Refactoring – der Schlüssel zu sauberem Code

Refactoring bringt Ordnung in Code-Chaos, verbessert die Codequalität und ermöglicht es Ihrem Team, effizient zu arbeiten, ohne auf unerwartete Probleme zu stoßen. Erfahren Sie in diesem Ratgeber alles über Code-Refactoring! Entdecken Sie, wie Sie aus einem chaotischen Lagerhaus ein perfekt organisiertes Warenhaus machen.

Beim Refactoring von Code wird der existierende Code mit vielen kleinen Schritten, sogenannten Refactorings, umstrukturiert, ohne dabei seine grundlegende Funktionalität zu verändern. Ziel ist es, die Verständlichkeit des Codes zu erhöhen und somit eine langfristig ressourcenschonende Weiterentwicklung zu ermöglichen. 

In der Praxis bedeutet das, dass der Code aufgeräumt und die Softwarequalität verbessert wird, ohne dass die Nutzer des Systems irgendwelche Änderungen an der Funktionalität bemerken. Dies umfasst beispielsweise:

• das Umbenennen von Variablen,
• das Einführen neuer Abstraktionen,
• die Verringerung der Verschachtelungstiefe und
• das Entfernen ungenutzter Codestellen.

Ziel ist es, die technische sowie Domänensprache so klar wie möglich zu modellieren, damit Teams immer handlungsfähig bleiben und neue Funktionen einbauen können.

Code, der über einen längeren Zeitraum nicht gepflegt wird, kann zunehmend chaotisch werden. In diesem Fall lässt die Codequalität stark nach, das Verständnis schwindet und die Komplexität steigt.

Spätestens zu diesem Zeitpunkt häufen sich die Beschwerden über den sogenannten „Spaghetti-Code“. Und das aus gutem Grund! Denn dieser verursacht einen erheblichen Anstieg des Implementierungsaufwands, erschwert die Fehlerbehebung und verhindert ein effizientes Arbeiten.

Kurz gesagt: Es kommt zu einer zunehmenden Handlungsunfähigkeit.

Ob bei der Fehlerbehebung, der Implementierung neuer Funktionen oder während eines Reviews – Refactoring sollte in jeder Phase der Softwareentwicklung berücksichtigt werden. Denn es bringt eine Vielzahl von Vorteilen, welche die Software verbessern:

• Komplexitätsreduktion und Verständlichkeit: Die Komplexität des Codes wird reduziert, wodurch seine Verständlichkeit steigt. Dies erleichtert die Zusammenarbeit im Team und vereinfacht die Wartung.
• Testbarkeit: Eine klarere Struktur sorgt für eine bessere Testbarkeit und hilft, Fehler frühzeitig zu erkennen.
• Fehlerbehebung: Bugs können schneller gefunden und behoben werden, da der Code übersichtlicher ist.
• Ressourcenschonung: Eine optimierte Codebasis senkt den Ressourcenverbrauch und erhöht die Effizienz.

Und das Beste daran: Refactoring kann während der laufenden Entwicklung erfolgen, ohne den Entwicklungsprozess zu unterbrechen.

• Umbenennen: Variablen, Methoden oder Klassen umbenennen, um sie aussagekräftiger und verständlicher zu machen.
• Einbetten: Kompakte und verständliche Codestellen direkt an die aufzurufende Stelle verschieben, anstatt sie in Methoden oder Variablen auszulagern.
• Methoden extrahieren: Komplexe und verwirrende Codestellen als separate Methoden auslagern und durch aussagekräftige Methodennamen beschreiben.
• In lokale Variablen auslagern: Statt Werte ohne Kontext im Code zu lassen, ist es sinnvoll, sie in beschreibenden Variablen zu speichern. Zum Beispiel sollte 3.14 als PI bezeichnet werden.
• Parameter hinzufügen: Wenn sich Daten innerhalb einer Methode häufig ändern, sollten sie als Parameter übergeben werden. Das erweitert die Parameterliste und reduziert die Notwendigkeit, die Methode anzupassen.
• In Feld auslagern: Wiederkehrende Werte in einer Klasse in ein gemeinsames Feld auslagern, um die Wartung zu vereinfachen.

Diese Methoden sollten je nach Bedarf und Projektanforderungen ausgewählt und angewendet werden.

Es gibt keine einheitliche Vorgehensweise, die für jedes Projekt geeignet ist. Jedes Projekt erfordert eine individuelle Festlegung der Maßnahmen: was, wie und in welchem Umfang umstrukturiert werden muss. Da es also keine Einheitslösung gibt, handelt es sich hier um einen groben Leitfaden. 

