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內容背景

軟件重構是指在不改變軟件功能和外部可見性的情況下，為了改善軟件的結構，提高清晰性、可擴展性和可重用性而對軟件進行的改造。簡而言之，重構就是改進已經寫好的軟件的設計。在敏捷開發方法學中，重構常常是軟件開發循環的一部分，開發者通過增加新的測試和功能，或者重構代碼來改善內部的一致性和清晰性。重構也是代碼維護中的一部分，既不修正錯誤，又不增加新的功能性，而是用于提高代碼的可讀性或者改變代碼的結構和設計，使其在將來更容易被維護。特別是，在現有的程序的結構下，給一個程序增加一個新的行為會非常困難，因此開發人員可能先重構這部分代碼，使加入新的行為變得容易。

培訓對象

注重實效的各類軟件研發中心的負責人、設計師、架構師、項目經理、技術總監、質量部門經理、開發工程師等。

代碼重構設計重構軟件腐爛監控重構管理

開發工程師精通了解了解了解

設計師精通精通了解了解

架構師精通精通精通精通

數據庫工程師了解了解//

質量管理//精通精通

管理者//監控了解

培訓特色

本課程注重實戰,采用案例貫穿方式完成實踐，針對項目過程中技術人員常遇到的誤區進行匯總、研討，以程序員的編程思維為前提，通過大量的真實案例，詳細地介紹了重構需要注意的要點以及難點，這些全部都是講師十幾年經驗的沉淀及總結。

本課程內容理論性與實踐性都較強，采取講課、討論、實踐三者結合的方式，1/3時間講解核心思想，1/3時間動手重構實踐，1/3點評分析總結，形成一整套解決問題的方法。

培訓要點

軟件重構面臨的背景都是相似的，程序員們為了快速完成需求和上線而寫出了最基本的代碼。然后在功能的不斷擴充過程中，以打補丁的方式對代碼進行擴充，中間還會面臨著開發人員的變更和離職。逐漸地，代碼就會變得越來越臃腫，漸漸地變得難以維護。

糟糕的軟件代碼會帶來開發效率的降低，在糟糕架構下加入新功能，會大大影響新功能的代碼質量，開發和調試時間都會成倍增加；其次是故障率的提升，在質量低下的代碼中，總是容易隱藏著很多不易發現的坑，這些都會成為故障的隱患；同時，架構也會使得需求的完成大打折扣，使得設計好的目標，因為架構限制或者性能等原因，只能完成80%甚至更低。

隨著不同產品的推出，不同客戶、不同版本的發布，需要維護的遺留代碼越來越多，重構也就在所難免。不僅如此，所有的軟件系統，經過一段時間的維護，都會逐漸變成遺留系統，并且都遭遇了緩慢而不可抗拒的腐化。因此，軟件開發人員不得不面對既有系統的混亂代碼。

本課程首先深入剖析軟件質量下降的根源，提出重構是軟件變更中保持高質量的必然，講解如何運用“兩頂帽子”的方式應對變更，拒絕腐化。站在實戰的角度講解高質量軟件設計的“小步快跑”過程。接著，用真實案例講解已經代碼腐化的遺留系統是如何通過“軟件重構七步曲”，由簡入深、循序漸進地重構一個大系統。最后，以重構的角度進行實戰，講解軟件如何在不斷變更的過程中，運用設計模式來降低耦合，保持軟件設計質量不退化。

