Refactoring در برنامه نویسی چیست؟

Refactoring یک فعالیت مهم در فرایند توسعه نرم‌افزار است که به بهبود کد بدون تغییر عملکرد آن می‌پردازد. هدف اصلی refactoring این است که بدون افزایش یا کاهش عملکرد نرم‌افزار به بهبود خوانایی، قابلیت نگهداری و درک کد کمک کند.

در زمان توسعه یک پروژه، ممکن است کد آن با گذر زمان پیچیده شده، تکراری شود یا استانداردهای نوشتاری را رعایت نکند. Refactoring این مشکلات را برطرف کرده و کد را بهبود می‌بخشد. این فعالیت می‌تواند شامل تغییر نام متغیرها، تجزیه و تحلیل توابع بزرگ به تعدادی تابع کوچک‌تر، حذف کد تکراری، بهینه‌سازی الگوریتم‌ها و ساختارهای داده، و تصحیح اشکالات احتمالی باشد.

به طور کلی، refactoring  یک فعالیت چرخه‌ای است که به مراتب ساده‌تر از بازنویسی (rewriting) کد است. هنگامی که یک برنامه نویس نیاز به توسعه یا تغییرات در کد دارد، ابتدا اقدام به refactoring می‌کند تا از تغییرات ناخواسته و اشکالات جلوگیری کند و سپس تغییرات مورد نیاز را اعمال می‌کند. این کار به افزایش کیفیت کلی کد، کاهش مشکلات فنی و افزایش سهولت توسعه در آینده کمک می‌کند.

ارتباط کد کثیف و  Refactoring

“کد کثیف” به کدی اطلاق می‌شود که برخی از ویژگی‌های ناپسند را دارد، از جمله این ویژگی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پیچیدگی بالا: کدی که پیچیدگی زیادی دارد و خواندن و درک آن برای توسعه‌دهندگان سخت است.
• تکرار کد: وقوع یک وظیفه در چند نقطه مختلف کد، به جای استفاده از یک تابع یا کلاس مشترک.
• عدم رعایت استانداردهای نوشتاری: عدم انطباق با قوانین و استانداردهای کدنویسی.
• وابستگی‌های پیچیده: وابستگی‌های زیاد و پیچیده بین اجزا یا کلاس‌ها که ممکن است منجر به مشکلات در زمان توسعه یا تست شود.

مهم‌ترین اهداف Refactoring بهبود موارد ذکر شده در بالا است. با اجرای refactoring، تغییرات در ساختار کد اعمال می‌شود تا آن را به شکل بهینه‌تر، قابل درک‌تر و خواناتر تبدیل کند.

برخی از الگوهای refactoring معروف شامل “Extract Method” (استخراج تابع)، “Rename Variable” (تغییر نام متغیر)، “Replace Magic Number with Symbolic Constant” (جایگزینی عدد جادویی با ثابت نمادین) و “Extract Class”(استخراج کلاس) هستند. این الگوها به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا بهبود‌های مرحله به مرحله در کد اعمال کنند و آن را به یک کد بهتر و قابل نگهداری تبدیل کنند.

هدف از Refactoring چیست؟

هدف اصلی از Refactoring بهبود کیفیت کد و ساختار نرم‌افزار، بدون تغییر عملکرد آن است. در ادامه، اهداف اصلی این فعالیت را می‌توان به شرح زیر خلاصه کرد:

