Практически всем, кто обучался программированию, известна книга Стива Макконнелла «Совершенный код». Она всегда производит впечатление, прежде всего, внушительной толщиной (около 900 страниц). К сожалению, реальность такова, что иногда впечатления этим и ограничиваются. А зря. В дальнейшей профессиональной деятельности программисты сталкиваются практически со всеми ситуациями, описанными в книге, и приходят опытным путём к тем же самым выводам. В то время как более тесное знакомство могло бы сэкономить время и силы. Мы в GeekBrains придерживаемся комплексного подхода в обучении, поэтому провели для слушателей вебинар по правилам создания хорошего кода.
В комментариях к нашему первому посту на Хабре пользователи активно обсуждали каналы восприятия информации. Мы подумали и решили, что тему «совершенного кода» стоит развить и изложить ещё и письменно — ведь базовые принципы хорошего кода едины для программистов, пишущих на любом языке.
Несмотря на то, что программа исполняется машиной, программный код пишется людьми и для людей — неслучайно высокоуровневые языки программирования имеют человекопонятные синтаксис и команды. Современные программные проекты разрабатываются группами программистов, порой разделённых не только офисным пространством, но и материками и океанами. Благо, уровень развития технологий позволяет использовать навыки лучших разработчиков, вне зависимости от места нахождения их работодателей. Такой подход к разработке предъявляет серьёзные требования к качеству кода, в частности, к его читабельности и понятности.
Существует множество известных подходов к критериям качества кода, о которых рано или поздно узнаёт практически любой разработчик. Например, есть программисты, которые придерживаются принципа проектирования KISS (Keep It Simple, Stupid! — Делай это проще, тупица!). Этот метод разработки вполне справедлив и заслуживает уважения, к тому же отражает универсальное правило хорошего кода — простоту и ясность. Однако простота должна иметь границы — порядок в программе и читабельность кода не должны быть результатом упрощения. Кроме простоты, существует ещё несколько несложных правил. И они решают ряд задач.
Любой код — это реализация идей разработчика, имеющего определённую цель: создать развлечение, написать корпоративный софт, развить навыки программирования, создать промышленное ПО и проч… Важно изначально принять правила создания хорошего кода и применять их — такая привычка будет работать на программиста тем интенсивнее, чем больших масштабов будет достигать проект.
Соблюдайте единый Code style. Если программист приходит работать в организацию, особенно крупную, то чаще всего его знакомят с правилами оформления кода в конкретном проекте (соглашение по code style). Это не случайный каприз работодателя, а свидетельство серьёзного подхода.
Вот несколько общих правил, с которыми вы можете столкнуться:
соблюдайте переносы фигурных скобок и отступы — это значительно улучшает восприятие отдельных блоков кода
соблюдайте правило вертикали — части одного запроса или условия должны находиться на одном отступе
соблюдайте разрядку — ставьте пробелы там, где они улучшают читабельность кода; особенно это важно в составных условиях, например, условиях цикла.
В некоторых средах разработки можно изначально задать правила форматирования кода, загрузив настройки отдельным файлом (доступно в Visual Studio). Таким образом, у всех программистов проекта автоматически получается однотипный код, что значительно улучшает восприятие. Известно, что достаточно трудно переучиваться после долгих лет практики и привыкать к новым правилам. Однако в любой компании code style — это закон, которому нужно следовать неукоснительно.
Не используйте «магические числа». Магические числа не случайно относят к анти-паттернам программирования, проще говоря, правилам того, как не надо писать программный код. Чаще всего магическое число как анти-паттерн представляет собой используемую в коде константу, смысл которой неясен без комментария. Такие числа не только усложняют понимание кода и ухудшают его читабельность, но и приносят проблемы во время рефакторинга.