Bei MaibornWolff legen wir jedoch großen Wert auf Transparenz und Wissenstransfer: Daher begleiten wir Sie von Anfang an auf dem Weg zu einer wartungsfreundlichen, ressourcenschonenden und zukunftssicheren Anwendung. Mit unserer jahrzehntelangen Erfahrung in der Software-Entwicklung und im Durchführen unserer Software Health Checks passen wir die folgende Vorgehensweise individuell an Ihre Bedürfnisse an – sei es für neue Anwendungen oder für alte, schwer wartbare Monolithen.

Um sich einen Überblick über den bestehenden Code und die zugrunde liegenden Prozesse zu verschaffen, sollten zuerst die wichtigsten Metriken analysiert werden, etwa die: 

• zyklomatische Komplexität,
• Verschachtelungstiefe,
• Testabdeckung,
• Dateigrößen sowie
• die Anzahl von Funktionen und Klassen.

Große und komplexe Dateien können ein erstes Anzeichen für einen schwer verständlichen und schwer veränderbaren Code sein.

Diese Analyse ermöglicht es, die Anwendungen isoliert zu betrachten und weitere Entscheidungen zu treffen. In diesem Schritt sollte außerdem geklärt werden, welche Qualitätssicherungsprozesse, wie etwa Code-Reviews, bereits existieren.

Basierend auf den Informationen des vorherigen Schrittes wird entschieden, welche Teile des Codes vorrangig oder im Zuge der täglichen Arbeit umstrukturiert werden sollen. Transparenz ist hierbei entscheidend: Wichtig ist nicht, wie der Code zu seiner aktuellen Form gelangt ist, sondern, wie die bestehenden Probleme gelöst werden können.

Nach der Priorisierung folgt die Integration. Dabei gilt es zu beachten, dass Refactoring am effektivsten ist, wenn es in die tägliche Entwicklungsarbeit integriert wird. Das umfasst:

• die Implementierung,
• die Fehlerbehebung und
• das Testen.

Allerdings hat jede Regel ihre Ausnahmen: So müssen besonders unverständliche oder komplexe Codestellen isoliert und separat umstrukturiert werden. Welche Stellen das betrifft, wurde bereits in der Priorisierung festgehalten.

Eine große Herausforderung beim Software-Refactoring besteht darin, die bestehende Funktionalität des Codes nicht zu verändern. Um dies zu erreichen, benötigt man eine gute Testabdeckung, um die Funktionalität vor und nach dem Refactoring zu überprüfen. Dieser Prozess kann als zusätzlicher Aufwand wahrgenommen werden, eigentlich ist er aber nur ein erheblicher Teil der Qualitätssicherung im Code-Refactoring.

Nach der Festlegung des Umfangs werden alle betroffenen Codestellen systematisch statt inkrementell, also schrittweise, überarbeitet. Erst, wenn diese isolierten Codestellen erfolgreich umstrukturiert wurden, wird der restliche Code in Angriff genommen. 

Refactoring steigert die Code-Qualität und Wartbarkeit, ist jedoch mit spezifischen Hürden verbunden. Die Entscheidung für ein Refactoring erfordert eine Abwägung zwischen kurzfristiger Entwicklungsgeschwindigkeit und langfristiger Stabilität.

Die häufigsten Herausforderungen in der Praxis sind:

• Erhaltung der Funktionalität: Die größte technische Schwierigkeit besteht darin, die interne Struktur massiv zu ändern, ohne das externe Verhalten der Software zu beeinflussen.
• Testaufwand: Um Regressionsfehler auszuschließen, ist eine umfassende Testabdeckung zwingend erforderlich. Oft müssen Tests erst geschrieben werden, bevor das eigentliche Refactoring beginnen kann.
• Merge-Konflikte: Bei umfangreichen Umstrukturierungen in separaten Branches steigt das Risiko komplexer Konflikte beim Zusammenführen (Mergen) des Codes, was die Reintegration verzögert.
• Verzögerte Sichtbarkeit: Der Nutzen von Refactoring (z. B. schnellere Wartung) zeigt sich oft erst zeitversetzt. Dies erschwert die Akzeptanz bei Stakeholdern, da keine direkten funktionalen Änderungen sichtbar sind.
• Ressourcenbindung: Erfolgreiches Refactoring erfordert erfahrene Entwickler, die Abhängigkeiten im Code erkennen. Diese Ressourcen fehlen oft im operativen Tagesgeschäft für neue Features.