写代码的指导思想：如何写出易测清晰健壮的牢固代码

Posted 2021-03-26 lovesqcc

背景

写出 BUG 不算糟糕，给人埋坑，让别人写出 BUG ，耗时耗力才更令人讨厌。要想不写出 BUG， 不埋坑，需要用心写出 “易测、清晰、健壮” 的牢固的代码。95% 的代码，能做到这一点，就可以保证几乎无问题了；3%的代码能做到“可复用、可扩展”，善莫大焉！

本文结合之前的经历和案例，探讨如何写出“易测、清晰、健壮”的代码。

代码三性

代码的基本标准是：易测、清晰、健壮。

易测

易测，是说代码容易测试。写代码的第一思想是：不要对代码过于自信。

有人说，一行代码能出什么问题？ 可耗资巨费的火箭因为一行代码发射失败，金融行业因为一行代码使数亿美元蒸发，都是已发生过的案例。我个人也遭受过一次小小的惩罚，可参见：“订单搜索分页失效的教训：怠惰必受惩罚”。

有人说，异常有什么好测的 ？ 甚至连是否能编译通过都不检查。结果就出现了这个案例：“遗留问题，排雷会炸，不排也会炸！”。走到了异常分支，你才知道痛！

因此，写代码宜慎之又慎，一行尚且会潜藏问题，何况百行？

那么，如何写出容易测试的代码呢？其基本思想是：将可测逻辑与主流程、外部依赖分离。可测逻辑，主要指含有了 if, if-else, while, for 等条件、循环的逻辑。与主流程、外部依赖分离，就是集中兵力解决最核心部分。放在主流程里，就导致易测逻辑受其他部分影响，连带考虑的东西太多，耗费脑力，且测试很容易不彻底（不容易覆盖到所有情形）；与外部依赖放在一起，就要 mock 外部依赖，写一些不必要的测试代码。

“改善代码可测性的若干技巧” 这篇文章讲述了一些用于编写易测代码的基本技巧：“代码语义化”、“分离独立逻辑”、“分离实例状态”、“表达与执行分离”、“分离纯函数”、“面向接口编程”； “使用Groovy+Spock轻松写出更简洁的单测” 这篇文章则将如何使用好的框架去容易地编写单测。

清晰

清晰，是说把代码写明白，一看就懂，无需猜测。

要把代码写清晰，就要保证“语义与细节分离”，即将“做什么”(dowhat) 与 “怎么做”(howtodo)分离开。在主流程里，坚持只叙述 dowhat ，只在函数或方法里写清楚 howtodo 。

这涉及到一个基本思想：单一事实职责。相信 80% 的开发者都听说过这个基本思想，但真正能始终贯彻的人不多。单一事实职责，就是每个方法，每个类只做分内的事情。你把自己当成一个将军，给每个方法、每个类去分配职责，能够把这个职责分配清楚，才有做将军的才能。

从“单一事实职责”以及其他软件思想中，可进一步提炼出一个核心原则：“关注点分离”。关注点分离原则，是确保写出清晰代码的最重要的根本原则。后文再详述。

把代码写清晰，也要落实到注释里。有的注释：“有个场景需要下单后马上查看订单详情”，就写的不明白：哪个场景？当人员变动时，后面的人就要花很大的沟通成本去找到这个场景。

健壮

健壮，主要指代码应对错误的能力。 健壮，可分为技术健壮性和业务健壮性。

技术健壮，就是从技术层面来考察错误。技术健壮是健壮性的基本考量。比如一次请求调用，如果超时怎么处理，如果依赖服务报错怎么处理 ？ 如果资源不存在怎么处理 ？对象的一次方法调用，如果对象为空怎么处理？如果方法未能执行成功抛异常怎么处理？ 要保证技术健壮性，需要采用“防御式编程”。

