程序員,請優(yōu)先提高代碼的可讀性
現(xiàn)在,當有人提及“優(yōu)化”一詞時,他們通常是指“優(yōu)化執(zhí)行時間”,除非他們明確表明要優(yōu)化GPU的內(nèi)存消耗,網(wǎng)絡(luò)流量等等。
了解優(yōu)化對象
當我開始編程時,所擁有的處理器執(zhí)行速度很慢,內(nèi)存空間也非常有限 —— 有時僅以KB衡量。因此,必須合理考慮內(nèi)存的使用和優(yōu)化。
在大學里,我們知道了優(yōu)化的兩個極端情況:
你可以犧牲空間來換取執(zhí)行速度的提升,
或者通過執(zhí)行重復(fù)操作來換取內(nèi)存消耗的優(yōu)化。
如今,沒有人會太在意內(nèi)存的使用(除了demoseners,嵌入式系統(tǒng)工程師,部分手游開發(fā)者),不僅是對于RAM空間,硬盤空間也是。 試想一下僅安裝看門狗就耗費硬盤近25Gb 空間。 此外,我在谷歌瀏覽器選項卡中寫這篇文章時,占用了130Mb的RAM空間。
實際上需要優(yōu)化的對象有很多:
隨著智能手機市場的增長,電量損耗的優(yōu)化備受關(guān)注;
優(yōu)化可讀性可以讓代碼易于閱讀和調(diào)試,從而縮短開發(fā)周期,降低開發(fā)成本;
還有很多優(yōu)化類型,此處不再贅述……
優(yōu)化可讀性——讓代碼更容易閱讀、跟蹤和理解。
你應(yīng)該明白,你在優(yōu)化時難以兼顧各個方面。 例如,當致力于性能優(yōu)化時,你很可能讓應(yīng)用程序內(nèi)存消耗增加,同時代碼可讀性也變差。
為何優(yōu)化可讀性
開發(fā)者大量工作時間并不是在編寫代碼,而是閱讀代碼,調(diào)試代碼,查閱他人提交的開發(fā)文檔,學習新的庫等。
當閱讀代碼時,開發(fā)者實際上是充當代碼解釋器的角色(雖比不上計算機)—— 在他們的頭腦中執(zhí)行代碼,并試圖記住當前執(zhí)行狀態(tài)。 這就是程序員在閱讀代碼過程中被打攪脾氣暴躁的原因。
時間== 金錢
你應(yīng)該意識到一件很最重要的事,是你和你的同事浪費了大量時間。 即使是一個努力工作的開發(fā)者,在做下面的事時仍然浪費了大量時間:
實現(xiàn)一些現(xiàn)在不需要,以后也可能永遠用不到的功能。
做一些沒有實際價值的改進。 例如,花費一周時間優(yōu)化一個函數(shù)的執(zhí)行時間,而該函數(shù)在1小時內(nèi)僅被調(diào)用10ms的時間。
編寫的代碼難以調(diào)試,卻還要試圖從中找出錯誤。
編寫的代碼他人難以理解。 注意,“他人”也可能是短短一周后的你。
上述情況是假設(shè)遇到問題的開發(fā)者經(jīng)驗豐富并且熟知高效算法和簡潔代碼如何書寫,否則要列出的情況要更多。
優(yōu)化可讀性
唐納德·克努特說過一句名言。 我敢打賭你聽過很多次。
“在編程中,過早優(yōu)化是萬惡之源。 ” —— D.Knuth,1974
我遇到很多知道這句話的人,但真正理解這句話的卻很少。 最常見的錯誤理解像這樣:
—為何這么簡單的任務(wù),代碼卻如此復(fù)雜?
—我優(yōu)化了X和Y,因為在將來……
—難道你沒聽說過早的優(yōu)化是萬惡之源嗎?
—當然,但這并不是過早優(yōu)化,我能肯定這樣做程序執(zhí)行效率會更高。
我想這是由于對過早優(yōu)化這個詞沒有明確界定的原因。 這就是這些人一點也不認為他們那么做屬于過早優(yōu)化的原因。 那么,我們該如何界定這個詞呢?
