淺談計算機軟件重構技術
軟件重構是指在不改變軟件的功能和外部可見性的情況下，對軟件進行的改造，以下是小編搜集整理的一篇探究軟件重構的論文范文，歡迎閱讀查看。
摘要：本文闡述了軟件重構技術的現狀，研究意義和發展前景。
關鍵詞：軟件重構 原型開發 簡化 復用 測試
1、軟件重構的定義
軟件維護最初最貼切的形容就是“打補丁”，所有的維護工作采用的都是一種消極但快速的方法。如果發現系統有問題，維護人員就快速找到這個問題，然后修改源代碼，解決這個問題。如果要添加一個新的功能，那就找到一個相似的模塊，修改代碼以后放進去。這樣反復多次之后，系統變得越來越臃腫，越來越難于理解，維護也越來越艱難、越來代價越高。人們期望解決這一問題的根本辦法，于是軟件重構技術應運而生。通過這種技術，使得編碼更加謹慎合理，編碼時如果非常小心，則代碼會具有良好的形狀和味道，在修改添加代碼前，通過查看代碼的形狀和味道來決定是否進行更新。如果代碼不容易被理解，則必須重構代碼以使得維護變得容易，再進行相應的擴展和更新。
軟件重構是指在不改變軟件的功能和外部可見性的情況下，為了改善軟件的結構，提高清晰性、可擴展性和可重用性而對軟件進行的改造。簡而言之，重構就是改進已經寫好的軟件的設計。也就是說，改進后的軟件其原有的功能和行為都不改變，改變的僅僅是程序內部的編碼。重構是在源代碼級別上進行的，目的是使原有的代碼在重構后具有良好的程序結構。
2、軟件重構的意義
計算機技術的發展帶來了全社會的變革，人們的生活對計算機的依賴越來越強，所使用的軟件也越來越復雜，對開發軟件所使用的技術也要求越來越高。面向對象開發方法等有利于軟件利用的方法和技術得到了廣泛的運用。但同時也顯示出一些弊端。為了開發出使用方便，利于維護的軟件系統，軟件開發人員希望把初始系統設計得盡可能的完美、靈活、具有良好的可擴展性。這不僅要求軟件開發人員具有較高的軟件設計能力，而且，再完美的設計也不可能完全適應未來的需求變化。解決這一問題的方法是軟件工程中的原型開發方法，在原型開發方法中，系統開發人員首先快速開發出一個系統原型提供給用戶使用，通過用戶在使用過程中的不斷反饋來對系統進行修改直到最后開發出系統的成熟版本。軟件擴展是在軟件重構的基礎上完成的。在需要擴展時，使用軟件重構方法和重構工具，采取提取抽象數據類型、提取接口等技術對代碼結構進行改造，以利于軟件的維護、功能的增加等活動。
對于已經投入使用的系統，由于需求、業務、法規等因素的變化，也會因此而改變，需要在原有的系統上進行修改和擴充。在維護過程中可能會遇到設計風格不一致、過時的編程語言、系統文檔過時，不完整和難于理解的問題。這時候，為也延長舊系統的生命周期，降低系統維護成本。就可以采用以原有系統進行重構的方法對軟件進行重構，使其在改善程序結構的基礎上適應需求的變化。
軟件重構也能為程序員的編碼帶來好處，首先，可以簡化設計，重構允許系統設計剛好滿足現有需求，不必過多考慮未來的需求，降低了系統設計的復雜程度，當有新的需求時，可以利用重構技術，快速進行設計擴展。其次，可以增強程序的可讀性，便于理解他人的編程目的，利于快速開發軟件系統。再者，軟件重構可以使程序的結構更加清晰，減少編程過程中出現的問題，并且，由于重構是建立在嚴格的測試之上的，所以能夠快速發現問題。將復雜的軟件測試分解為遞進式的簡單測試，降低了測試的復雜度。最重要的是重構可以使得代碼的可理解性大大提高，原因在于，重構技術支持更小的類、更短的方法、更少的局部變量、更小的系統耦合，重構可以讓程序員養成良好的編程習慣。
3、軟件重構的研究現狀
軟件重構的研究緊緊圍繞以下幾個方面展開，目前已經取得了一些成果。
(1)基本重構方法和復合重構方法的研究，如Opdyke針對C++語言定義的一組基本重構方法，在其中定義的每個基本重構方法中，由前提條件和執行動作組成。在進行重構時以每個基本方法為重構的最小單位。通過執行動作對程序的修改步驟進行描述，前提條件是用來保證程序行為的不變。將這些基本重構方法組合起來形成復合重構，就可以用來解決復雜的'重構問題。Roberts等人受Opdyke研究的啟發，對基本重構方法進行了改進，增加了后置條件約束，討論了復合結構中基本重構之間的依賴性問題，提出了計算復合重構前置條件的計算方法，并開發了針對Smalltalk的重構輔助工具。
(2)不良程序結構的探查和整理。如冗余代碼探查和消除、類層次的整理、橫切關注的探查和封裝等。其中冗余代碼的探查和消除主要使用字符串比較的方法，類層次的整理主要使用“漸進增加類”算法實現，而橫切叛黨的探查和封裝主要使用面向方面范型進行研究和實踐。
(3)程序理解方法和工具。要進行軟件維護和軟件重構必須在理解程序結構的基礎上施行。除了針對程序代碼中的不良程序結構進行探查，還需要圍繞程序的設計模型進行分析。如Pauw等人開發的Ovation系統，使用了執行模式視圖在不同的抽象層次上對程序的執行進行可視化，并對生成的模型進行一些操作。Storey等人開發Rigi逆向工程環境則使用有向圖表示軟件構件和它們之間的關系。
(4)面向典型設計的重構方法。如Tokuda和Batory探討了采用手工方式對程序應用設計模式的重構的方法，他們通過實驗指出：一個典型的系統在使用重構和引入設計模式后，可以明顯地增加軟件質量。Tonella和Potrich提出了從C++代碼中自動抽取UML交互圖的方法。這個基于靜態的程序分析技術的方法，基本可以描述在任何輸入下程序的結果。將對象交互圖的抽取過程分兩步：第一步，從源碼中推斷出程序所創建的對象和程序中變量;第二步，把方法的每一個調用分解成交互過程中包含的發送類和接收類。
(5)軟件重構輔助工具。如Opdyke開發的重構輔助工具C++重構工具，Roberts等人開發的Smalltalk Refactory Browser等。這些工具雖然沒能成為實用的工具，但卻是后續研發工作的基礎。
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