Например, в коде есть строка:
Очевидно, она не вызовет ошибок в работе кода, но и её смысл не всем понятен. Гораздо лучше не полениться и сразу написать таким образом:
Иногда магические числа возникают при использовании общепринятых констант, например, при записи числа π. Допустим, в проекте было внесено:
Что тут плохого? А плохое есть. Например, если в ходе работы понадобится сделать расчёт с высокой точностью, придётся искать все вхождения константы в коде, а это трата трудового ресурса. Поэтому лучше записать так:
Кстати, иногда коллеги-программисты могут не помнить на память значение использованной вами константы — тогда они просто не узнают её в коде. Поэтому лучше избегать написания чисел без объявления в переменных и даже постоянные величины лучше объявлять. Кстати, эти константы практически всегда есть во встроенных библиотеках, поэтому проблема решается сама собой.
Используйте осмысленные имена для переменных, функций, классов. Всем программистам известен термин “обфускация кода” — сознательное запутывание программного года с помощью приложения-обфускатора. Она делается с целью скрыть реализацию и превращает код в невнятный набор символов, переименовывает переменные, меняет имена методов, функций и проч… К сожалению, случается так, что код и без обфускации выглядит запутанно — именно за счёт бессмысленных имён переменных и функций: var_3698, myBestClass, NewMethodFinal и т.д… Это не только мешает разработчикам, которые участвуют в проекте, но и приводит к бесконечному количеству комментариев. Между тем, переименовав функцию, можно избавиться от комментариев — её имя будет само говорить о том, что она делает.
Получится так называемый самодокументируемый код — ситуация, при которой переменные и функции именуются таким образом, что при взгляде на код понятно, как он работает. У идеи самодокументируемого кода есть много сторонников и противников, к аргументам которых стоит прислушаться. Мы рекомендуем в целом соблюдать баланс и разумно использовать и комментарии, и «говорящие» имена переменных, и возможности самодокументируемого кода там, где это оправданно.
Например, возьмём код такого вида:
Из комментария должно быть понятно, что именно делает код. Но совершенно неясно, что обозначают x.a и x.n. Попробуем внести изменения таким образом:
В этом пункте следует отдельно сказать про комментарии, так как слушатели всегда задают очень много вопросов о целесообразности и необходимости их использования. Когда комментариев много, они приводят к низкой читабельности кода. Почти всегда есть возможность внести в код такие изменения, чтобы исчезла потребность в комментарии. В крупных проектах комментарии оправданы в случае использования API, обозначения подключения кода сторонних модулей, обозначения спорных моментов или моментов, требующих дальнейшей переработки.
Объединим в одно разъяснение ещё два важных правила. Создавайте методы как новый уровень абстракции с осмысленными именами и делайте методы компактными. Вообще, сегодня модульность кода доступна каждому программисту, а это значит, что нужно стремиться создавать абстракции там, где это возможно. Абстракция — это один из способов сокрытия деталей реализации функциональности. Создавая отдельные небольшие методы, программист получает хороший код, разделённый на блоки, в которых содержится реализация каждой из функций. При таком подходе нередко увеличивается количество строк кода. Есть даже определённые рекомендации, которые указывают длину метода не более 10 строк. Конечно, размер каждого метода остаётся целиком на усмотрении разработчика и зависит от многих факторов. Наш совет: всё просто, делайте метод компактным так, чтобы один метод выполнял одну задачу. Отдельные вынесенные сущности проще улучшить, например, вставить проверку входных данных прямо в начале метода.
Для иллюстрации этих правил возьмём пример из предыдущего пункта и создадим метод, код которого не требует комментариев:
И, наконец, скроем реализацию метода:
В начале методов проверяйте входные данные. На уровне кода нужно обязательно делать проверки входных данных во всех или практически во всех методах. Это связано с пользовательским поведением: будущие пользователи могут вводить любые данные, которые могут вызвать сбои в работе программы. В любом методе, даже в том, который использовался всего один раз, обязательно нужно организовывать проверку данных и создавать обработку ошибок. Это стоит сделать, поскольку метод не только выступает как уровень абстракции, но и необходим для переиспользования. В принципе, возможно разделить методы на те, в которых нужно делать проверку, и те, в которых её делать необязательно, но для полной уверенности и защиты от «хитрого пользователя» лучше проверять все входные данные.
