Перейти к основному содержимому

4.02. Рефакторинг и его приёмы

ОБЯЗАТЕЛЬНОДЛЯ НОВИЧКОВНЕ ДЛЯ НОВИЧКОВВ РАЗРАБОТКЕ

Разработчику Аналитику Тестировщику
Архитектору Инженеру

Рефакторинг и его приёмы​

Рефакторинг — это дисциплинированная практика постепенного изменения внутренней структуры программного кода с сохранением его внешнего поведения. Это серия небольших, контролируемых преобразований, каждое из которых не нарушает корректность работы программы. Объединённые вместе, такие преобразования приводят к значительному улучшению архитектуры, читаемости и сопровождаемости кодовой базы.

Основная цель рефакторинга — снизить когнитивную нагрузку при работе с кодом. Человеку проще понимать, анализировать и изменять структуру, в которой каждая часть отвечает за одну задачу, связи между компонентами прозрачны, а имена и структуры отражают предметную область. Рефакторинг помогает превратить код из технического артефакта в средство коммуникации между разработчиками — сегодняшними и будущими.

Важно подчеркнуть: рефакторинг не заменяет проектирование, он дополняет его. Даже при тщательном изначальном проектировании требования эволюционируют, новые знания о предметной области появляются постепенно, и структура кода должна адаптироваться к этим изменениям. Рефакторинг — это механизм такой адаптации.

Итеративная природа рефакторинга​

Рефакторинг встроен в повседневный цикл разработки: в момент написания нового кода, при исправлении ошибок, при подготовке к внесению изменений. Каждый этап рефакторинга состоит из трёх компонентов:

  1. Выявление признака ухудшения структуры — «запаха кода»: дублирование, избыточная длина метода, запутанная логика условий, тесная связанность компонентов, неочевидные имена.
  2. Выбор соответствующего приёма рефакторинга, который устраняет этот признак.
  3. Выполнение преобразования малыми шагами, с немедленной проверкой корректности после каждого шага — с помощью автоматических тестов, компиляции, статического анализа или ручной проверки.

Безопасность рефакторинга обеспечивается именно этой пошаговой природой. Каждое изменение настолько мало, что его результат легко проверить. Если после шага поведение программы изменилось — ошибка локализуется в пределах одного действия, а не в сотнях строк нового кода. Автоматизированные тесты, особенно модульные, являются ключевым инструментом: они дают разработчику уверенность, что изменения не повредили существующую логику.

Проблема возникает, когда рефакторинг не поддерживается тестами. В таких случаях каждое преобразование сопряжено с риском внесения регрессионных ошибок — нарушений ранее работавшего поведения. Без тестов разработчик вынужден полагаться на ручную проверку, что быстро становится невозможно по мере роста объёма кода. Поэтому введение покрытия тестами часто становится первым этапом рефакторинга унаследованного кода.

Почему рефакторинг игнорируется в управленческой практике​

Менеджмент программных проектов традиционно ориентирован на измеримые результаты: количество реализованных функций, сроки выпуска, количество исправленных ошибок. Рефакторинг не производит новых функций, не устраняет видимых для пользователя дефектов и не ускоряет непосредственно выпуск версии. Его эффект проявляется косвенно — в снижении скорости накопления технического долга, в сокращении времени на исправление ошибок, в повышении скорости внедрения новых требований.

Этот разрыв восприятия приводит к тому, что рефакторинг часто откладывается «до лучших времён». Но технический долг, как и финансовый, растёт со временем. Чем дольше откладывается улучшение структуры, тем выше стоимость будущих изменений. Код теряет гибкость, команда тратит всё больше времени на понимание и сопровождение, а не на развитие продукта. Ситуация усугубляется, если команда работает под жёсткими сроками: отсутствие рефакторинга приводит к ускоренному накоплению дефектов и снижению предсказуемости разработки, что в свою очередь вызывает ещё большее давление со стороны управления.

Рациональная стратегия — интегрировать рефакторинг в ежедневную работу как неотъемлемую часть цикла разработки, а не как отдельную фазу. Это позволяет поддерживать кодовую базу в состоянии, пригодном для долгосрочной эволюции.

Приёмы рефакторинга​

Рефакторинг — набор стандартизированных преобразований, каждый из которых имеет чёткое название, описание, условия применимости и пошаговую инструкцию. Знание этих приёмов позволяет разработчику действовать осознанно, не полагаясь на интуицию.

Методы и функции​

Метод — это единица логики. Её читаемость и сфера ответственности напрямую влияют на восприятие кода в целом.

