得,简单的代码没有技术含量,喜欢在项目中引入一些复杂的设计模式,觉得这样才能体现自己的技术水平。实际上,思从深而行从简,真正的高手能云淡风轻地用最简单的方法解决最复杂的问题。这也是一个编程老手跟编程新手的本质区别之一。 除此之外,虽然我们都能认识到,代码要尽量写得简洁,符合 KISS 原则,但怎么样的代码才算足够简洁?不是每个人都能很准确地判断出来这一点。所以,在后面的章节中,当我们讲到 KISS 原则的时候,我会通过具体的代码实例,详细给你解释,“为什么 KISS 原则看似非常简单、好理解,但实际上用好并不容易”。今天,我们就暂且不展开详细讲解了。

3.6 可复用性(reusability)

代码的可复用性可以简单地理解为,尽量减少重复代码的编写,复用已有的代码。在后面的很多章节中,我们都会经常提到“可复用性”这一代码评价标准。

比如,当讲到面向对象特性的时候,我们会讲到继承、多态存在的目的之一,就是为了提高代码的可复用性;当讲到设计原则的时候,我们会讲到单一职责原则也跟代码的可复用性相关;当讲到重构技巧的时候,我们会讲到解耦、高内聚、模块化等都能提高代码的可复用性。可见,可复用性也是一个非常重要的代码评价标准,是很多设计原则、思想、模式等所要达到的最终效果。 实际上,代码可复用性跟 DRY(Don’t Repeat Yourself)这条设计原则的关系挺紧密的,所以,在后面的章节中,当我们讲到 DRY 设计原则的时候,我还会讲更多代码复用相关的知识,比如,“有哪些编程方法可以提高代码的复用性”等。

3.7 可测试性(testability)

相对于前面六个评价标准,代码的可测试性是一个相对较少被提及,但又非常重要的代码质量评价标准。代码可测试性的好坏,能从侧面上非常准确地反应代码质量的好坏。代码的可测试性差,比较难写单元测试,那基本上就能说明代码设计得有问题。关于代码的可测试性,我们在重构那一部分,会花两节课的时间来详细讲解。现在,你暂时只需要知道,代码的可测试性非常重要就可以了。

4. 如何才能写出高质量的代码?

我相信每个工程师都想写出高质量的代码,不想一直写没有成长、被人吐槽的烂代码。那如何才能写出高质量的代码呢?针对什么是高质量的代码,我们刚刚讲到了七个最常用、最重要的评价指标。所以,问如何写出高质量的代码,也就等同于在问,如何写出易维护、易读、易扩展、灵活、简洁、可复用、可测试的代码。

要写出满足这些评价标准的高质量代码,我们需要掌握一些更加细化、更加能落地的编程方法论,包括面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范、重构技巧等。而所有这些编程方法论的最终目的都是为了编写出高质量的代码。 比如,面向对象中的继承、多态能让我们写出可复用的代码;编码规范能让我们写出可读性好的代码;设计原则中的单一职责、DRY、基于接口而非实现、里式替换原则等,可以让我们写出可复用、灵活、可读性好、易扩展、易维护的代码;设计模式可以让我们写出易扩展的代码;持续重构可以时刻保持代码的可维护性等等。具体这些编程方法论是如何提高代码的可维护性、可读性、可扩展性等等的呢?我们在后面的课程中慢慢来学习。

5. 总结

今天的内容到此就讲完了。我们来一起回顾一下,你需要重点掌握的几个知识点。

  1. 如何评价代码质量的高低? 代码质量的评价有很强的主观性,描述代码质量的词汇也有很多,比如可读性、可维护性、灵活、优雅、简洁等,这些词汇是从不同的维度去评价代码质量的。它们之间有互相作用,并不是独立的,比如,代码的可读性好、可扩展性好就意味着代码的可维护性好。代码质量高低是一个综合各种因素得到的结论。我们并不能通过单一的维度去评价一段代码的好坏。

  2. 最常用的评价标准有哪几个? 最常用到几个评判代码质量的标准是:可维护性、可读性、可扩展性、灵活性、简洁性、可复用性、可测试性。其中,可维护性、可读性、可扩展性又是提到最多的、最重要的三个评价标准。

  3. 如何才能写出高质量的代码? 要写出高质量代码,我们就需要掌握一些更加细化、更加能落地的编程方法论,这就包含面向对象设计思想、设计原则、设计模式、编码规范、重构技巧等等,这也是我们后面课程学习的重点。