В примере ниже вставляем проверку на то, чтобы на входе не получить null.
Реализуйте при помощи наследования только отношение «является». В остальных случаях – композиция. Композиция является одним из ключевых паттернов, нацеленных на облегчение восприятия кода и, в отличие от наследования, не нарушает принцип инкапсуляции. Допустим, у вас есть класс Руль и класс Колесо. Класс Автомобиль можно реализовать как наследник класса-предка Руль, но ведь Автомобилю нужны и свойства класса Колесо.
Соответственно, программист начинает плодить наследование. А ведь даже с точки зрения обывательской логики класс Автомобиль — это композиция элементов. Допустим, есть такой код, когда новый класс создаётся с использованием наследования (класс ScreenElement наследует поля и методы класса Coordinate и расширяет этот класс):
Используем композицию:
Композиция — неплохая замена наследованию, этот паттерн более простой для дальнейшего понимания написанного кода. Можно придерживаться такого правила: выбирать наследование, только если нужный класс схож с классом-предком и не будет использовать методы других классов. К тому же, композиция избавляет программиста ещё от одной проблемы — исключает конфликт имён, который случается при наследовании. Есть у композиции и недостаток: размножение количества объектов может оказывать влияние на производительность. Но опять же, это зависит от масштаба проекта и должно оцениваться разработчиком в каждом случае отдельно.
Отделяйте интерфейс от реализации. Любой используемый в программе класс состоит из интерфейса (того, что доступно при использовании класса извне) и реализации (методы). В коде интерфейс должен быть отделён от реализации как для соблюдения одного из принципов ООП, инкапсуляции, так и для улучшения читабельности кода.
Возьмём класс:
Ещё один класс:
Второй случай предпочтительнее, так как он скрывает реализацию с помощью модификатора доступа private. Кроме улучшения читабельности кода, отделение интерфейса от реализации в сочетании с соблюдением правила создания небольшого интерфейса даёт ещё одно важное преимущество: в случае нарушений в работе программы для поиска причины сбоя потребуется проверить лишь несколько функций. Чем больше открытых функций и данных — тем сложнее отследить источник ошибки. Однако интерфейс должен быть полным и должен позволять делать всё, что необходимо, иначе он бесполезен.
В ходе вебинара был задан вопрос: «А можно писать сразу хорошо и не рефакторить?» Вероятно, через несколько лет или даже десятков лет программирования это будет возможно, особенно если есть изначальное видение архитектуры программы. Но никогда нельзя предвидеть конечное состояние проекта через несколько релизов и итераций доработки. Именно поэтому важно всегда помнить о перечисленных правилах, которые гарантируют устойчивость и способность вашей программы к развитию.
Для тех, кто воспринимает информацию через видео и хочет услышать детали вебинара — видеоверсия:
Другие наши вебинары можно посмотреть здесь.
Зачем нужен хороший код, когда всё и так работает?
Несмотря на то, что программа исполняется машиной, программный код пишется людьми и для людей — неслучайно высокоуровневые языки программирования имеют человекопонятные синтаксис и команды. Современные программные проекты разрабатываются группами программистов, порой разделённых не только офисным пространством, но и материками и океанами. Благо, уровень развития технологий позволяет использовать навыки лучших разработчиков, вне зависимости от места нахождения их работодателей. Такой подход к разработке предъявляет серьёзные требования к качеству кода, в частности, к его читабельности и понятности.
Существует множество известных подходов к критериям качества кода, о которых рано или поздно узнаёт практически любой разработчик. Например, есть программисты, которые придерживаются принципа проектирования KISS (Keep It Simple, Stupid! — Делай это проще, тупица!). Этот метод разработки вполне справедлив и заслуживает уважения, к тому же отражает универсальное правило хорошего кода — простоту и ясность. Однако простота должна иметь границы — порядок в программе и читабельность кода не должны быть результатом упрощения. Кроме простоты, существует ещё несколько несложных правил. И они решают ряд задач.