培訓內容

授課內容

第一部分 為什么軟件需要及時重構

第一單元

剖析軟件質量不斷下降的根源質量不斷下降的表現：

1.程序代碼越來越亂

2.軟件維護成本越來越高

3.軟件變更越來越困難

4.無法進行新技術的改造

以往采取的措施：

1.頭痛醫頭，腳痛醫腳

2.拋棄掉重新編寫

3.因擔心未來變化而做的過度設計

帶來的問題

1.團隊成員越來越多但效率卻越來越低

2.測試變得越來越困難而任務繁重

3.軟件系統越來越笨重而不適應未來變化

分析與反思

案例分析：一個遺留系統的演化過程

1.起初的設計

2.隨后的變更

3.質量不斷下降的過程

軟件質量下降的根源：

1.軟件總是因變更而變得越來越復雜

2.軟件結構已經不再適應復雜的軟件需求

3.必須要調整軟件結構以適應新的軟件需求

軟件是因需求變更而質量下降嗎？

案例分析：推演軟件變更的設計過程

應對軟件變更的最佳方式：兩頂帽子

1.重構原有代碼以適應新的需求

2.實現新的需求

案例：演示兩頂帽子的設計過程

第二單元

高質量的軟件設計過程以往軟件設計的過程：

1.演示以往軟件設計的過程

2.剖析以往軟件設計的問題與風險

小步快跑模式的開發過程：

1.用最快的速度開發一個最核心的功能

2.讓第一個版本運行起來并可以驗證

3.在第一個版本的基礎上不斷添加功能：

a.每次只添加一個很簡單、很單一的功能

b.每次以兩頂帽子的方式添加新功能

c.運行、調試與驗證

d.重復這個過程添加下一個功能

4.復雜的系統就是由一次次正確開發的不斷積累而成

案例：演示小步快跑的開發過程

小步快跑解決的問題：

1.復雜功能有效地解耦

2.代碼編寫總是可測試與驗證

3.簡化設計與思考的復雜度

4.適時重構以避免軟件退化

案例：數據推送程序的設計過程

第二部分 如何進行軟件重構

第三單元

何為重構軟件重構的概念

1.重構是一系列代碼的等量變換

案例：一個Hello World重構過程

2.重構的保險索：自動化測試

案例：Hello World的自動化測試過程

3.軟件修改的四種動機——重構的價值

4.一個真實的謊言——重構的誤區

5.重構的主要方法與技巧

案例分析：重構一個大型遺留系統

1.重構第一步：分解大函數

超級大函數及其危害

案例：演示大函數產生的過程

案例：演示抽取方法操作步驟

實踐抽取方法會遇到的問題和解決方案

2.重構第二步：拆分大對象

超級大對象及其危害

案例：演示超級大對象的產生過程

案例：演示抽取類的操作步驟

講解單一職責設計原則

案例：演示“分久必合，合久必分”的重構過程

3.重構第三步：提高復用率

講解順序編程及其危害

“不要重復代碼”原則

案例：提高代碼復用的6個方法

案例：演示新增代碼時的代碼復用過程

用靜態檢查工具檢查重復代碼

4.重構第四步：可擴展設計

過度設計 vs. 恰如其分的設計

講解“開放-封閉”的設計原則

案例：講解可擴展設計的4個方法

案例：講解新增代碼的可擴展設計過程

5.重構第五步：降低耦合度

案例：講解接口、實現與工廠模式

案例：講解外部接口解耦與適配器模式

案例：講解繼承泛濫問題與橋接模式

案例：講解方法解耦與策略模式

案例：講解過程解耦與命令模式

案例：講解透明擴展與組合模式、裝飾者模式

6.重構第六步：系統分層

反思軟件架構需要怎樣的分層結構

遺留系統如何擁抱需求變化

遺留系統如何應對技術變革

7.重構第七步：領域驅動設計

領域驅動設計的概念

講解領域模型分析方法

講解原文分析法與領域驅動設計

討論：如何制定重構項目計劃

練習：重構一個小程序并編寫測試腳本

第四單元

關于重構的討論什么時候重構

1.重構是一種習慣

2.重構讓程序可讀

3.重構，才好復用

4.先重構，再擴展

5.緊急任務時的重構

測試的困境

