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程序员开发大型应用程序的技巧

| 作者 Choudary Kothapalli 关注 0 他的粉丝 ,译者 陈晨 关注 2 他的粉丝 发布于 2012年4月25日. 估计阅读时间: 13 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

假如你是一名Java开发者,正在开发和维护包含2000个类并使用了很多框架的应用程序。你要如何理解这些代码呢?在典型的Java企业项目小组中,大部分能够帮你的高级工程师看起来都很忙,文档也很少。你需要尽快交付成果,并向项目组证明自己的能力。你会如何处理这种状况呢?这篇文章为开始开发新项目的Java开发者提供了一些建议。

1. 不要试图一下子搞懂整个项目

仔细考虑一下,为什么你会想要先理解项目代码呢?大部分情况是有人要求你修复一个bug,或者增强系统已有功能。你要做的第一件事情不是理解整个项目的架构。当对项目进行维护时,这样做(理解整个项目架构)可能会对你造成巨大的压力。

即便是有10年编程经验的Java开发者,也无法理解项目的核心工作机制,尽管他们可能已经在这个项目工作超过一年(假设他们并非最初的开发人员)。比如,对于认证机制或事务管理机制还是缺乏确切的认识。

他们是怎么做的呢?他们对于自己负责的部分非常了解,并且能够交付价值给小组。每天的交付价值远比了解一些以后还不确定有没有的东西重要的多。

2. 关注于尽快交付价值

那我是要打消你对于理解项目架构的热情吗?完全不是。我只是要求你尽早地交付价值,一旦你开始一个项目,搭建了开发环境,你就不应该花一两周时间才交付内容,无论它的规模大小如何。假如你是一位有经验的程序员,却两周都没有任何交付,你的经理怎么会知道你是真的在工作,还是在看新闻呢?。

所以交付能够将事情变得简单。不要认为在做有价值的交付前,你必须理解整个项目。这是完全错误的。加一段javascript的验证代码对业务就很有价值,经理能够通过你的交付对你更加信任。这样能够向上级领导证明你的贡献以及员工价值。

日复一日,在不断修复bug及增强功能之后,你就能够慢慢开始理解项目架构。不要低估对系统方方面面理解时需要花费的时间。花3到4天理解认证机制,2到3天理解事务管理。这些都是依靠之前的相似项目的经历,但关键还是要花时间才能透彻的理解。要在日常工作中挤出时间,不要向经理要求特定的时间来做这些。

找找项目是否有一些有效维护的单元测试用例。有效的单元测试用例是理解大型项目代码很好的途径。单元测试能够帮助你理解代码片段,包括一个单元的外部接口(单元如何被调用以及返回内容)及其内部实现(调试单元测试比调试整个实际用例简单许多)。

你如果能够很好的理解一些内容,那么就写些笔记,或者画些类图、时序图、数据模型图等,以便你或日后其他的开发者可以进行维护。

3. 维护大型项目所必须的技能

你能从事当前的工作,必然已经具有良好的java技术。我们来谈谈能够让你在新项目中良好表现的其他技能。大部分时间里,你在项目中的任务是修复bug和增强功能。

有两项很重要的技能能够在你维护大型项目代码起到帮助。

3.1 能够迅速发现需要的类

在任何维护活动中,无论是修复bug或增强功能,第一件事情就是识别出当前修复或增强的用例中调用的类。当你定位到需要修复或增强的类/方法,就已经完工了一半。

3.2 能够分析变更的影响

当你在完成必要的修改或增强工作后,最重要的就是要确认你的修改没有破坏代码的其他部分。你要用你的java技术及对其他框架的理解找出变更可能影响的部分。下面两个简单的例子详细描述了最后提及的情况:

  •  当类A的equals()方法变更后,调用保存A实例的List的contains()方法时就会受到影响。若Java知识不够,就很难考虑到这样的影响。
  •  在web项目中,我们假设“user id”保存在session中。新加入的程序员可能在“user id”中加入一些信息来修复bug,但是却不知道那会影响到 与“user id”关联的用例。

因此,既要深入了解Java语言,又要深入了解你在应用中使用的框架,这样才能分析出一个改变的影响。

当你提高了如上两个技能,尽管你对项目不是非常了解,但大部分的维护任务会变得简单很多。如果你想要修复一个bug,就会定位并修复这个bug,并且保证变更不会破坏项目的其他部分。如果你想要增强或加入特性,基本上你只需要模仿现有的特性,使用类似的设计。

