Das Refactoring von Code ist eine Technik, die häufig in der Computerprogrammierung und insbesondere im Data Engineering eingesetzt wird. Sie besteht darin, den Computercode neu zu strukturieren, ohne sein äußeres Verhalten oder seine Funktionalität zu verändern. Hier erfährst du alles, was du über diese Methode wissen musst: Definition, Vorteile, Techniken, Ausbildung…
In der Computerprogrammierung ist es manchmal notwendig, einem Programm in letzter Minute vor dem Ausrollen der neuen Version eine Funktion hinzuzufügen.
Nun kann es sein, dass die Zeit nicht ausreicht, um diese Funktion auf eine organisierte, strukturierte und mit dem Rest des Codes ausgerichtete Weise hinzuzufügen. Die Funktion kann also auf gut Glück hinzugefügt werden, in der Hoffnung, dass alles glatt läuft.
Wenn der Code jedoch nicht sauber oder optimiert genug ist, kann es notwendig sein, bestimmte Aufgaben zu verschieben, um zu verhindern, dass das Projekt in Verzug gerät. Dies führt zu einer „technischen Schuld“.
Glücklicherweise gibt es eine Methode, um diese technischen Schulden zu reduzieren, indem man den Code sauberer macht: Refactoring.
Was ist Refactoring?
Refactoring ist ein Prozess, bei dem der Computercode umstrukturiert wird, ohne seine ursprüngliche Funktionalität zu verändern.
Ziel ist es, den internen Code durch zahlreiche Änderungen zu verbessern, ohne das externe Verhalten des Codes zu verändern.
Computerprogrammierer und Softwareentwickler können Code-Refactoring nutzen, um das Design, die Struktur und die Implementierung von Software zu verbessern.
Refactoring verbessert auch die Lesbarkeit des Codes und reduziert seine Komplexität. Diese Methode kann den Entwicklern auch dabei helfen, versteckte Fehler oder Schwachstellen in ihrer Software zu finden.
Es gibt viele verschiedene Ansätze für das Refactoring, aber der am häufigsten verwendete ist die Anwendung einer Reihe grundlegender und standardisierter Aktionen, die manchmal auch als „Mikro-Refactoring“ bezeichnet werden.
Die Änderungen am bestehenden Quellcode erhalten das Verhalten und die Funktionalität der Software, da sie so minimal sind, dass sie keine neuen Fehler erzeugen oder einführen können.
Bei diesem Prozess werden viele kleine Änderungen am Quellcode des Programms vorgenommen.
Es ist z. B. möglich, die Struktur des Quellcodes an einer Stelle zu verbessern und die gleiche Änderung systematisch auf verschiedene Stellen des Programms auszudehnen.
Die Idee dahinter ist, dass diese kleinen Änderungen am Hauptteil des Programmcodes einen kumulativen Effekt haben können. Auf diese Weise bewahren die Änderungen das ursprüngliche Verhalten der Software und verändern es nicht.
Refactoring wurde von Martin Fowler erfunden, indem er die besten Praktiken der Softwareentwicklungsindustrie zu einer spezifischen Liste von Methoden kumulierte, die in seinem Buch „Refactoring: Improving the Design of Existing Code“ beschrieben sind.
Wozu dient Refactoring?
Refactoring verbessert den Code auf verschiedene Weise. Zunächst einmal macht diese Methode den Code effizienter, indem sie Abhängigkeiten und Komplexität reduziert.
Außerdem vereinfacht es die Wartung und Wiederverwendung des Codes, indem es seine Effizienz und Lesbarkeit erhöht. Durch Refactoring ist der Code leichter zu lesen und zu verstehen.
Schließlich ermöglicht es Softwareentwicklern, Fehler und Schwachstellen im Code leichter zu erkennen und zu beheben. Diese Änderungen werden am Code vorgenommen, ohne die Funktionen des Programms an sich zu verändern.
Was ist ein "schmutziger" Code?
Der Hauptnutzen des Refactoring besteht darin, den Code sauberer zu machen. Der Begriff „schmutziger“ Code wird verwendet, um Code zu bezeichnen, der schwer zu warten und zu aktualisieren und noch schwieriger zu verstehen und zu übersetzen ist.
