用软件量度评估软件重构

介绍

重构^[1]：对软件内部结构的一种调整，目的是在不改变"软件之可察行为"前提下，提高其可理解性，降低其修改成本。在这个定义中，"软件之可察行为"可以理解为相同的回归测试集，因此是确定、具体的。然而，虽然可以通过统计的方式计算”修改成本”，但是仍然缺乏可操作性。

在本文中，把“降低其修改成本”改成“降低复杂度”。从而利用复杂性量度给出重构的量化尺度，提高了重构定义的一致性。

软件量度^[2][3]

主要的软件量度有如下几种：

1、 尺度性指标

1. 代码行数，类成员个数，方法行数：越少越好
2. 类个数：越多越好

2、 结构性指标：

1. 继承深度：继承树的高度
2. 方法加权和：每个方法的环形量度之和（cyclomatic）。简单地说就是条件和循环语句的个数加一。
3. 对象间耦合：一个对象引用的其它类的个数。
4. 类响应集合：一个消息响应可能调用方法的百分比。
5. 方法内聚：一种算法是计算一个类中，百分之多少的方法调用了一个数据成员^[4]。百分比越高，内聚越强。
6. 封装性：不可见的成员/方法的百分比。

重构

软件量度可以为重构提供以下帮助：

• 软件量度可以识别出软件的坏味道。
• 软件量度可以衡量重构的效率
• 有很多重构操作也存在着有意义的逆向操作，这意味着需要一种权衡，这时量化量度更有帮助。

操作	逆向操作	量度变化
改名		名字的改变对软件量度来说没有影响。 当然名字会影响到可理解性，
提炼方法	消除方法	方法行数发生变化，方法加权和可能变化 通常方法行数减少的时候，重用性会提高，从而降低整个软件的复杂度。 封装性发生变化 设置取值/改值方法
引入临时变量	消除临时变量	代码行数可能变化 改变临时变量的名字可以改善代码的可理解性 方法内聚性发生变化 将成员改成临时变量
移动方法/成员		提高封装性 有些成员/方法可能变成不可见。
提炼类	消除类	类的个数，方法内聚性，类成员个数发生变化 这些变化的利弊并不一致，需要加以权衡。
改成常数对象	改成变量对象	类响应集合发生变化 常数对象的行为比较简单，可提高代码的可理解性
改成单向关联对象	改成双向关联对象	对象间耦合发生变化 单向关联的耦合度更小一些
分解/合并条件式		方法加权和，方法行数发生变化
添加方法参数	减少方法参数	方法加权和，方法行数可能发生变化 如果引入参数对象，还会带来对象间耦合的变化 如果涉及到参数与成员的转换，方法内聚性也会发生变化
添加异常	减少异常	方法加权和，方法行数发生变化 这里使用异常并不能控制复杂度，相反还可能带来复杂度的增加
上移成员/方法	下移成员/方法	方法内聚性、代码行数发生变化
提炼接口		方法加权和，对象间耦合发生变化 值得注意的是封装性的变化，一个最小的公共方法集合可以提高封装性。
添加继承	减少继承	方法内聚性、代码行数，继承深度发生变化 如果可以保证超类/子类行为的一致性，那么添加继承后，方法内聚性会增加。 如果超类/子类行为并不一致，那么减少继承（比如改成委托），方法内聚性也会增加。

结语

软件量度是一种量化的，可以自动计算的指标。用于衡量软件重构的效果，可以得到客观的，比较一致的结果。

引用

[1] Martin Fowler，重构--改善既有代码的设计，中国电力出版社， 2003-8-1

[2] S. R. Chidamber and C. F. Kemerer, A metrics suite for object oriented design. IEEE Trans. Software Engineering, 20(6):476-493, 1994.

[3] F. B. Abreu and Walcelio Melo. Evaluating the impact of object-oriented design on software quality. In METRICS '96: Proceedings of the 3rd International Symposium on Software Metrics, page 90, Washington, DC, USA, 1996. IEEE Computer Society

[4] An Introduction to Object-Oriented Metrics, http://agile.csc.ncsu.edu/SEMaterials/OOMetrics.htm