业务健壮，就是从业务层面来考察错误和变化。比如同城配送异常检测功能，是同城配送是否成功的检测。正常场景下，“同城送订单自动呼叫失败”，做个标识，是正常流程处理。可是，业务上还允许，同城配送失败后可以发货完成，这个就是业务的“异常场景”。如果不考虑这个场景，那么订单实际上配送成功了，但依然显示配送异常。再考虑一个栗子。零售网店订单派送仓库发货，正常场景下，一个订单只会有一个派送记录；但是，网店订单还可以改派，这时候，一个订单会有多个派送记录，必须过滤掉那些无效的派送记录。要保证业务健壮性，需要有“闭环与全局“思想。不仅仅只想到眼前这个业务，还要考虑这个业务与其他业务联合的情形，以及该业务 5%-10% 的非常规路径。

可以说，各种线上问题 和 BUG，很多都是健壮性不佳的问题； 如果在关键路径上健壮性不佳，还可能导致重大故障。

不报问题，勿以为安全无忧；不是没有，只是没发现，或没报上来，或没计较。等要计较时，麻烦就来了。因为这麻烦有可能正好插在你非常忙的时候，更容易令人心烦意乱。

指导思想

凡事都可以分为基本原理和实战经验两部分。 基本原理，是帮助人认识一些基本情况，给予一些基本指导和方法；实战经验，则是遇到具体情况时，应用和扩展基本原理来解决问题。

要写出“易测、清晰、健壮”的代码，是有一些基本指导思想的；在基本指导思想之下，有一些法则及技巧辅助。

关注点分离

这是我认为的最核心的指导思想，可以推演出很多其他的软件设计和开发思想。

我深认为，软件中蕴藏着不计其数的大大小小的关注点。软件开发和设计的本质，就是将关注点分离、组织、连接。 能够将不同的关注点分离开，再合理有序地组织起来，呈现在代码里，就离写出清晰代码不远了。

关注点，可以分为技术关注点和业务关注点。通俗地理解，一个“关注点”，可视之为一个“事实”；但关注点的含义，比事实要广泛得多。

技术关注点，侧重于解决某一类技术问题。比如线程池、连接池、事务、幂等、切面、异步、MVC等。 “代码抽象与分层” 列举了代码里很多细小的抽象和关注点。

业务关注点，侧重于描述某个业务点。比如订单已发货、订单全额退款、获取订单已退金额，等都是业务关注点。业务关注点可大可小，小至一个业务常量，大至一个下单的基本流程。

能够将技术关注点和业务关注点抽离出来，对实现可复用和可扩展性大有裨益。

从“关注点分离”思想，可以推导出很多重要的软件开发和设计思想。

• 从关注点分离思想，可以推导出“语义与细节”分离思想。因为语义与细节分别是一类关注点：语义是宏观性的，细节是微观性的；
• 从关注点分离思想，可以推导出“单一事实”（SRP）和“开闭原则”（OCP）。因为关注点分离出来，就更容易地维护、复用和扩展；
• 从关注点分离思想，可以推导出 “基于接口设计与编程”思想，因为接口是关注点的抽象，而实现是关注点的具体实施；基于接口设计与编程的示例可见：“基于接口编程：使用收集器模式使数据获取流程更加清晰可配置” ， “基于接口设计与编程” 。
• 从关注点分离思想，可以推导出“封装和多态”思想，因为封装本质上就是关注点的重组，而多态则是“将相异关注点进行分离，然后将相同关注点和相异关注点进行组合”；
• 从关注点分离思想，可以推导出“组件化”思想，因为组件实质是多层次关注点的组合。
  
  

关注点分离，是近乎于“道”的统摄全局的根本思想。

不可变思想

不可变思想，是从函数式编程借鉴过来。意为“优先使用不可变量”。

在编写函数和方法的代码时，忌修改传参。一旦修改传参，就会使参数变成隐式的全局变量，在大的业务系统里，久而久之就很难知道里面究竟有什么，什么时候有什么时候没有，不知道能依靠和信任什么。全局变量是那种一旦出错，能耗上好几个小时排查让头发瞬间花白的东西，属于 “no zuo no die” 的神奇代码物种。