Oftmals ist dies das Ergebnis von schwer einzuhaltenden Deadlines während der Entwicklung und der Notwendigkeit, Funktionen hinzuzufügen oder zu aktualisieren, auch wenn das Backend nicht so aussieht, wie es sollte.
Je sauberer der Code ist, desto einfacher ist es, ihn in zukünftigen Iterationen zu ändern oder zu verbessern. Das ist ein echter Vorteil für Programmierer.
Wenn der Code nicht aufgeräumt ist, kann er einen Schneeballeffekt auslösen und zukünftige Verbesserungen verlangsamen.
Die Entwickler werden gezwungen sein, zusätzliche Zeit damit zu verbringen, den Code zu verstehen und zu verfolgen, bevor sie ihn ändern.
Der Begriff „schmutziger Code“ umfasst Code, der zu groß ist, um einfach manipuliert werden zu können, unvollständige oder falsch angewandte Prinzipien der objektorientierten Programmierung oder überflüssige Kopplungen.
Ebenso kann sich der Begriff auf Code beziehen, der an verschiedenen Stellen wiederholt geändert werden muss, damit die gewünschten Änderungen richtig funktionieren. Schließlich kann er auch Code bezeichnen, der nicht notwendig ist und entfernt werden kann, ohne die Gesamtfunktionalität zu beeinträchtigen.
Im Gegensatz dazu ist sauberer Code einfacher zu lesen, zu verstehen und zu pflegen. Er vereinfacht die zukünftige Softwareentwicklung und führt schneller zu einem qualitativ hochwertigeren Produkt.
Wann sollte man Code Refactoring durchführen?
Refactoring kann nach der Einführung eines Produkts, vor dem Hinzufügen von Aktualisierungen oder neuen Funktionen zu einem bestehenden Code oder im Rahmen der täglichen Programmierarbeit durchgeführt werden.
Wenn der Prozess nach der Einführung durchgeführt wird, erfolgt er, bevor die Entwickler mit dem nächsten Projekt beginnen.
Dies ist der beste Zeitpunkt im Lebenszyklus der Softwarebereitstellung, um einzugreifen, da die Entwickler maximale Verfügbarkeit und mehr Zeit haben, um an den vom Quellcode geforderten Änderungen zu arbeiten.
Es ist jedoch besser, sich um das Refactoring zu kümmern, bevor man dem bestehenden Code Updates oder neue Funktionen hinzufügt. Dies erleichtert es den Entwicklern, auf dem vorhandenen Code aufzubauen, da der Code vereinfacht und besser lesbar wird.
Schließlich kann eine Organisation, die das Refactoring beherrscht, es als regelmäßigen Prozess praktizieren. Ein Entwickler kann den vorhandenen Code jedes Mal, wenn er neue Elemente hinzufügen muss, überprüfen, um festzustellen, ob er optimal strukturiert ist. Wenn dies nicht der Fall ist, kann Refactoring eine gute Lösung sein.
Refactoring und Data Science
Im Bereich Data Science kann im Bereich Data Science verwendet werden, um die Leistung einer Datenpipeline zu steigern. Mithilfe dieser Technik kann die Datenverarbeitung von mehreren Dutzend Stunden auf nur wenige Minuten reduziert werden.
Außerdem wird beim Datenbank-Refactoring das Schema einer Datenbank geändert, um ihr Design zu verbessern, während ihr Verhalten und ihre Informationssemantik erhalten bleiben.
Bei dieser Technik wird die Art und Weise, wie die Daten interpretiert oder verwendet werden, nicht verändert, Fehler werden nicht behoben und neue Funktionen werden nicht hinzugefügt. Das System funktioniert weiterhin normal.
Das Refactoring einer Datenbank ist komplexer als das Refactoring von Code, da die Informationssemantik und nicht nur die Verhaltenssemantik beibehalten werden muss.Das Ziel kann sein, das Datenbankschema evolutionär zu entwickeln, Designprobleme eines alten Datenbankschemas zu lösen oder eine Reihe kleinerer Änderungen mit geringem Risiko zu implementieren.
Vor- und Nachteile von Refactoring
Refactoring bringt mehrere Vorteile mit sich. Es macht den Code leichter lesbar und verständlich und vereinfacht die Wartung und das Auffinden von Fehlern.