1.重構初期的困局

2.解耦與自動化測試

3.建立自動化測試體系

重構的評價

1.評價軟件質量的指標

2.評價軟件質量的工具

第三部分 運用設計模式實戰軟件重構

第五單元

適配器模式適配器模式的應用

1.適配器模式解決第三方框架帶來的難題

案例：Hibernate適配器的設計

2.適配器模式解決外部接口的設計難題

案例：第三方支付接口的設計

案例：財務數據接口的設計

第六單元

策略模式策略模式的應用

1.案例：工資發放功能設計改進的過程

1）工資發放功能的Java實現

2）工資發放功能的C++實現

2.案例：數據導出功能的設計實現

1）深入理解開放-封閉原則

2）數據導出功能的變更與改進過程

3.案例：財務憑證生成功能的設計過程

1）財務憑證生成功能的初始需求與設計

2）財務憑證生成功能的擴展與分析過程

3）財務憑證生成功能的最終設計

4）深入理解單一職責原則

5）學習“兩頂帽子”的設計方式

練習：財務憑證生成功能的設計與實現

第七單元

工廠模式探討軟件設計中遇到的難題

1.依賴反轉原則的設計難題

2.開放-封閉原則的設計難題

3.探討工廠模式的本質

簡單工廠模式

1.簡單工廠模式的C++實現

2.基于配置的簡單工廠模式

3.剖析簡單工廠如何實現依賴反轉原則

案例：剖析Spring的beanFactory

4.解讀工廠模式對設計的重大意義

5.講解如何創建一個工廠

1）創建工廠的步驟與關鍵點

2）利用Spring框架簡化工廠類的設計

案例：數據導出功能的工廠實現

工廠方法模式

1.工廠方法模式的概念

2.工廠方法模式的應用

案例：SAX框架的工廠類設計

抽象工廠模式

1.抽象工廠模式的概念

抽象工廠模式的實現

案例：標簽庫的設計改進過程

1）最初的標簽庫設計

2）運用簡單工廠的標簽庫設計

3）運用工廠方法的標簽庫設計

4）運用抽象工廠的標簽庫設計

5）最終基于配置的標簽庫設計

第八單元

單例模式和原型模式單例模式的應用

1.單例模式帶來的設計變革

1）充血模型vs.貧血模型

2）探討單例模式與性能問題

2.單例模式改變了很多軟件的設計

原型模式的應用

1.工廠類在提供產品時遇到的設計問題

2.原型模式及其概念

原型模式的設計實現

案例：函數調用的無副作用問題

案例：JavsScript中的原型模式

第九單元

模板方法模式模板方法模式的作用與技巧

案例：一個工廠模板的設計與實現

深入理解不要重復自己原則

1.重復代碼帶來的嚴重后果

2.散彈式修改及其解決思路

3.探討實現代碼復用的難題

4.代碼復用在不同場合采用的方法

5.模板方法模式在代碼復用中的作用

第十單元

裝飾者模式及橋接模式裝飾者模式的應用

案例：多數據源的設計實現

1.多數據源問題的分析設計過程

2.多數據源的設計與實現

案例：商城收銀系統的設計變更過程

1.商城收銀系統期初的設計

2.混合策略的設計與實現

3.多層裝飾者的設計與實現

重新理解里氏替換原則

1.透明的功能擴展

2.里氏替換原則

練習：商場收銀系統的2種設計與實現

橋接模式的應用

案例：員工管理與工資發放的設計

1.員工管理與工資發放帶來的繼承泛濫問題

2.采用橋接模式的設計與實現

案例：查詢支持類的設計

1.查詢支持類遭遇的繼承泛濫問題

2.查詢支持類的解決方案

3.單例模式下查詢支持類的設計

深入體會單一職責原則

范老師

航天信息前首席架構師，暢銷書籍《大話重構》作者，規模化敏捷SPC，軟件架構及重構的客座講師，獨立咨詢顧問。先后參與了數十個國內大型軟件項目，涉及國家財政、軍工、稅務、醫療等領域的大數據建設、風險防控與人工智能研究，互聯網及大數據轉型的實踐者與倡導者

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