過早優(yōu)化——在工作系統(tǒng)中分析和運行測試前的任何優(yōu)化嘗試。
除可讀性之外任何修改都屬于過早優(yōu)化。 所以,與其說一個人不應(yīng)該做什么,不如說應(yīng)該做什么。 那么,這句引言可以這樣理解:
優(yōu)先提高可讀性。
什么阻礙了開發(fā)者閱讀代碼
好吧,我們一致認為,我們應(yīng)該讓代碼更易于閱讀,這樣可以節(jié)約時間和金錢,對吧?但這究竟意味著什么?
有跡象表明,下面兩個基本方面極大地降低了開發(fā)者閱讀代碼的速度:
代碼晦澀難懂,
代碼難以跟蹤。
代碼艱澀難懂
遺憾的是,人們并不能像軟件解釋器那樣,可以不必理會將兩個數(shù)相加并調(diào)用一個函數(shù)這部分代碼的功能(機械式的編譯)。
為了查找代碼異常的原因,程序員必須理解源程序中編寫的代碼實現(xiàn)了何種功能,編寫的初衷是為了實現(xiàn)何種功能。
什么讓代碼晦澀難懂?
下面情況是對于經(jīng)驗豐富的開發(fā)者而言,這些開發(fā)者熟悉代碼開發(fā)使用的語言和程序中使用的算法(即他們有足夠的知識來理解這段代碼)。
代碼不良。 單個字母的奇怪變量和1000行代碼的冗長函數(shù)。
代碼的格式不正確或不一致。
代碼中包含冗余代碼。
代碼中包含未備注的低層次優(yōu)化。
代碼過于高明。
我將跳過前兩條,因為無論如何你不應(yīng)該閱讀不良代碼。 如果你所在的公司有人編寫了不良代碼,你應(yīng)該糾正它們或者將其廢棄。 當然,你必須為你的整個代碼庫執(zhí)行嚴格的編程規(guī)范。
3. 代碼中包含冗余代碼
亦或所謂的行數(shù)優(yōu)化。 嵌套函數(shù)調(diào)用和條件運算符的長行代碼難以剖析。 當然,你可能會說這種觀點是片面的。 但這些人覺得源程序代碼越短越好,不必考慮可讀性。
4. 未備注地層次優(yōu)化
最初,代碼的可讀性很好,工作也很穩(wěn)定,但有些人決定在某些方面對其進行優(yōu)化。 經(jīng)過認真剖析,這可能是一個很好的優(yōu)化,但此時的代碼看上去像是數(shù)組、位運算和幻數(shù)的結(jié)合體。 沒有人知道代碼在做什么,甚至代碼應(yīng)該做什么,因為完成優(yōu)化的人沒有提交任何說明。
也許你聽說過優(yōu)秀的代碼不需要說明文檔。 但是經(jīng)過優(yōu)化的代碼(特別是優(yōu)化效果很理想的情況)必須要有說明文檔。
在你的代碼庫中,可能大部分的優(yōu)化只是像這樣的未備注行:
1
if (val != val) { ... }
5. 代碼過于高明
作為軟件開發(fā)者,我們掌握越來越多的學術(shù)技巧并將其運用到實際代碼開發(fā)中。 畢竟,我們是計算機科學家,而不只是碼農(nóng)!
