通过重构改善代码的既有设计包括以下几个关键策略：识别并分解大型类与函数、引入设计模式、提高代码复用、代码审查与测试。首先，要识别过于庞大或复杂的类与函数，并将其分解为更小、更易于管理的单元。这种分解有助于提升代码的可读性和可维护性，并可能揭示更深层次的设计问题。
此外，引入设计模式是重构的一个重要方面。设计模式是经过验证，解决特定设计问题的常用方法。它们提供了一套标准化的模板来解决常见问题，并且通常能够使代码更加模块化、灵活和可扩展。比方说，如果系统需要动态改变行为，可能会选择策略模式以定义一系列可互换的行为，并能够在运行时动态地切换。通过使用这种模式，可以简化并改善系统的设计。
一、重构的初步评估
在开始进行重构之前，需要了解代码的当前状态以及重构的目标。对既有设计进行全面的审查是重构前的关键步骤。确定哪些部分的代码是功能正常但设计不良、哪些是即有设计问题也有功能缺陷的。分析现有代码并确定重构的优先级可以使重构工作更为有序，也确保了每次重构的步骤都是切实可行的。
二、理解并识别代码异味
在代码重构中，代码异味是指代码中的各种问题和坏味，它们通常暗示潜在的设计问题。识别这些异味是开始改进代码重要的第一步。一些常见的代码异味包括重复代码（Duplicated Code）、长方法（Long Method）、过大的类（Large Class）、过多的参数（Long Parameter List）、发散式变更（Divergent Change）等。通过识别这些问题，可以有针对性地采用特定的重构技术来解决它们。
三、分解大型类与函数
一般来说，过大的类和长方法是设计欠佳的明显迹象，因为它们通常承担了太多的职责。通过提炼方法（Extract Method）和提炼类（Extract Class）等技术，可以将这些庞大的结构拆分成更小、更有焦点的部分。提炼方法是将过长函数中的代码片段转移到一个新方法中。通常这些代码片段可以作为一个逻辑单元进行分组。类似地，当一个类负责了太多的职责时，可以使用提炼类技术将这个类分解。
四、引入设计模式
设计模式代表了可重用的解决方案，它们可以帮助重构者改进代码架构，并处理特定的设计问题。例如，单一职责原则鼓励程序员保持类的专注，只处理单一的功能。通过实施工厂模式来处理对象创建、策略模式来处理行为变更以及观察者模式来处理事件响应等，重构工作可以系统性地改进代码的设计。
五、提高代码复用性
代码复用是软件开发中一个重要目标，重构时应着力提高代码的复用性。通过将常用的功能抽象成函数、创建库或服务以及采用面向对象编程中的继承和多态等技术，可以减少代码冗余，使得代码更加清晰和易于维护。减少重复代码（Remove Duplicates）对提升整体代码质量格外重要。
六、代码审查和测试的重要性
任何重构工作都应伴随着严格的代码审查和测试。通过对重构后的代码进行审查，可以确保代码风格的一致性并识别潜在的问题和不足。测试尤为重要，因为它保证了重构过程中不会引入新的错误。自动化测试，包括单元测试和集成测试，是持续维护代码质量的关键工具。
七、迭代式重构与持续改进
重构不是一劳永逸的过程，而是一个持续的活动。迭代式重构是一种实践方法，即每次只进行小的、可管理的改进，这有助于保持重构过程的控制并减少风险。随着产品和需求的不断演进，迭代式重构确保了代码持续适应变化，使既有设计长期保持健康和可持续。
总结起来，通过理解和识别代码异味，分解复杂的代码结构，引入成熟的设计模式，提高代码的复用性，以及不断的代码审查和测试，可以显著改善代码的既有设计。通过以上步骤，软件系统变得更加灵活、可扩展并且更容易维护，也因此为未来的开发工作奠定了坚实的基础。
相关问答FAQs：
1. 重构是什么？它能如何改善既有代码的设计？
重构是指对已有代码进行修改，以提高其可读性、可维护性和扩展性的过程。通过重构可以改善既有代码的设计，使其更加灵活、可靠和易于理解。这样做可以降低后续的代码维护成本，并为添加新功能提供更好的基础。
2. 有哪些常见的重构技术可以用来改善既有代码的设计？
常见的重构技术包括：提取方法（将重复的代码块提取为一个方法）、内联方法（将方法内的代码直接插入调用处）、提取变量（将复杂的表达式提取为一个变量）、内联变量（将变量的引用直接替换成其初始值）、移动方法（将方法从一个类移到另一个类）、替换算法（用更高效的算法替代低效的算法）等。
3. 重构代码的过程中需要注意哪些事项？如何确保不引入新的问题？
在重构代码时，需要注意以下事项：首先，确保有足够的测试覆盖率，以便在重构过程中及时发现潜在的问题。其次，保持小步重构的原则，每次只改动一个地方，然后立即进行测试，以便迅速发现并修复问题。最后，使用版本控制工具来记录每一步的重构操作，以便在需要时可以回滚到之前的版本。这样可以最大程度地避免引入新的问题，并保证代码质量的稳定性。