在一个在线银行项目中,为什么“查看账户摘要”和“查看交易历史”的设计要有巨大的差别呢?如果你理解了“查看账户摘要”的设计,完全可以模仿开发出“查看交易历史”的功能。

就修复bug和增强来说,你不必完全理解所有2000个类的工作内容和代码驱动系统运行的原理。只要有上面的技能,你就能很快定位需要修改的代码,使用良好的java和框架技能修复,保证变更不会破坏项目的其他部分,然后交付,尽管你可能只知道一小部分项目的设计。

4. 使用工具找到所需变更内容以及变更产生的影响

继续我们尽快交付的主题,你应该寻找工具作为辅助,只需要对项目又很少理解,就能帮助你尽快实施交付。

4.1 迅速发现所需变更内容的工具

无论是修复bug还是增强系统,首先你都要找到该用例调用且需要修改的类及方法。基本上有两种方式理解用例的工作方式,静态代码分析和运行时分析。

源码分析统计会扫描所有代码并且展现类之间的关系。市场上有很多工具。比如:Architexa、AgileJ、UModel、Poseidon等。

所有静态代码分析工具的缺点在于,它们无法确切展现 用例中类或方法的运行时调用情况。因此Java新加入了一些特性,如回调机制(callback patterns)。比方说,静态分析工具无法推断出当前页面提交按钮被点击时,会调用哪个Servlet。

运行时分析工具能够展现类和方法在用例运行时的状态。这样的工具包括:MaintainJ、Diver、jSonde、Java Call Tracer等。这些工具可以捕获运行时的堆栈状态,并以此为用例生成序列图和类图。

序列图会展现该用例在运行时所有调用的方法。如果你在修复bug,那么这个bug很可能就是这些被调用的方法之一。

如果你在增强已有功能,可能是新增验证,修改DAO等,那么就可以利用序列图理解调用流程然后再修改。

如果你在新增功能,那么就可以找到一些相似的特性,利用序列图理解调用流程,然后模仿开发新功能。

要仔细地挑选运行时分析工具。信息过多是这类工具的主要问题。选择一些工具,能够提供简单的信息,过滤掉无效信息,并能够方便的查看各种视图。

4.2 发现变更产生影响的工具

若单元测试有效,你就可以通过运行单元测试发现变更有没有破坏其他测试用例。有效维护并且覆盖大型企业应用的单元测试还是比较少的。下面有一些针对该情况的工具。

在此,仍然是有两种技术——静态代码分析和运行时分析——可以使用。市场中有很多静态代码分析工具可用。如:Lattix、Structure101、Coverity、nWire和IntelliJ's DSM。

对于变更后的类,上述工具均可识别对该类存在依赖的类的集合。开发者需要根据这些信息“猜测”可能产生影响的用例,因为这些工具无法展示运行时类之间的调用关系。

市场上可以用于运行时影响分析的工具并不多,可能只有MaintainJ。MaintainJ先会捕获在用例中调用的所有类和方法。当所有用例的上述信息都被捕获之后,就很容易发现类的变更对用例的影响。MaintainJ能够有效工作的前提条件就是项目的所有用例都应当先运行一遍,以便能够获得运行时的依赖关系。

总之,目前你在迅速准确分析变更影响方面,还是可以从工具中获得有限的帮助。首先根据需要实施一些影响分析,然后根据自己或小组其他高级成员评审来判断变更的影响。你可能需要使用上述工具对你的判断进行反复确认。

5. 对上述内容的两个忠告

5.1 不要降低代码质量

为了快速交付,可以不全盘理解架构,但绝不能以降低代码质量为条件。下面是一些你可能因为只考虑快速交付而引发的代码质量问题。

因为修改代码涉及到很多的依赖关系,所以新增代码相对而言风险较小。例如,有五个用例都调用了某个方法。为了改进某个用例,你需要修改这个方法的实现。最简单的做法就是复制这个方法,重命名,然后在改进的用例中调用新方法。千万不要这么做。代码冗余绝对是非常有害的。你要尝试对方法进行包装或者重写,甚至是直接修改,然后重新测试所有用例,通常停下来想一想,然后亲手去实施,是一种不错的方式。

另一个例子是将“private”方法改为“public”,让别的类也可以调用。尽量不要将非必须的部分暴露出来。假如是为了更好的设计而需要重构,那么就应当着手去做。