- Обеспечивать лёгкое покрытие кода тестами и отладку. Unit тестирование — это процесс тестирования модулей, то есть функций и классов, являющихся частью программы. Создавая программу, разработчик должен учитывать возможности тестирования с самого начала работы над написанием кода.
- Облегчать восприятие кода и использование программы. Этому способствуют логичное именование и хороший стиль интерфейса и реализации.
- Гарантировать лёгкость сопровождения. Продуманная и реализованная структура программы позволяет решать вопросы, связанные с работой программы на новом аппаратном обеспечении или новой платформе.
- Упрощать процесс внесения дальнейших изменений. Чем лучше оптимизирована структура, тем проще изменять код, добавлять новые свойства, повышать быстродействие и изменять архитектуру.
- Обеспечивать устойчивость программы. При внесении изменений или возможных неполадках можно легко внести исправления. А правильная обработка ошибок значительно облегчает эксплуатацию программного продукта.
- Обеспечивать возможность поддержки проекта несколькими разработчиками или целыми сообществами (особенно важно для проектов с открытым исходным кодом).
Любой код — это реализация идей разработчика, имеющего определённую цель: создать развлечение, написать корпоративный софт, развить навыки программирования, создать промышленное ПО и проч… Важно изначально принять правила создания хорошего кода и применять их — такая привычка будет работать на программиста тем интенсивнее, чем больших масштабов будет достигать проект.
8 правил хорошего кода по версии GeekBrains
Соблюдайте единый Code style. Если программист приходит работать в организацию, особенно крупную, то чаще всего его знакомят с правилами оформления кода в конкретном проекте (соглашение по code style). Это не случайный каприз работодателя, а свидетельство серьёзного подхода.
Вот несколько общих правил, с которыми вы можете столкнуться:
соблюдайте переносы фигурных скобок и отступы — это значительно улучшает восприятие отдельных блоков кода
соблюдайте правило вертикали — части одного запроса или условия должны находиться на одном отступе
if (typeof a ! == "undefined" &&
typeof b ! == "undefined" &&
typeof c === "string") {
//your stuff
}
соблюдайте разрядку — ставьте пробелы там, где они улучшают читабельность кода; особенно это важно в составных условиях, например, условиях цикла.
for (var i = 0; i < 100; i++) {
}
В некоторых средах разработки можно изначально задать правила форматирования кода, загрузив настройки отдельным файлом (доступно в Visual Studio). Таким образом, у всех программистов проекта автоматически получается однотипный код, что значительно улучшает восприятие. Известно, что достаточно трудно переучиваться после долгих лет практики и привыкать к новым правилам. Однако в любой компании code style — это закон, которому нужно следовать неукоснительно.
Не используйте «магические числа». Магические числа не случайно относят к анти-паттернам программирования, проще говоря, правилам того, как не надо писать программный код. Чаще всего магическое число как анти-паттерн представляет собой используемую в коде константу, смысл которой неясен без комментария. Такие числа не только усложняют понимание кода и ухудшают его читабельность, но и приносят проблемы во время рефакторинга.
Например, в коде есть строка:
DrawWindow( 50, 70, 1000, 500 );
Очевидно, она не вызовет ошибок в работе кода, но и её смысл не всем понятен. Гораздо лучше не полениться и сразу написать таким образом:
int left = 50;
int top = 70;
int width = 1000;
int height = 500;
DrawWindow( left, top, width, height );
Иногда магические числа возникают при использовании общепринятых констант, например, при записи числа π. Допустим, в проекте было внесено:
SquareCircle = 3.14*rad*rad
Что тут плохого? А плохое есть. Например, если в ходе работы понадобится сделать расчёт с высокой точностью, придётся искать все вхождения константы в коде, а это трата трудового ресурса. Поэтому лучше записать так:
const float pi = 3.14;
SquareCircle = pi*rad*rad
Кстати, иногда коллеги-программисты могут не помнить на память значение использованной вами константы — тогда они просто не узнают её в коде. Поэтому лучше избегать написания чисел без объявления в переменных и даже постоянные величины лучше объявлять. Кстати, эти константы практически всегда есть во встроенных библиотеках, поэтому проблема решается сама собой.