  • Извлечение метода — выделение фрагмента кода в отдельную функцию с понятным именем. Этот приём устраняет дублирование, повышает уровень абстракции и упрощает понимание исходного метода: вместо чтения десяти строк логики достаточно прочитать имя нового метода и решить, нужно ли углубляться в детали. Имя метода должно отражать намерение, а не реализацию.

  • Инлайнинг метода — объединение тела метода с местом его вызова. Применяется, когда метод стал избыточным: он короткий, вызывается один раз, его имя не добавляет смысла по сравнению с телом, или он существует только для обхода ограничений языка (например, временного объявления переменной). Инлайнинг упрощает стек вызовов и устраняет ненужный уровень вложенности.

  • Переименование — изменение имени переменной, параметра, метода или класса на более точное и выразительное. Это один из самых мощных приёмов. Точное имя снижает необходимость в комментариях, делает логику самоочевидной. Переименование требует глобального поиска и замены, поэтому важно использовать средства IDE, гарантирующие атомарность операции.

  • Изменение сигнатуры метода — добавление, удаление или переименование параметров, изменение их порядка или типа. Выполняется с учётом всех мест вызова. Часто сопровождается введением параметрических объектов (см. ниже) для упрощения интерфейсов.

  • Упрощение условных выражений — серия приёмов, направленных на повышение прозрачности логики ветвления. К ним относятся:
    — Декомпозиция условий — выделение сложных булевых выражений в отдельные предикатные методы с говорящими именами.
    — Объединение условных операторов — слияние нескольких if с одинаковой веткой then в один.
    — Замена условного оператора полиморфизмом — перенос вариантов поведения в иерархию классов, где выбор реализации осуществляется через диспетчеризацию, а не через условную логику в одном месте.
    — Переворот условий — перестановка веток if–else так, чтобы наиболее частый или простой случай обрабатывался первым, а сложная логика оказывалась в конце или выносилась в отдельный метод.

Эти преобразования делают логику корректной и понятной даже при первом чтении.

Изменения на уровне данных​

Данные — основа любой программы. Их представление влияет на ясность логики и устойчивость к ошибкам. Рефакторинг на этом уровне направлен на усиление семантики и контроль целостности.

  • Инкапсуляция поля — преобразование публичного или защищённого поля в приватное с предоставлением контролируемых методов доступа (getter/setter) или, предпочтительно, методов, выражающих предметную операцию. Прямой доступ к данным ослабляет инкапсуляцию: любой код может изменить состояние объекта произвольным образом, что затрудняет отслеживание причин изменений и усложняет введение проверок или логирования. Инкапсуляция позволяет централизовать логику изменения состояния, гарантировать соблюдение инвариантов и упрощает последующие изменения внутреннего представления без влияния на клиентский код.

  • Замена «магического числа» именованной константой — выделение числовых или строковых литералов в константы с содержательными именами. Число 3600 в коде не сообщает читателю, что это количество секунд в часе; константа SECONDS_PER_HOUR делает намерение очевидным. Это устраняет риск ошибок при повторном использовании (например, опечатка 360 вместо 3600), упрощает изменение значения в одном месте и повышает сопровождаемость.

  • Введение параметрического объекта — замена группы связанных параметров метода одним объектом, объединяющим эти данные. Когда метод принимает три и более параметра, относящихся к одной концепции (например, startDate, endDate, timezone), их группировка в объект TimeRange или Period улучшает читаемость вызова, уменьшает риск перестановки аргументов, упрощает добавление новых параметров и позволяет перенести в объект методы, работающие с этими данными. Это также создаёт основу для дальнейшего развития модели предметной области.

Эти приёмы превращают «сырые» данные в осмысленные сущности с чётко определённым поведением и ограничениями.

Изменения на уровне объектов и классов​

Классы и интерфейсы — строительные блоки объектно-ориентированного дизайна. Их структура должна отражать разделение обязанностей и взаимодействия в предметной области.

  • Выделение класса — извлечение группы связанных полей и методов из существующего класса в новый, самостоятельный. Применяется, когда исходный класс растёт в размерах, берёт на себя несколько ответственностей или содержит логически обособленную подсистему (например, расчёт налогов внутри класса Order). Новый класс получает имя, соответствующее его роли, и упрощает понимание обоих компонентов.

  • Выделение интерфейса — создание интерфейса, описывающего подмножество публичного поведения класса. Позволяет отделить контракт от реализации, упрощает подстановку альтернативных реализаций (включая тестовые заглушки), снижает связанность и поддерживает принцип инверсии зависимостей.