1. خوانایی بهتر: Refactoring با بهبود نام گذاری متغیرها، توابع و کلاس‌ها، حذف کد تکراری و سازماندهی بهتر کد، آن را برای توسعه‌دهندگان قابل فهم‌تر می‌کند. کد خوانا و روان‌تر به دیگر توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا سریع‌تر آن را درک کنند و در توسعه و نگهداری آن مشارکت کنند.
2. قابلیت نگهداری بهتر: با افزایش خوانایی کد، نرم‌افزار قابل نگهداری‌تر می‌شود. تغییرات و بهبودهای آتی در کد راحت‌تر اعمال می‌شوند و افزودن ویژگی‌های جدید یا رفع اشکالات سریع‌تر انجام می‌شود.
3. کاهش مشکلات فنی (Technical Debt): Technical Debt به معنای مجموعه‌ای از مشکلات، نقص‌ها و تصمیمات فنی نادرست در یک پروژه است که در زمان اجرا به وجود می‌آید. Refactoring این مشکلات را برطرف می‌کند.
4. افزایش سرعت توسعه: با کاهش پیچیدگی کد، حذف تکرارهای غیرضروری و افزایش خوانایی، توسعه‌دهندگان می‌توانند به سرعت‌ بیشتر و با کمترین خطاها به توسعه بپردازند.
5. بهبود کارایی: گاهی اوقات Refactoring می‌تواند بهبود عملکرد کد را نیز به همراه داشته باشد. بهینه‌سازی الگوریتم‌ها، ساختارهای داده بهتر و کاهش هزینه‌های زمان اجرا از مزایایی است که Refactoring ارائه می‌دهد.

چه زمانی باید از Refactoring استفاده کرد؟

استفاده از Refactoring در چندین موقعیت می‌تواند مفید باشد. در زیر تعدادی از این موارد آورده شده‌اند.

1. هنگام افزودن ویژگی جدید: زمانی که شما قصد افزودن یک ویژگی جدید به نرم‌افزار را دارید، بهتر است قبل از اضافه کردن ویژگی، کد خود را Refactor کنید. این کار باعث می‌شود که ساختار کد به حالتی قابل نگهداری‌تر و قابل فهم‌تر تبدیل شود.
2. زمانی که کد پیچیده شده است: اگر کد شما پیچیده شده و درک آن سخت است، انجام Refactoring می‌تواند به شما کمک کند. تجزیه و تحلیل توابع بزرگ به توابع کوچک‌تر، حذف تکرارهای کد و سازماندهی مناسب آن، به ساده شدن و خوانایی کد کمک می‌کند.
3. زمانی که استانداردهای نوشتاری رعایت نشده‌اند: اگر کد شما با استانداردهای نوشتاری تعیین ‌شده توسط تیم هماهنگی ندارد،Refactoring  می‌تواند برای بهبود استانداردها و افزایش هماهنگی کد استفاده شود.
4. هنگام انجام بازنگری (Code Review): در زمان بازنگری کد توسط تیم، اگر مشکلات یا بهبودهای احتمالی شناسایی شود، می‌توان از Refactoring برای اعمال تغییرات لازم استفاده کرد.
5. زمانی که ابهامات در کد وجود دارد: اگر کد شما به هر دلیلی ابهام‌آور است،Refactoring  می‌تواند این ابهامات را برطرف کند و به بهبود امنیت کد کمک کند.
6. زمانی که بهینه‌سازی لازم است: اگر کد شما عملکرد ناکارآمدی یا مصرف حافظه زیادی دارد، انجام Refactoring می‌تواند بهبود عملکرد را به همراه داشته باشد.

در هر صورت، مهم‌ترین نکته این است که Refactoring باید با اهداف مشخص و توجیه‌پذیر انجام شود و تاثیر آن بر عملکرد نرم‌افزار باید به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین، اهمیت تست‌های واحد و تضمین اینکه تغییرات Refactoring عملکرد نرم‌افزار را تحت تاثیر قرار ندهند نیز حائز اهمیت است.

چالش‌های استفاده از Refactoring چیست؟

استفاده از Refactoring با وجود مزایای فراوان، ممکن است با چالش‌ها و مشکلاتی روبه‌رو شود. در زیر به برخی از چالش‌های استفاده از Refactoring معرفی شده‌اند.