Используйте осмысленные имена для переменных, функций, классов. Всем программистам известен термин “обфускация кода” — сознательное запутывание программного года с помощью приложения-обфускатора. Она делается с целью скрыть реализацию и превращает код в невнятный набор символов, переименовывает переменные, меняет имена методов, функций и проч… К сожалению, случается так, что код и без обфускации выглядит запутанно — именно за счёт бессмысленных имён переменных и функций: var_3698, myBestClass, NewMethodFinal и т.д… Это не только мешает разработчикам, которые участвуют в проекте, но и приводит к бесконечному количеству комментариев. Между тем, переименовав функцию, можно избавиться от комментариев — её имя будет само говорить о том, что она делает. 
Получится так называемый самодокументируемый код — ситуация, при которой переменные и функции именуются таким образом, что при взгляде на код понятно, как он работает. У идеи самодокументируемого кода есть много сторонников и противников, к аргументам которых стоит прислушаться. Мы рекомендуем в целом соблюдать баланс и разумно использовать и комментарии, и «говорящие» имена переменных, и возможности самодокументируемого кода там, где это оправданно.Например, возьмём код такого вида:
// находим лист, записываем в r
if ( x != null ) {
while ( x.a != null ) {
x = x.a;
r = x.n;
}
}
else {
r = ””;
}
Из комментария должно быть понятно, что именно делает код. Но совершенно неясно, что обозначают x.a и x.n. Попробуем внести изменения таким образом:
// находим лист, записываем имя в leafName
if ( node != null ) {
while ( node.next != null ) {
node = node.next;
leafName = node.name;
}
}
else {
leafName = ””;
}
В этом пункте следует отдельно сказать про комментарии, так как слушатели всегда задают очень много вопросов о целесообразности и необходимости их использования. Когда комментариев много, они приводят к низкой читабельности кода. Почти всегда есть возможность внести в код такие изменения, чтобы исчезла потребность в комментарии. В крупных проектах комментарии оправданы в случае использования API, обозначения подключения кода сторонних модулей, обозначения спорных моментов или моментов, требующих дальнейшей переработки.
Объединим в одно разъяснение ещё два важных правила. Создавайте методы как новый уровень абстракции с осмысленными именами и делайте методы компактными. Вообще, сегодня модульность кода доступна каждому программисту, а это значит, что нужно стремиться создавать абстракции там, где это возможно. Абстракция — это один из способов сокрытия деталей реализации функциональности. Создавая отдельные небольшие методы, программист получает хороший код, разделённый на блоки, в которых содержится реализация каждой из функций. При таком подходе нередко увеличивается количество строк кода. Есть даже определённые рекомендации, которые указывают длину метода не более 10 строк. Конечно, размер каждого метода остаётся целиком на усмотрении разработчика и зависит от многих факторов. Наш совет: всё просто, делайте метод компактным так, чтобы один метод выполнял одну задачу. Отдельные вынесенные сущности проще улучшить, например, вставить проверку входных данных прямо в начале метода.
Для иллюстрации этих правил возьмём пример из предыдущего пункта и создадим метод, код которого не требует комментариев:
string GetLeafName ( Node node ) {
if ( node != null ) {
while ( node.next != null ) {
node = node.next;
}
return node.name;
}
return ””;
}
И, наконец, скроем реализацию метода:
... leafName = GetLeafName( node ); …
В начале методов проверяйте входные данные. На уровне кода нужно обязательно делать проверки входных данных во всех или практически во всех методах. Это связано с пользовательским поведением: будущие пользователи могут вводить любые данные, которые могут вызвать сбои в работе программы. В любом методе, даже в том, который использовался всего один раз, обязательно нужно организовывать проверку данных и создавать обработку ошибок. Это стоит сделать, поскольку метод не только выступает как уровень абстракции, но и необходим для переиспользования. В принципе, возможно разделить методы на те, в которых нужно делать проверку, и те, в которых её делать необязательно, но для полной уверенности и защиты от «хитрого пользователя» лучше проверять все входные данные.