  • Подъём и спуск членов — перенос поля или метода по иерархии наследования. Подъём в родительский класс выполняется, когда одинаковая реализация встречается в нескольких потомках — это устраняет дублирование. Спуск в конкретный потомок применяется, когда реализация применима только к одному классу, а её наличие в родителе вводит в заблуждение или нарушает контракт.

  • Замена наследования делегированием — преобразование иерархии, построенной на наследовании, в композицию, где один объект делегирует часть работы другому. Наследование связывает классы жёстко: подкласс наследует всё поведение суперкласса, включая нежелательные детали реализации. Композиция даёт гибкость: поведение можно комбинировать динамически, заменять реализации без изменения иерархии и избегать проблем, связанных с множественным наследованием или хрупким базовым классом. Делегирование делает зависимости явными и управляемыми.

Эти действия помогают выстроить иерархию, в которой каждый класс отвечает за одну чётко определённую задачу, а взаимодействие между ними остаётся предсказуемым.

Управление организацией кода​

Крупные системы требуют структуры не только внутри классов, но и на уровне файлов, модулей и подсистем. Порядок в файловой системе и пространствах имён напрямую влияет на скорость ориентации и снижает вероятность конфликтов при параллельной разработке.

  • Перемещение класса или метода между файлами и пространствами имён — реорганизация кода в соответствии с принципами согласованности и близости. Классы, тесно связанные по смыслу, размещаются в одном файле или соседних файлах в одной директории. Пространства имён отражают архитектурные слои (например, Domain, Application, Infrastructure) или функциональные области (например, Billing, Reporting). Это упрощает поиск кода, облегчает рефакторинг границ подсистем и снижает вероятность случайных зависимостей.

  • Подъём повторяющегося кода — выделение общей логики в родительский класс, базовый класс или утилитарный модуль/статический класс. Важно различать одинаковый и похожий код: одинаковый поднимается напрямую; похожий требует параметризации или применения шаблона проектирования. Утилитарные модули применяются для чисто процедурной логики без состояния (например, валидация строк, математические преобразования), но их чрезмерное использование может привести к процедурному стилю в объектно-ориентированной системе.

  • Разделение кода по файлам и подсистемам — декомпозиция монолитного файла или модуля на части, каждая из которых отвечает за отдельную подфункцию. Критерии разделения: ответственность, частота изменений, команда-владелец. Разделение на подсистемы и пакеты позволяет вводить чёткие границы интерфейсов, управлять зависимостями и упрощает тестирование отдельных компонентов.

Хорошая организация кода делает проект воспринимаемым как карту: разработчик быстро находит нужный участок, не изучая всю территорию целиком.

Работа со сложностью​

Сложность программных систем неизбежна, но её можно локализовать и управлять ею. Рефакторинг предлагает инструменты для этого.

  • Выявление и устранение «жадных» функций и классов — обнаружение компонентов, нарушающих принцип единственной ответственности (SRP). «Жадный» метод содержит логику из нескольких уровней абстракции или решает несколько независимых задач. «Жадный» класс управляет данными, логикой расчётов, сохранением и отображением одновременно. Такие компоненты рефакторятся путём извлечения подзадач в отдельные методы, классы или модули до тех пор, пока каждый элемент не будет отвечать за одну осмысленную функцию.

  • Применение Закона Деметры — ограничение цепочек вызовов методов. Класс взаимодействует только с непосредственными зависимостями: параметрами своих методов, своими полями, объектами, созданными внутри метода, и глобальными объектами с гарантированной доступностью. Вызов a.getB().getC().doSomething() нарушает этот закон: текущий класс зависит от структуры не только A, но и B, и C. Рефакторинг вводит промежуточные методы (a.doSomethingViaBAndC()) или делегирует операцию объекту, ближе стоящему к данным. Это снижает связанность и повышает устойчивость к изменениям в глубине иерархии.

  • Управление синхронностью и асинхронностью — явное разделение синхронных и асинхронных участков кода. Асинхронные операции выделяются в отдельные методы с чётким именем (например, с суффиксом Async), их результаты обрабатываются через обработчики или в асинхронных блоках. Смешение стилей (например, блокирующий вызов внутри асинхронного потока) ведёт к взаимным блокировкам, потере производительности и неочевидным ошибкам. Рефакторинг обеспечивает согласованность модели выполнения по всей цепочке вызовов.

Эти приёмы не устраняют предметную сложность, но предотвращают добавление случайной сложности — той, что возникает из-за неудачной структуры кода.

Удаление «мёртвого» и дублирующего кода​

Дублирование кода — один из самых разрушительных факторов. Оно увеличивает объём системы, затрудняет внесение изменений (требуется править в нескольких местах), повышает риск расхождений и снижает доверие к кодовой базе.