1. نقض عقاید قدیمی: در برخی از موارد، Refactoring  ممکن است با عقاید قدیمی یا استانداردهای نوشتاری مخالف باشد و این موضوع منجر به اختلافات در تیم توسعه شود.
2. هزینه‌های زمانی: Refactoring به تغییرات در کد می‌انجامد و به همین دلیل ممکن است زمان‌بر باشد. هزینه زمانی برای انجام Refactoring می‌تواند به خصوص در پروژه‌های بزرگ یا در مراحل پیشرفته توسعه افزایش یابد.
3. احتمال ایجاد اشکالات: هر تغییر در کد احتمال ایجاد اشکالاتی را به همراه دارد و Refactoring ممکن است باعث بروز این مشکل شود. اگر تست‌های واحد و یا تست‌های خودکار را انجام ندهید، احتمال وقوع این مشکلات بیشتر می‌شود.
4. نیاز به مهارت توسعه‌دهندگان: برخی از تغییرات به مهارت‌ها و تجربیات خاصی از توسعه‌دهندگان نیاز دارند. این موضوع ممکن است برای توسعه‌دهندگان تازه‌کار یا توسعه‌دهندگانی که با الگوهای Refactoring آشنایی کمی دارند، چالش‌برانگیز باشد.
5. مقاومت تیم: در بعضی موارد، اعضای تیم ممکن است به دلیل تضمین‌ها و زمان کوتاه، مقاومت نشان دهند و از اجرای Refactoring  منصرف شوند.

برای مواجهه با این چالش‌ها، باید Refactoring با دقت و بر اساس اصول اجرا شود. همچنین، ارتباط مداوم با اعضای تیم و اطمینان از وجود تست‌های کافی می‌تواند در مدیریت چالش‌ها کمک کند.

روش‌های مختلف  Refactoring

Refactoring را می‌توان به صورت‌های مختلف اجرا و از روش‌های متعددی برای بهبود کد استفاده کرد. در زیر تعدادی از روش‌های معمول Refactoring آورده شده است:

1. استخراج تابع (Extract Method): این الگو برای جدا کردن یک قسمت از کد به یک تابع جدید استفاده می‌شود. این کار بهبود خوانایی، کاهش تکرار کد و افزایش سازمان‌پذیری کد را فراهم می‌کند.
2. استخراج متغیر (Extract Variable): اگر یک عبارت پیچیده درون یک تابع وجود داشته باشد، می‌توان آن عبارت را به یک متغیر جدید تبدیل کرد تا کد بهتر خوانده شود.
3. استخراج کلاس (Extract Class): در صورتی که یک کلاس به یک وظیفه‌ جدید افزوده شود یا قابلیت‌های زیادی داشته باشد، ممکن است از این الگو برای جدا کردن بخشی از ویژگی‌ها و توابع به یک کلاس جدید استفاده شود.
4. تغییر نام متغیرها (Rename Variable): اگر نام یک متغیر ناشناخته یا نادرست باشد، تغییر نام آن باعث بهبود خوانایی و درک کد می‌شود.
5. حذف کد تکراری (Remove Duplicate Code): شناسایی و حذف تکرارهای غیرضروری در کد به کاهش اندازه و پیچیدگی کد کمک می‌کند.
6. ترتیب پارامترها (Reorder Parameters): در صورتی که ترتیب پارامترها در یک تابع باعث ابهام شود، می‌توان ترتیب آن‌ها را تغییر داد.
7. جایگزینی عبارات شرطی با الگوهای پلیمرفیک (Replace Conditional with Polymorphism): در صورتی که شرایطی درون یک تابع یا متد داشته باشیم، این الگو با استفاده از پلیمرفیسم، کد را به شیء‌های متفاوت متناسب با شرایط تقسیم می‌کند.
8. جدا کردن کلاس (Split Class): اگر یک کلاس وظایف زیادی انجام می‌دهد، می‌توان بخشی از آن را به یک کلاس جدید منتقل کرد.
9. ساختن شیء تابع (Introduce Null Object): این الگو برای جلوگیری از برخوردهای null در کد و ایجاد یک شیء خالی جایگزین null به کار می‌رود.
10. بهینه‌سازی الگوریتم (Algorithm Optimization): در صورتی که الگوریتم موجود در کد بهینه نباشد، می‌توان از Refactoring برای بهبود عملکرد و کاهش پیچیدگی الگوریتم استفاده کرد.