因此，函数和方法如果需要返回值，尽量使用返回值，而不是修改传参。这样做的一个好处是，代码也更容易测试。

软件开发的一项挑战是“软件行为的可预测性”。不可变思想，可以增强软件行为的可预测性，减少很多推断行为。比如说，使用线程安全的变量和共享不可变变量，孰优孰劣？ 前者虽然也能保证并发的安全性，可说到底还需要反复分析推敲，且规模越大时越难以分析推导；后者就是不可变的，根本无需分析和推导。当然，软件中不可能一直使用不可变量，因此，原则是：优先使用不可变量。

匠心态度

写代码应持匠心。要用一种精致的态度去写代码，才能写出优美而牢固的代码。

忌随意散漫。随意散漫，并不是说闭着眼睛写代码，或者来个葛优躺地写代码；而是说，写代码只考虑快速去实现逻辑，而不考虑如何更清晰简洁地表达这个逻辑。这样，很容易养成一些不良习惯而不自知，久而久之，代码乃至设计的水平就会停滞不前，仅学会了一点技术来充饥。

在代码里随意写个魔数，就是一种随意散漫的习惯。因为魔数，本质上就是一个细小的关注点，也是轻忽不得的。“代码的味道” 列举了若干个比较典型的不良习惯及如何纠正；“如何编写可信赖的代码” 列举了许多细小的法则和技巧来帮助编写可信赖的代码。

匠心态度，也需要自律和努力写标准规格的代码。建筑、机械、电子等行业，对于许多零部件，都有各种标准规格的制定，而在实际构建成品时，基本是采用标准规格的部件。反观软件行业，基本没有多少标准规格的东西，总觉得自己能造出更好的轮子，结果大部分都被丢弃了，很多工作成果都没有得到很好的继承和发展。一个业务系统的大部分代码，放到另一个业务系统里，基本不可用。

知己知彼

代码的目标是提供正确有效的服务，而 BUG 的目标则是阻止代码实现目标或完全实现目标；从目标意义来看， BUG 就是代码的敌人；从根源来看，BUG 又与代码相生相伴。

知己知彼，才能百战不殆。每一次开发、测试、发布，实现需求或优化，都是一场战役。要想不出错，除了慎之又慎，还需要知彼。知彼指知道代码中的常见问题以及如何避免。

“代码问题及对策” 列举了在程序员职业生涯中可能会遇到的 90% 的错误；“故障常见原因归类分析及预防和应对措施” 列举了可能导致故障的各种原因及预防应对措施。

写下的每一行代码，能够评估出可能出现什么问题，有心避免这些问题，就已经很了不起了。

小处着手

这么多思想，这么多法则，这么多技巧，这么多问题，从何处着手呢？

从小处着手。 在写代码时，始终牢记“关注点分离”思想，坚持编写单一事实的短小方法，这是基本功；其次，多思考如何写得更清晰简洁；再次，适当学点设计思想和模式，让代码出有据，具柔性；最后，勤积累，在实战中积累经验，及时总结。

扩展能力

随着业务的快速发展，需要越来越强的可复用、可扩展性和可定制性，能够在之前的基础上，以很小的成本实现功能。这里的成本，可以是人力、资源、时间等。

回到“关注点分离”思想来。能够做到这一点，软件的“复用、扩展、定制”是一件水到渠成的事情。示例可见：“如何从业务代码中抽离出可复用的微组件”

小结

代码的基本标准是：易测、清晰、健壮。要做到这点，“关注点分离”思想是根本指导思想，是近乎于“道”的统摄全局的根本思想；辅以多种思想、法则和技巧，熟知各种常见问题，就能写出牢固的代码。

道是生发出法则和技巧的根本层面。遇事犹疑不决时，要回溯到道的层面来解决问题。