Дублирование обнаруживается с помощью статических анализаторов, поиска по шаблонам или при ручном чтении. После обнаружения применяется один из следующих подходов:

— Если фрагменты идентичны — они объединяются в один метод или класс.
— Если фрагменты похожи — проводится параметризация (введение параметров, шаблонных типов, стратегий) до достижения общей формы.
— Если дублирование возникло из-за нарушения границ ответственности — выполняется рефакторинг архитектуры (выделение класса, введение интерфейса), чтобы логика оказалась в правильном месте.

«Мёртвый» код — методы, классы, ветви условий, которые больше не вызываются. Его наличие вводит в заблуждение, увеличивает время сборки и анализа, мешает поиску актуальной информации. Удаление «мёртвого» кода — обязательный этап рефакторинга. Современные системы контроля версий позволяют восстановить любой удалённый фрагмент, поэтому хранение неиспользуемого кода «на всякий случай» неоправданно.

Работа с унаследованным кодом​

Унаследованный код — это код без достаточного покрытия тестами. В такой среде прямой рефакторинг рискован. Существуют проверенные стратегии, позволяющие постепенно вносить улучшения, минимизируя риски.

  • Обволакивание (wrapping) — создание нового интерфейса поверх существующего компонента без изменения его внутренностей. Новый интерфейс соответствует современным требованиям к дизайну, а старый код вызывается через адаптер. Со временем клиенты переключаются на новый интерфейс, и старый компонент становится кандидатом на полную замену.

  • Точечные правки — минимальные изменения, направленные исключительно на улучшение локальной читаемости: переименование переменных, извлечение констант, выделение коротких методов с сохранением поведения. Такие правки требуют только базовой проверки и не затрагивают глобальную структуру.

  • Создание шунтов для тестирования — внедрение точек расширения (например, через параметризацию зависимостей или введение интерфейсов на границах подсистем) с целью изоляции фрагмента кода для написания модульных тестов. После появления тестового покрытия становится возможен полноценный рефакторинг этого фрагмента.

Долгосрочная стратегия работы с унаследованным кодом — постепенное увеличение покрытия тестами, начиная с критически важных участков, и последующее применение стандартных приёмов рефакторинга по мере накопления уверенности.

Рефакторинг — это профессия в профессии. Он требует внимательности, дисциплины и глубокого понимания как технических, так и коммуникативных аспектов разработки. Код, прошедший систематический рефакторинг, остаётся живым: он продолжает развиваться вместе с требованиями, не превращаясь в источник постоянного стресса для команды. Эта глава призвана дать не просто набор рецептов, а основу для формирования мышления, ориентированного на поддержание здоровой кодовой базы на протяжении всего жизненного цикла проекта.

Интеграция рефакторинга в жизненный цикл разработки​

Рефакторинг становится устойчивой практикой только тогда, когда он встроен в повседневные ритуалы команды, а не рассматривается как отдельная задача или «техническое обслуживание по выходным». Ниже перечислены ключевые точки интеграции.

Рефакторинг при написании нового кода («рефакторинг в два прохода»)​

Метод, предложенный Кентом Беком, предполагает разделение работы над задачей на две фазы:

  1. Первый проход — реализация функциональности в рабочем виде, без излишней оптимизации структуры. Цель — получить корректный результат, проверить гипотезу, убедиться, что логика верна.
  2. Второй проход — рефакторинг только что написанного кода: выделение методов, улучшение имён, упрощение условий, удаление дублей.

Такой подход снижает когнитивную нагрузку: разработчик сначала сосредоточен на что, затем — на как. Он не пытается одновременно решить предметную задачу и выстроить идеальную архитектуру, что часто приводит к параличу.

Рефакторинг при исправлении ошибок​

Каждое исправление дефекта — возможность улучшить код в зоне ошибки. Прежде чем вносить исправление, разработчик:
— проверяет, не является ли ошибка следствием плохой структуры (например, дублированной логики, неинкапсулированного состояния);
— проводит локальный рефакторинг: переименовывает неочевидные переменные, выделяет сложное условие в метод, устраняет временную связность;
— вносит исправление в уже улучшенный код.

Этот подход превращает исправление ошибок из рутинной операции в вклад в долгосрочное качество.

Рефакторинг при подготовке к расширению функциональности​

Перед добавлением новой функции проводится анализ: какие части кода будут затронуты, насколько удобна их текущая структура для внесения изменений. Если выявляются препятствия — например, логика расчёта размазана по трём классам, а новое правило должно влиять на все три, — выполняется предварительный рефакторинг: код перестраивается так, чтобы точка расширения стала очевидной и локальной. Это сокращает время реализации новой функции и снижает риск регрессии.