В примере ниже вставляем проверку на то, чтобы на входе не получить null.
List<int> GetEvenItems( List<int> items ) {
Assert( items != null);
List<int> result = new List<int>();
foreach ( int i in items ) {
if ( i % 2 == 0 ) {
result.add(i);
}
}
return result;
}
Реализуйте при помощи наследования только отношение «является». В остальных случаях – композиция. Композиция является одним из ключевых паттернов, нацеленных на облегчение восприятия кода и, в отличие от наследования, не нарушает принцип инкапсуляции. Допустим, у вас есть класс Руль и класс Колесо. Класс Автомобиль можно реализовать как наследник класса-предка Руль, но ведь Автомобилю нужны и свойства класса Колесо.
Соответственно, программист начинает плодить наследование. А ведь даже с точки зрения обывательской логики класс Автомобиль — это композиция элементов. Допустим, есть такой код, когда новый класс создаётся с использованием наследования (класс ScreenElement наследует поля и методы класса Coordinate и расширяет этот класс):
сlass Coordinate {
public int x;
public int y;
}
class ScreenElement : Coordinate {
public char symbol;
}
Используем композицию:
сlass Coordinate {
public int x;
public int y;
}
class ScreenElement {
public Coordinate coordinate;
public char symbol;
}
Композиция — неплохая замена наследованию, этот паттерн более простой для дальнейшего понимания написанного кода. Можно придерживаться такого правила: выбирать наследование, только если нужный класс схож с классом-предком и не будет использовать методы других классов. К тому же, композиция избавляет программиста ещё от одной проблемы — исключает конфликт имён, который случается при наследовании. Есть у композиции и недостаток: размножение количества объектов может оказывать влияние на производительность. Но опять же, это зависит от масштаба проекта и должно оцениваться разработчиком в каждом случае отдельно.
Отделяйте интерфейс от реализации. Любой используемый в программе класс состоит из интерфейса (того, что доступно при использовании класса извне) и реализации (методы). В коде интерфейс должен быть отделён от реализации как для соблюдения одного из принципов ООП, инкапсуляции, так и для улучшения читабельности кода.
Возьмём класс:
class Square {
public float edge;
public float area;
}
Ещё один класс:
class Square {
public float GetEdge();
public float GetArea();
public void SetEdge( float e );
public void SetArea( float a );
private float edge;
private float area;
}
Второй случай предпочтительнее, так как он скрывает реализацию с помощью модификатора доступа private. Кроме улучшения читабельности кода, отделение интерфейса от реализации в сочетании с соблюдением правила создания небольшого интерфейса даёт ещё одно важное преимущество: в случае нарушений в работе программы для поиска причины сбоя потребуется проверить лишь несколько функций. Чем больше открытых функций и данных — тем сложнее отследить источник ошибки. Однако интерфейс должен быть полным и должен позволять делать всё, что необходимо, иначе он бесполезен.
В ходе вебинара был задан вопрос: «А можно писать сразу хорошо и не рефакторить?» Вероятно, через несколько лет или даже десятков лет программирования это будет возможно, особенно если есть изначальное видение архитектуры программы. Но никогда нельзя предвидеть конечное состояние проекта через несколько релизов и итераций доработки. Именно поэтому важно всегда помнить о перечисленных правилах, которые гарантируют устойчивость и способность вашей программы к развитию.
Для тех, кто воспринимает информацию через видео и хочет услышать детали вебинара — видеоверсия:
Другие наши вебинары можно посмотреть здесь.