هر کدام از این الگوها در مواقع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و توسعه‌دهندگان بر اساس نیازها و شرایط پروژه خود از آن‌ها استفاده می‌کنند.

نکات استفاده از Refactoring در برنامه نویسی

استفاده از Refactoring در برنامه نویسی به نکات مهمی نیاز دارد تا این فرآیند به بهترین شکل انجام شود و از مشکلات احتمالی جلوگیری شود. در زیر تعدادی از نکات کلیدی در استفاده از Refactoring آورده شده است.

1. تست واحد (Unit Testing): مطمئن شوید برای قطعات مهم کد تست واحد وجود دارد. این تست‌ها به عنوان یک شبکه ایمنی عمل می‌کنند و اطمینان می‌دهند که تغییرات Refactoring عملکرد برنامه را تحت تأثیر قرار نمی‌دهند.
2. کنترل نسخه (Version Control): قبل از هرگونه Refactoring، از یک سیستم کنترل نسخه استفاده کنید تا به راحتی به حالت قبلی بازگردید اگر مشکلی پیش آید.
3. تست یکپارچه (Integration Testing): علاوه بر تست‌های واحد، به کمک تست‌های یکپارچه هم می‌توانید مطمئن شویدکه تغییرات در یک قسمت از کد، ارتباطات با سایر بخش‌ها را تحت تأثیر نگذاشته‌اند.
4. مستندسازی (Documentation): همواره اطمینان حاصل کنید که تغییرات Refactoring در مستندات نرم‌افزار نیز اعمال شده است. اطلاعات درست و جامع در مورد تغییرات انجام شده می‌تواند به توسعه‌دهندگان آینده کمک کنند.
5. توجه به عملکرد (Performance Concerns): در حین Refactoring به عملکرد نرم‌افزار توجه داشته باشید. تغییراتی که منجر به کاهش عملکرد شوند باید با دقت اعمال شوند و نتایج عملکرد نیز مورد نظر بررسی قرار گیرند.
6. استفاده از ابزارهای Refactoring:
   • Integrated Development Environments (IDEs): ابزارهایی نظیر IntelliJ IDEA، Visual Studio، یا Eclipse ابزارهای Refactoring پیشرفته‌ای را در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌دهند.
   • ابزارهای خودکار Refactoring: برخی ابزارهای خودکار Refactoring نظیر ReSharper برای C# یا PyCharm برای Python وجود دارند که به اجرای الگوهای Refactoring مختلف کمک می‌کنند.
7. آگاهی از الگوهای Refactoring: توسعه‌دهندگان باید با الگوهای Refactoring مختلف آشنا باشند تا بتوانند تغییرات موثر و بهینه‌تری در کد اعمال کنند.
8. مشارکت تیمی (Team Collaboration): در تیم‌های بزرگ، مهم است که Refactoring به صورت هماهنگ با اعضای دیگر تیم انجام شود و تغییرات با مشورت تیم صورت گیرد.
9. پایان تغییرات (Finish Changes): پس از انجام تغییرات Refactoring، اطمینان حاصل کنید که تغییرات به درستی اعمال شده‌اند و کد به وضعیت سالم بازگشته است.

استفاده از این نکات و ابزارها به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا Refactoring به بهترین شکل انجام شود و به کیفیت کلی نرم‌افزار افزوده شود.