大部分应用都有确定的结构和模式来实施。修复或增强程序时,你要确保不会偏离这样的模式。如果对规约不确定,那么就请其他高级开发者来审核你的变更。如果你必须做一些违背规约的动作,那么就尽量放置于规模较小的类中(一个200行代码的类中的私有函数应当不会影响应用的整体设计)

5.2 不要停止深入理解项目架构

按照文章列出的方式,假设你能够在对项目了解较少的情况下进行交付,并持续这样下去,可能就会停止对项目架构的深入了解。这从长远角度来说对你的职业生涯没有帮助。当你的经验增加时,就会承担比较大的模块任务。如构建一个完整的新特性,或者修改项目的一些基础设计等较大的改进。当能够做这些改进时,你对项目的整体架构应该相当了解。文中列举的方法只是让你在最短的时间内提升自己,而不是阻止你完整理解整个项目。

6. 结论

整篇文章的重点在于,对项目进行必要了解,然后进行快速交付。你可以在不降低代码质量的前提下做到这一点。

如果要修复bug,那么迅速定位并修复。可以在必要的时候使用运行时分析工具。如果要新增特性,那么就可以寻找类似特性,理解流程(在必要的时候使用工具)并编写。

或许这些听起来很简单,但是实用吗?当然。前提是你有良好的java技术,以及对框架足够了解,然后才能先修改代码,再分析变更所产生的影响。分析变更所产生的影响比实施变需要更多技巧。你可能需要高级开发人员协助你分析变更影响。

大约有50%的IT可操作预算用于简单的bug修复和功能增强。文中的建议对于在维护活动中节省经费应当还是很有帮助的。

作者Choudary Kothapalli 也是MaintainJ项目的创立者。

关于作者

Choudary Kothapalli 是  MaintainJ Inc.创始人。该公司提供的工具用于在维护大型Java项目时节省开支。作者在开发和维护企业级Java应用方面已经有15年的经验,并且具有Sun认证的企业架构师与Java开发者资格。他目前和妻子以及2个儿子居住在加拿大多伦多。

关于译者

陈晨, 长期从事互联网信息收集分析领域架构研究。对海量数据处理,NoSQL等处理运用有丰富经验,关注过程方法及其自动化。他的新浪微博:一酌散千忧


感谢侯伯薇对本文的审校。

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很实在 by Yang Yang

只有亲身经历了大项目,才会知道同样的技术市面上产品那么多;但绝大多数都是玩具。才会知道开源的软件,好的也不是没有;不过99%以上都是垃圾。

翻译错误 by Yang Yang

4.1 迅速发现所需变更内容的工具
4.2 迅速发现所需变更内容的工具

你没发现这两个标题一模一样么?
4.1 Tools to quickly find what to change
4.2 Tools to find the impact of a change

一个是发现应该改变什么?一个是发现该改变的影响。

中肯之言 by 东喆 王

新人加入大型项目软件团队,不管你有多少工作经验,尽快融入拿出成绩才是关键,这个时期也是最痛苦的时候。文章说的很中肯,很直接。方法都是好方法,值得推荐。

:) by 童 凡

文章很适合我,有收获

实在。加点补充。 by 曹 力文

1、需要一点预先的知识,比如对于一些框架的认识、分层模型的认识。
2、最主要还是有文档,有人教,有规律可循。自己找类,找死你。

拿出成绩给老板看,这个还是你在的目的的。嘿嘿

Re: 翻译错误 by 侯 伯薇

感谢指出,已经修改,:)

这个...... by 罗 青

说的太朴素平凡了一点。

Re: 这个...... by 苏 龙

真理都是朴素平凡的,不是吗? :)

真知灼见 by Chen Atom

如果早一年看到这篇文章,就不会走弯路了。
没有必要一开始就要了解全局,复杂度过大容易带来挫败感;
及早提交bugfix,能够增强自信和信任感。

都是老生常谈的话题了 by Zhou Sefler

算是作者根据自己经验的一些忠告吧,也不知道换个环境能不能适合。

Re: 很实在 by yan lv

这个说的有点偏激

说的很对 by Zhang Gavin

对此很有体会

很高兴看到大牛们说自己的心得 by liu Mengfei

很高兴看到大牛们说自己的心得。
这样软件行业的后背更会坚信这条道路不是那么的孤单。
做开发思路清晰是主要。照着葫芦画瓢必要时候还得这么做。

很好, by 修 己

现在我就遇到这样问题,不错,有思路了!很好!

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