Diese Technik fördert auch ein tieferes Verständnis des Codes, da die Entwickler darüber nachdenken müssen, wie sich ihr Code mit der Basis vermischen wird. Die Tatsache, dass Refactoring die ursprüngliche Funktionalität des Codes nicht verändert, bedeutet schließlich, dass das Projekt nicht verändert wird.
Das Refactoring bringt jedoch auch einige Herausforderungen mit sich. Der Prozess kann sehr lange dauern, wenn das Entwicklungsteam übereilt handelt und das Refactoring nicht im Voraus geplant wird.
Ebenso kann Refactoring ohne ein klares Ziel zu Verzögerungen und zusätzlicher Arbeit führen. Schließlich reicht diese Methode nicht aus, um Software-Schwachstellen zu beheben.
Refactoring-Techniken
Für das Refactoring können mehrere verschiedene Techniken verwendet werden. Je nach den Umständen sollte die optimale Methode gewählt werden.
Die „red, green“-Technik wird häufig in der agilen Entwicklung verwendet und beinhaltet drei Schritte. Zunächst legen die Entwickler fest, was weiterentwickelt werden soll, dann testen sie ihr Projekt. Schließlich wird der Code refaktorisiert, um ihn zu verbessern.
Die Inline-Methode ihrerseits konzentriert sich auf die Vereinfachung des Codes durch das Entfernen von unnötigen Elementen. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Funktionalität zwischen den Objekten zu verschieben, um neue Datenklassen zu schaffen.
Bei der Extraktionstechnik wird der Code in kleinere Teile zerlegt, um sie in eine andere Methode zu verschieben. Der fragmentierte Code wird durch einen Aufruf an die neue Methode ersetzt.
Als Alternative reduziert das abstrakte Refactoring die Menge an dupliziertem Code. Dieser Ansatz eignet sich, wenn eine große Datenmenge refactorisiert werden muss. Die Kompositionstechnik schließlich vereinfacht den Code, um Duplikate zu reduzieren, indem sie verschiedene Refactoring-Methoden wie Extraktion und Inline verwendet.
Refactoring: Tipps und Tricks
Für ein erfolgreiches Refactoring des Codes ist es wichtig, die richtigen Vorgehensweisen zu befolgen. Zunächst einmal solltest du sorgfältig planen, um sicherzustellen, dass du genügend Zeit für diesen Vorgang einplanst.
Es ist auch wichtig, das Refactoring durchzuführen, bevor du Updates oder neue Funktionen zum bestehenden Code hinzufügst. Das hat den Vorteil, dass die technische Schuld verringert wird.
Außerdem solltest du in kleinen Schritten vorgehen, damit die Entwickler frühzeitig Feedback erhalten. Dies ermöglicht ihnen, mögliche Fehler zu erkennen.
Die Entwickler sollten sich auch klare Ziele setzen und den Umfang und die Ziele des Projekts sehr früh im Prozess des Code-Refactorings festlegen. Dadurch werden Verzögerungen und zusätzliche Arbeit vermieden.
Häufiges Testen stellt auch sicher, dass das Refactoring keine neuen Fehler mit sich bringt, während Automatisierungswerkzeuge für mehr Geschwindigkeit und Einfachheit sorgen.
Denke auch daran, dass Refactoring nicht dazu dient, Softwarefehler zu beheben. Debugging und Troubleshooting müssen parallel dazu durchgeführt werden.
Der Code muss häufig überprüft werden, um seine verschiedenen Elemente wie Variablen und Objekte zu verstehen. Refactoring und Patching sollten regelmäßig durchgeführt werden, um eine maximale Rendite zu erzielen.
Schließlich solltest du dich auf die Deduplizierung des Codes konzentrieren, um die Komplexität und die Verschwendung von Ressourcen zu reduzieren. Mit diesen Praktiken kannst du die Vorteile des Refactoring maximieren.
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Du wirst lernen, wie man mit der Programmiersprache Python und ihren Softwarebibliotheken für Data Science wie NumPy umgeht. Andere Module beschäftigen sich mit Datenbanken, Machine Learning, DataViz oder Business Intelligence.
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Du weißt jetzt alles über Code-Refactoring. Weitere Informationen zum selben Thema findest du in unserem umfassenden Dossier über Python und unserem Dossier über Data Engineering.