چه زمانی باید Refactoring را متوقف کرد؟

Refactoring یک فعالیت مفید در فرآیند توسعه نرم‌افزار است، اما ممکن است در برخی موارد لازم باشد آن را متوقف کرد. در زیر تعدادی از مواردی آورده شده‌اند که نشانگر لزوم توقف Refactoring هستند:

1. مهم بودن ویژگی‌ها:  اگر ویژگی‌های جدیدی در حال اضافه شدن به نرم‌افزار باشد و توسعه‌دهندگان باید در زمان مشخص آن را انجام دهند، ممکن است لازم باشد Refactoring را متوقف کرده و به اضافه کردن ویژگی‌های جدید تمرکز کنند.
2. زمان محدود: در مواقعی که یک پروژه یا یک وظیفه زمان محدودی دارد، تمرکز بر روی توسعه و تحویل به موقع ممکن است اهمیت بیشتری داشته باشد.
3. پروژه‌های اضطراری: در شرایط اضطراری که نیاز به رفع اشکالات فوری یا ایجاد تغییرات فوری دارید، Refactoring اولویت کمتری دارد.
4. مقاومت تیم:  در صورتی که اعضای تیم مخالف Refactoring باشند یا اعتقاد داشته باشند که این فعالیت به اندازه کافی موثر نیست، باید آن را متوقف کنید.
5. تاثیرات منفی بر عملکرد: اگر Refactoring باعث کاهش عملکرد نرم‌افزار شود و تلاش برای بهبود کد به ضرر کل سیستم باشد، بهتر باشد از ادامه Refactoring خودداری کنید.
6. عدم وجود تست‌ها: اگر تست‌های واحد یا یکپارچه وجود نداشته باشد، ممکن است تغییرات Refactoring به صورت منجر به اشکالات دیگری شود. به همین دلیل بهتر است که Refactoring متوقف شود تا تست‌ها ایجاد شوند.
7. تحقیق ناقص: اگر تحقیقات کافی در مورد اثرات Refactoring بر عملکرد یا کیفیت نرم‌افزار انجام نشده باشد و تصمیم‌گیری بر اساس حدس‌ها باشد، بهتر است Refactoring متوقف شود تا این تحقیقات کامل شوند.

در کل، تصمیم برای متوقف کردن Refactoring باید بر اساس اولویت‌ها، زمان، نیازهای پروژه و نظر تیم توسعه گرفته شود. اهمیت مطالعه، تحلیل وضعیت و شناخت دقیق از محیط پروژه نقش مهمی در این تصمیم دارد.

جمع بندی

Refactoring، به عنوان یک فرآیند حیاتی در توسعه نرم‌افزار، به توسعه‌دهندگان امکان بهبود کد و افزایش کیفیت نرم‌افزار را ارائه می‌دهد. این فرآیند شامل تغییرات کوچک و تکرارپذیر در کد است که به ترتیب بهبود خوانایی، نگهداری ساده‌تر و بهینه‌سازی عملکرد کد را هدف قرار می‌دهد. با اعمال Refactoring، توسعه‌دهندگان قادرند به کاهش تکرارهای بی‌معنی، اصلاح ابهامات و افزایش قابلیت فهم کد بپردازند. استفاده از این فرآیند نیازمند مهارت در انتخاب الگوهای Refactoring و درک کامل اثرات تغییرات بر کد است. همچنین، ایجاد تست‌های واحد، استفاده از ابزارهای Refactoringو هماهنگی با تیم توسعه نقش مهمی در اجرای موفق Refactoring ایفا می‌کنند. با توجه به شرایط پروژه و اولویت‌ها، توسعه‌دهندگان باید با دقت و هوشمندانه از Refactoring بهره‌مند شوند تا به بهترین نتایج دست یابند.

بوت کمپ برنامه نویسی مپصا اچ آر یکی از بهترین و معتبرترین بوت کمپ‌ها در کشور است که دوره‌های بسیار کاربردی برنامه نویسی برگزار می‌کند. اگر به یادگیری برنامه نویسی علاقه دارید می‌توانید با شرکت در این دوره‌ها به صورت حرفه‌ای و کاربردی آموزش ببینید. برای دریافت اطلاعات بیشتر درباره برگزاری بوت کمپ‌ها و شرکت در آ‌ن‌ها با پشتیبانی در تماس باشید.