[论文笔记] A Survey of Software Refactoring（TOSE, 2004）第一部分

Time：8 hours
Timespan：Dec 8 – Dec 14 (杂事多，断断续续看了一周，终于把这篇综述看完了)

Tom Mens, Tom Tourwé (2004). A Survey of Software Refactoring. IEEE Transactions on Software Engineering, 30: 2. 126-139 February (gs:521)

 

     这篇论文的作者Tom Mens1999年获得博士学位，现在是比利时蒙斯大学（University of Mons）的full professor，主要研究“formal foundations and automated tool support for software engineering”（特别是software evolution等），论著颇丰。在Google Scholar里搜“refactoring”，这篇论文排在第五位，且出版时间相对较迟，应该是该方向截止目前最新的一篇综述。

    这篇综述针对软件重构(software refactoring)，篇幅13页半，引用了111篇文献。全文分为8个部分，第一部分Introduction，第二部分是一个贯穿全文的重构实例（将原有设计重构为vistor模式），最后部分Conclusions，正文其他五个部分结构如下：

• 3. Refactoring Activities。 将重构的过程分为了六个步骤（或活动），包括确定哪些地方需要被重构、应适用何种重构方法等。
• 4. Refactoring Techniques and Formalisms。主要各种技术（包括assertion & graph transformation）与形式化方法对重构各个步骤的支持。
• 5. Types of Software Artifacts。"Software Artifact"，中文翻译为"软件工件"，文中提到了Program、Design、Software Requirement这三种的重构。
• 6. Tool Support。讨论了重构工具应支持的特性。
• 7. Process Supoort。介绍重构与Software Reengineering、Agile Software Development、Framework-Based or Product Line Software Development的关系。
  

    下面是详细论文笔记：

1. (S1) 常识性概念
(1) 软件开发最大的成本是在软件维护(software maintenance) [1] [2] [3] (原文中的索引，下同)
(2) restructuring: "the transformation from one representation form to another at the same time relative abstraction level, while preserving the subject system's external behavior (functionality and semantics)"
      refactoring: "basically the object-oriented variant of restructing "，因此refactoring是restructuring的一种。 Refactoring最早由Opdyke在他的博士论文中提出（1992年，UIUC）。Martin Fowler对refactoring的定义是："the process of changing a [object-oriented] software system in such a way that it does not alter the external behavior of the code, yet improves its internal structure".
(3) 不同语境下的restructuring/refactoring:
      software evolution: improve the quality of the software
      reengineering: examinaion and alteration of a subject system to reconstitute it in a new form and the subsequent implementation of the new form

2. (S2) 介绍了一个"Document Hierarchy"的例子，通过20几个"primitive refactorings"，将其重构为Visitor模式。
这里介绍了primitive refactoring与composite refactoring这两个概念，后者具有更大的粒度。

3. (S3) 介绍了重构过程的六个步骤（活动），依次为：

• 哪里需要被重构？（识别需要重构的地方）(S3.1)
• (S3.1)中作者综述了现有方法和工具，包括Daikon Tool(通过自动检测程序不变量)、bad smells(most widespread approach)、可分析duplicated code的clone analysis tool等。 （对应的具体文献见原文，由于我目前并不专门研究这个方向，暂不跟进这些文献，下同）
• 使用何种重构方法？（确定应该使用的重构方法）(S3.1)
• 也在(S3.1)中提到，包括Flowler将bad smell与refactoring方法关联、本文作者提出的基于logic meta programming的被自动化方法、基于object-oriented metrics的方法、及visualization mechanism等。
• 作者提到使用何种refactoring，高度依赖于特定的应用领域。对于web-based software, “where and why”to refactor，可参考书籍《Core J2EE Pattern》。
• 确保重构“preserve behavior”(S3.2)
• behavior perservation的概念最早由Opdyke提出："for the same set of input values, the resulting set of output values should be the same before and after the refactoring"，即"preservation of input-output behavior"
• 但在许多应用领域中，满足上述输入输出的条件还不够。比如对实时软件，执行的时间长短就很关键，在嵌入式领域，重构还要考虑内存空间与电量消耗等。
• 原文索引中的[23][24]提到了有趣的例子：不改变behavior的重构却不能通过部分现有的测试（即通过现有测试并非是重构的必要条件）。
• 小结：确保行为一致的方法，有从实用主义(pragmatic)出发，也有用形式化方法来证明（如对于Prolog这类语言）
• 进行重构
• 重构是否有效？（评估重构的效果，可以从软件的复杂性、可理解性、可维护性，或者过程的生产率、成本等多方面进行）(S3.3)
• 可以根据针对的quality attribute来对重构进行分类，比如可以是：remove code redundancy、raise the level of abstraction、enhance the resuability等
• misconception: "improving the program structure has a negative effect on the program performance"。作者在(S3.3)引用了几篇文献对此观点进行了驳斥。
• 度量、评估重构对质量属性影响的方法有：software metrics、empirical measurements、controlled experiments、statistical techniques等，文中介绍了相关文献。
• 维护重构后代码与其他软件工件（各类文档等）的一致性(S3.4)
• 代码重构后，要维护不同抽象层次的软件工件（如设计文档、需求文档等），也要维护相同层次的（如单元测试）
  

未完待续：[论文笔记] A Survey of Software Refactoring（TOSE, 2004）第二部分