有些語言甚至鼓勵開發(fā)者使用前沿技術(shù),使代碼更具表現(xiàn)力和學術(shù)性。 當你用代碼建立了一個非常健壯的系統(tǒng),特別當你用數(shù)學方法證明了一個高深定理,而99.997%受過教育的人對這種方法都不理解,你就會有這種成就感。
即使代碼被良好地封裝成模塊/類/函數(shù)并且這些模塊包含完全可讀的命令式代碼,但其他人想要讀懂這段代碼,他們必須掌握整個代碼的框架以及所有使用的相關(guān)技術(shù)和模式。
再一次強調(diào),記住“其他人”可能就是一周后的你。
極可能這是我在工作中僅認識兩個使用Scala語言人的原因。就我個人而言,非常喜歡Scala語言。 對我來說,它就是一個學術(shù)操場,我可以在那里建造玻璃城堡。 一旦你越了解它,它的越多特性也就能為你所用,你也就越明白它本質(zhì)上只是一門編程語言(請不要在這里引用我?。?/p>
雖不如Perl語言,但即使最漂亮的代碼庫也需要修改和更新。 現(xiàn)在,你需要尋找一個能夠理解這些優(yōu)美代碼的人……
簡潔高明的代碼難以閱讀似乎是有爭議的。
“軟件調(diào)試要比編寫代碼困難一倍,如果你發(fā)揮了***才智編寫代碼,那么你的智商便不足以調(diào)試這個代碼。 ” —— Brian Kernighan
代碼難以跟蹤
閱讀代碼時,通常需要頻繁的從一個函數(shù)或類跳轉(zhuǎn)到另一個函數(shù)或類。 掌握你使用的集成開發(fā)環(huán)境(IDE),可以節(jié)約很多閱讀時間。 通過使用集成開發(fā)環(huán)境(例如Visual Studio)的“跳轉(zhuǎn)至聲明”,“查找使用”,“導(dǎo)航至”,“檢查”等特性,你可以將整個代碼看作是一幅連通圖。
在Notepad中編寫代碼是不錯的選擇,但是如果你想有效的閱讀代碼,必須掌握一個集成開發(fā)環(huán)境。
那么,究竟什么是連通圖呢?
連通圖是在拓撲空間中連接的圖,即圖中任意兩點之間都有一條通路。
換句話來說,在“連通”代碼中,你可以方便的從一個方法中跟蹤到另一個方法中,并在你頭腦中建立這段代碼的功能框架。
如果代碼中某一部分鏈接被破壞(在這種情況下,集成開發(fā)環(huán)境不能幫助你實現(xiàn)函數(shù)間的跳轉(zhuǎn)),通常你必須花一些時間自己查找鏈接。代碼中被破壞的鏈部分越多,越難以跟蹤,代碼也就越難以閱讀。
那么,為什么代碼圖會被斷開?原因是多方面的,下面將列出一些常見情況:
1. 使用字符串引用方法和屬性
一些框架就喜歡這樣做,他們將”回調(diào)”作為字符串傳遞并在需要時使用反射。 此時你需要使用CMD+F查找。
最可惡的是動態(tài)語言中的動態(tài)字符串…… 對這個問題,向JavaScript或AS3致敬!
2. 代碼被分割成互不相連的部分
例如,你的代碼一半使用C#編寫,另一半是在可視化節(jié)點編輯器生成。 在這兩者之間跳轉(zhuǎn)非常不易。
依賴注入框架和其他XML配置工具也是。雖然沒有明確說明,但編寫XML配置文件也屬于編程。 這就是所謂的的聲明式編程(更不用說那些構(gòu)建基于XML命令式語言的瘋狂的人)。
3. 巨大的圖節(jié)點
20個鏈接跳轉(zhuǎn)到這個包含1000行代碼的函數(shù)?。。哎喲。 你不需要包含這種節(jié)點的圖。
4. 一切都過于抽象
通過跳轉(zhuǎn)至聲明,你可到達一個接口或者一個抽象類,必須弄清楚有哪些實現(xiàn)。 依賴注入,抽象工廠和其他所有反對依賴的方法使得這一切變得更糟。 代碼圖中節(jié)點間的聯(lián)系過于抽象。
這樣說來,我討厭依賴注入(DI)和擴展標識語言(XML)。但DI是一個很棒的工具,它可以讓你避免書寫面條式代碼并讓程序的架構(gòu)更加模塊化,更具可測試性。但像其他好的事物一樣,過度依賴必然產(chǎn)生負面效果。
我曾在審查一個應(yīng)用程序時感到完全氣餒,因為我意識到自己弄不明白程序從何處開始。。。例如它的入口點在哪。 這一切都是在程序開始時從XML配置工具自動生成。
但我確實討厭XML配置工具。
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所以,到這里你應(yīng)該已經(jīng)學會:
掌握你的集成開發(fā)環(huán)境,
盡可能保持代碼圖連通,
首先編寫簡單代碼,
編寫不必要的代碼,就是在浪費金錢。
強迫自己編寫簡單的代碼,避免在早期階段優(yōu)化確實有一定難度,這需要花費時間。
在截止期前2小時已連續(xù)工作48小時,如果你在半睡半醒的狀態(tài)下能夠閱讀你所使用的代碼,你應(yīng)該對過去的自己說聲“謝謝”。