Регулярные сессии коллективного рефакторинга​

Некоторые команды выделяют регулярное время — например, один час в неделю — на совместный анализ и улучшение кодовой базы. Такие сессии:
— проводятся не по авральному принципу, а по плану (например, по результатам анализа статических метрик или отзывов от QA);
— включают чтение кода вслух, обсуждение альтернативных решений, демонстрацию приёмов рефакторинга;
— фиксируют результаты в виде малых, независимых коммитов.

Это способ распространения опыта внутри команды и выравнивания стандартов без формальных инструкций.

Контроль качества при рефакторинге​

Успешный рефакторинг невозможен без объективных критериев оценки его результата. Ниже приведены методы, позволяющие убедиться, что преобразования приносят пользу, а не вносят скрытые проблемы.

Метрики читаемости и сложности​

Статические анализаторы кода (SonarQube, NDepend, ESLint с плагинами, Pylint, Checkstyle) предоставляют количественные оценки:
— Цикломатическая сложность метода — количество линейно независимых путей выполнения. Значения выше 10–15 указывают на необходимость декомпозиции.
— Глубина вложенности — количество уровней if/for/try внутри метода. Глубина более трёх затрудняет отслеживание состояния.
— Число строк в методе/классе — эмпирический, но действенный индикатор. Методы длиной более 20–30 строк и классы более 200–300 строк требуют внимания.
— Плотность комментариев — высокий процент комментариев по отношению к коду может сигнализировать о недостаточной ясности имён и структуры (комментарии не заменяют хороший код).

Важно отслеживать динамику метрик: даже небольшое, но устойчивое улучшение по нескольким показателям свидетельствует о здоровой практике.

Тестовое покрытие и мутационное тестирование​

Полное покрытие модульными тестами — необходимое условие безопасного рефакторинга. Однако покрытие по строкам или ветвям не гарантирует, что тесты действительно проверяют логику.
Мутационное тестирование — метод, при котором в код вносятся искусственные, небольшие изменения (мутации: замена > на >=, инверсия условия, удаление строки), и проверяется, обнаружат ли тесты эти изменения. Если мутация «выживает» (тесты проходят), значит, покрытие недостаточно качественное. Мутационное тестирование помогает выявить слепые зоны в тестах перед началом рефакторинга.

Code review с фокусом на структуру​

Ревью кода часто сводится к проверке функциональности и стиля. Для поддержки рефакторинга вводится отдельный тип ревью — структурный аудит, где проверяющий задаёт вопросы:
— Какова ответственность этого класса?
— Можно ли понять намерение метода по его имени без чтения тела?
— Где ещё встречается похожая логика?
— Какие зависимости использует этот компонент, и насколько они необходимы?

Такое ревью стимулирует разработчика думать на уровне дизайна, а не только на уровне синтаксиса.

Откатываемость изменений​

Каждое преобразование при рефакторинге должно быть оформлено как атомарный коммит с понятным сообщением вида «Извлечение метода validateEmail в класс User». Это позволяет:
— быстро откатить конкретное изменение при обнаружении регрессии;
— использовать git bisect для локализации ошибки;
— демонстрировать пошаговую эволюцию кода при обучении.

Отсутствие такой дисциплины превращает рефакторинг в «чёрный ящик», где сложно отличить полезное изменение от ошибки.

Рефакторинг как культура​

Технические приёмы — лишь инструмент. Их эффективность определяется средой, в которой они применяются. Культура, поддерживающая рефакторинг, характеризуется следующими признаками:

— Общее понимание ценности чистого кода — все участники процесса (разработчики, тестировщики, аналитики, менеджеры) признают, что поддерживаемость — часть качества продукта наравне с функциональностью и производительностью.
— Отсутствие наказания за «замедление» — время, потраченное на рефакторинг, считается инвестицией, а не потерей. Менеджмент оценивает команду по устойчивой скорости доставки, а не по краткосрочным всплескам активности.
— Поощрение инициативы — разработчику не требуется разрешения на локальный рефакторинг при выполнении задачи; наоборот, это ожидается как часть профессиональной ответственности.
— Документирование решений — ключевые архитектурные изменения фиксируются в виде ADR (Architectural Decision Records), что позволяет новым участникам понять почему код устроен именно так, а не иначе.

В такой среде рефакторинг перестаёт быть героическим подвигом отдельных энтузиастов и становится рутиной — такой же естественной, как компиляция кода или запуск тестов.