程序员开发大型应用程序的技巧

假如你是一名 Java 开发者，正在开发和维护包含 2000 个类并使用了很多框架的应用程序。你要如何理解这些代码呢？在典型的 Java 企业项目小组中，大部分能够帮你的高级工程师看起来都很忙，文档也很少。你需要尽快交付成果，并向项目组证明自己的能力。你会如何处理这种状况呢？这篇文章为开始开发新项目的 Java 开发者提供了一些建议。

1. 不要试图一下子搞懂整个项目

仔细考虑一下，为什么你会想要先理解项目代码呢？大部分情况是有人要求你修复一个 bug，或者增强系统已有功能。你要做的第一件事情不是理解整个项目的架构。当对项目进行维护时，这样做（理解整个项目架构）可能会对你造成巨大的压力。

即便是有 10 年编程经验的 Java 开发者，也无法理解项目的核心工作机制，尽管他们可能已经在这个项目工作超过一年（假设他们并非最初的开发人员）。比如，对于认证机制或事务管理机制还是缺乏确切的认识。

他们是怎么做的呢？他们对于自己负责的部分非常了解，并且能够交付价值给小组。每天的交付价值远比了解一些以后还不确定有没有的东西重要的多。

2. 关注于尽快交付价值

那我是要打消你对于理解项目架构的热情吗？完全不是。我只是要求你尽早地交付价值，一旦你开始一个项目，搭建了开发环境，你就不应该花一两周时间才交付内容，无论它的规模大小如何。假如你是一位有经验的程序员，却两周都没有任何交付，你的经理怎么会知道你是真的在工作，还是在看新闻呢？。

所以交付能够将事情变得简单。不要认为在做有价值的交付前，你必须理解整个项目。这是完全错误的。加一段 javascript 的验证代码对业务就很有价值，经理能够通过你的交付对你更加信任。这样能够向上级领导证明你的贡献以及员工价值。

日复一日，在不断修复 bug 及增强功能之后，你就能够慢慢开始理解项目架构。不要低估对系统方方面面理解时需要花费的时间。花 3 到 4 天理解认证机制，2 到 3 天理解事务管理。这些都是依靠之前的相似项目的经历，但关键还是要花时间才能透彻的理解。要在日常工作中挤出时间，不要向经理要求特定的时间来做这些。

找找项目是否有一些有效维护的单元测试用例。有效的单元测试用例是理解大型项目代码很好的途径。单元测试能够帮助你理解代码片段，包括一个单元的外部接口（单元如何被调用以及返回内容）及其内部实现（调试单元测试比调试整个实际用例简单许多）。

你如果能够很好的理解一些内容，那么就写些笔记，或者画些类图、时序图、数据模型图等，以便你或日后其他的开发者可以进行维护。

3. 维护大型项目所必须的技能

你能从事当前的工作，必然已经具有良好的 java 技术。我们来谈谈能够让你在新项目中良好表现的其他技能。大部分时间里，你在项目中的任务是修复 bug 和增强功能。

有两项很重要的技能能够在你维护大型项目代码起到帮助。

3.1 能够迅速发现需要的类

在任何维护活动中，无论是修复 bug 或增强功能，第一件事情就是识别出当前修复或增强的用例中调用的类。当你定位到需要修复或增强的类 / 方法，就已经完工了一半。

3.2 能够分析变更的影响

当你在完成必要的修改或增强工作后，最重要的就是要确认你的修改没有破坏代码的其他部分。你要用你的 java 技术及对其他框架的理解找出变更可能影响的部分。下面两个简单的例子详细描述了最后提及的情况：

• 当类 A 的 equals() 方法变更后，调用保存 A 实例的 List 的 contains() 方法时就会受到影响。若 Java 知识不够，就很难考虑到这样的影响。
• 在 web 项目中，我们假设“user id”保存在 session 中。新加入的程序员可能在“user id”中加入一些信息来修复 bug，但是却不知道那会影响到 与“user id”关联的用例。

因此，既要深入了解 Java 语言，又要深入了解你在应用中使用的框架，这样才能分析出一个改变的影响。

当你提高了如上两个技能，尽管你对项目不是非常了解，但大部分的维护任务会变得简单很多。如果你想要修复一个 bug，就会定位并修复这个 bug，并且保证变更不会破坏项目的其他部分。如果你想要增强或加入特性，基本上你只需要模仿现有的特性，使用类似的设计。

在一个在线银行项目中，为什么“查看账户摘要”和“查看交易历史”的设计要有巨大的差别呢？如果你理解了“查看账户摘要”的设计，完全可以模仿开发出“查看交易历史”的功能。

就修复 bug 和增强来说，你不必完全理解所有 2000 个类的工作内容和代码驱动系统运行的原理。只要有上面的技能，你就能很快定位需要修改的代码，使用良好的 java 和框架技能修复，保证变更不会破坏项目的其他部分，然后交付，尽管你可能只知道一小部分项目的设计。

4. 使用工具找到所需变更内容以及变更产生的影响

继续我们尽快交付的主题，你应该寻找工具作为辅助，只需要对项目又很少理解，就能帮助你尽快实施交付。

4.1 迅速发现所需变更内容的工具

无论是修复 bug 还是增强系统，首先你都要找到该用例调用且需要修改的类及方法。基本上有两种方式理解用例的工作方式，静态代码分析和运行时分析。

源码分析统计会扫描所有代码并且展现类之间的关系。市场上有很多工具。比如：Architexa、AgileJ、UModel、Poseidon 等。

所有静态代码分析工具的缺点在于，它们无法确切展现 用例中类或方法的运行时调用情况。因此 Java 新加入了一些特性，如回调机制（callback patterns）。比方说，静态分析工具无法推断出当前页面提交按钮被点击时，会调用哪个 Servlet。

运行时分析工具能够展现类和方法在用例运行时的状态。这样的工具包括：MaintainJ、Diver、jSonde、Java Call Tracer 等。这些工具可以捕获运行时的堆栈状态，并以此为用例生成序列图和类图。

序列图会展现该用例在运行时所有调用的方法。如果你在修复 bug，那么这个 bug 很可能就是这些被调用的方法之一。

如果你在增强已有功能，可能是新增验证，修改 DAO 等，那么就可以利用序列图理解调用流程然后再修改。

如果你在新增功能，那么就可以找到一些相似的特性，利用序列图理解调用流程，然后模仿开发新功能。

要仔细地挑选运行时分析工具。信息过多是这类工具的主要问题。选择一些工具，能够提供简单的信息，过滤掉无效信息，并能够方便的查看各种视图。

4.2 发现变更产生影响的工具

若单元测试有效，你就可以通过运行单元测试发现变更有没有破坏其他测试用例。有效维护并且覆盖大型企业应用的单元测试还是比较少的。下面有一些针对该情况的工具。

在此，仍然是有两种技术——静态代码分析和运行时分析——可以使用。市场中有很多静态代码分析工具可用。如：Lattix、Structure101、Coverity、nWire 和 IntelliJ’s DSM。

对于变更后的类，上述工具均可识别对该类存在依赖的类的集合。开发者需要根据这些信息“猜测”可能产生影响的用例，因为这些工具无法展示运行时类之间的调用关系。

市场上可以用于运行时影响分析的工具并不多，可能只有 MaintainJ。MaintainJ 先会捕获在用例中调用的所有类和方法。当所有用例的上述信息都被捕获之后，就很容易发现类的变更对用例的影响。MaintainJ 能够有效工作的前提条件就是项目的所有用例都应当先运行一遍，以便能够获得运行时的依赖关系。

总之，目前你在迅速准确分析变更影响方面，还是可以从工具中获得有限的帮助。首先根据需要实施一些影响分析，然后根据自己或小组其他高级成员评审来判断变更的影响。你可能需要使用上述工具对你的判断进行反复确认。

5. 对上述内容的两个忠告

5.1 不要降低代码质量

为了快速交付，可以不全盘理解架构，但绝不能以降低代码质量为条件。下面是一些你可能因为只考虑快速交付而引发的代码质量问题。

因为修改代码涉及到很多的依赖关系，所以新增代码相对而言风险较小。例如，有五个用例都调用了某个方法。为了改进某个用例，你需要修改这个方法的实现。最简单的做法就是复制这个方法，重命名，然后在改进的用例中调用新方法。千万不要这么做。代码冗余绝对是非常有害的。你要尝试对方法进行包装或者重写，甚至是直接修改，然后重新测试所有用例，通常停下来想一想，然后亲手去实施，是一种不错的方式。

另一个例子是将“private”方法改为“public”，让别的类也可以调用。尽量不要将非必须的部分暴露出来。假如是为了更好的设计而需要重构，那么就应当着手去做。

大部分应用都有确定的结构和模式来实施。修复或增强程序时，你要确保不会偏离这样的模式。如果对规约不确定，那么就请其他高级开发者来审核你的变更。如果你必须做一些违背规约的动作，那么就尽量放置于规模较小的类中（一个 200 行代码的类中的私有函数应当不会影响应用的整体设计）

5.2 不要停止深入理解项目架构

按照文章列出的方式，假设你能够在对项目了解较少的情况下进行交付，并持续这样下去，可能就会停止对项目架构的深入了解。这从长远角度来说对你的职业生涯没有帮助。当你的经验增加时，就会承担比较大的模块任务。如构建一个完整的新特性，或者修改项目的一些基础设计等较大的改进。当能够做这些改进时，你对项目的整体架构应该相当了解。文中列举的方法只是让你在最短的时间内提升自己，而不是阻止你完整理解整个项目。

6. 结论

整篇文章的重点在于，对项目进行必要了解，然后进行快速交付。你可以在不降低代码质量的前提下做到这一点。

如果要修复 bug，那么迅速定位并修复。可以在必要的时候使用运行时分析工具。如果要新增特性，那么就可以寻找类似特性，理解流程（在必要的时候使用工具）并编写。

或许这些听起来很简单，但是实用吗？当然。前提是你有良好的 java 技术，以及对框架足够了解，然后才能先修改代码，再分析变更所产生的影响。分析变更所产生的影响比实施变需要更多技巧。你可能需要高级开发人员协助你分析变更影响。

大约有 50% 的 IT 可操作预算用于简单的 bug 修复和功能增强。文中的建议对于在维护活动中节省经费应当还是很有帮助的。

作者 Choudary Kothapalli 也是 MaintainJ 项目的创立者。

关于作者

Choudary Kothapalli 是 MaintainJ Inc. 创始人。该公司提供的工具用于在维护大型 Java 项目时节省开支。作者在开发和维护企业级 Java 应用方面已经有 15 年的经验，并且具有 Sun 认证的企业架构师与 Java 开发者资格。他目前和妻子以及 2 个儿子居住在加拿大多伦多。

关于译者

陈晨， 长期从事互联网信息收集分析领域架构研究。对海量数据处理，NoSQL 等处理运用有丰富经验，关注过程方法及其自动化。他的新浪微博：一酌散千忧

感谢侯伯薇对本文的审校。

给InfoQ 中文站投稿或者参与内容翻译工作，请邮件至 editors@cn.infoq.com 。也欢迎大家通过新浪微博（ @InfoQ ）或者腾讯微博（ @InfoQ ）关注我们，并与我们的编辑和其他读者朋友交流。