کیفیت کد (CQ) به نحوه کارآمدی، خوانایی و قابلیت آن اشاره دارد. در اصل، برنامه‌نویسی نامحدود و چندوجهی است و می‌توان یک مسئله را در زبان برنامه‌نویسی به روش‌های مختلف حل کرد. کیفیت کد، دقت و درستی کد را بررسی می‌کند؛ اما بی عیب بودن و قابلیت حمل تنها معیارهای کیفیت کد نیستند. این مفهوم همچنین شامل میزان محبوبیت کد بین توسعه‌دهندگان است. کیفیت کد توصیف می‌کند که چقدر آسان است کد را درک، تغییر و در صورت لزوم دوباره استفاده کرد.
اهمیت کیفیت کد
می‌توان یک تابع نرم‌افزاری را با استفاده از صدها و یا فقط ده‌ها خط نوشت. روش انتخابی به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله الگوی برنامه‌نویسی، طراحی، رویکرد حل مسئله، قابلیت‌های زبان برنامه‌نویسی و استفاده از کتابخانه‌های خارجی. کیفیت کد نمایانگر کارایی کد، نه تنها از نظر عملکرد بلکه از نظر خوانایی و استفاده بلندمدت آن است. یک کد باکیفیت، در زمان و منابع صرفه‌جویی کرده و کار را آسان‌تر می‌کند. در اینجا به افرادی که از کیفیت کد استفاده می‌کنند و نحوه استفاده از آن اشاره شده:
• کیفیت کد به توسعه‌دهنده کمک می‌کند تا کد را بازخوانی کرده، تغییرات را اعمال و بازنویسی کند.
• به سایر توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا کد دیگران را درک کرده تا با هم همکاری کنند.
• به رهبر پروژه کمک می‌کند تا از رعایت ساختار اطمینان حاصل کرده و تلاش‌های تیم را هماهنگ کند.
• به سایر ذی‌نفعان مثل تیم‌های امنیتی یا عملیاتی کمک می‌کند تا کد را آزمایش، استقرار و ایمن کنند.
به مرور زمان و با کسب تجربه بیشتر، توسعه‌دهندگان تکنیک‌ها و رویکردهای برنامه‌نویسی خود را بهتر می‌کنند و کدهایی باکیفیت تری تولید می‌کنند.
اندازه گیری کیفیت کد
معیارهای کیفیت کد کمی و مشخص هستند. مثلا، می‌توان به تعداد خطاهای شناسایی‌شده در کد یک برنامه نرم‌افزاری که ۱۰۰۰ ساعت در حال اجرا بوده، اشاره کرد. از عوامل دیگر موثر بر کیفیت کد مستندسازی، کارایی، قابلیت استفاده برای کاربر نهایی، به‌موقع بودن و امنیت هستند. در ادامه، به شش حوزه کلیدی اندازه‌گیری کیفیت کد اشاره می‌شود:
- قابلیت اعتماد
یک کد قابل‌اعتماد در هر اجرا طبق مستندات عمل می‌کند. این کد مقاوم است و ورودی‌ها و وقفه‌های غیرمنتظره را بدون کرش یا رفتارهای غیرعادی مدیریت می‌کند.
برای اندازه‌گیری قابلیت اعتماد، می‌توان معیارهایی مانند تعداد خرابی‌های سیستم در یک دوره زمانی مشخص، میانگین زمان تا خرابی بعدی و تعداد اشکالات را بررسی کرد. - قابلیت توسعه
یک نرم‌افزار ممکن است هر بار به طور کامل اجرا شود، اما در صورت نیاز کد به تغییرات جزئی یا ساخت قابلیت‌های جدید چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر توسعه‌دهنده‌ای که کد را نوشته دیگر در دسترس نباشد چه؟
اگر کد قابل‌توسعه باشد، به‌راحتی می‌توان آن را پس از تکمیل و درست بودن در مشخصات اولیه به‌روزرسانی یا تغییر داد. عواملی که به کد قابل‌توسعه مربوط می‌شوند عبارت‌اند از
• ساختار کلی نرم‌افزار
• مدولار بودن
• رعایت استانداردهای کدنویسی
• طول، اندازه و پیچیدگی کد پایه
ابزارهای مختلفی مانند تحلیل ایستا و نقشه‌برداری وابستگی وجود دارند که می‌توانند این معیارها را پس از خواندن کد پایه ارزیابی کنند.
- قابلیت آزمایش
یک قطعه کد باید به‌راحتی قابل‌توسعه و آزمایش باشد.
برای مثال، نوشتن آزمایش‌های مختلف برای همه شرایط، اگر یک تابع شامل چند مرحله منطقی یا ارجاع به سایر قسمت‌های نرم‌افزار باشد، چالش‌برانگیز است. در عوض، تقسیم نرم‌افزار به واحدهای منطقی جداگانه برای اندازه‌گیری قابلیت آزمایش، می‌توان از تکنیک‌های زیر استفاده کرد:
• تبدیل آزمایش به الزامات نوشتاری
• استفاده از ابزارهایی که پوشش آزمایش به کد را بررسی می‌کنند
• پیاده‌سازی ابزارهای پیچیدگی حلقوی مانند معیارهای پیچیدگی هالستد برای ارزیابی پیچیدگی کد
توسعه‌دهندگان همچنین می‌توانند از الگوهای توسعه مبتنی بر آزمایش پیروی کرده و بازبینی‌های منظم کد را برای بهبود قابلیت آزمایش انجام دهند. - قابلیت حمل
ممکن است نیاز به انتقال راحت کد از یک محیط به محیط دیگر باشد. در این صورت، می‌توان قابلیت حمل را اندازه‌گیری کرد. اگر کد با درنظرگرفتن موارد استفاده چندسکویی تولید شود، انتقال به یک سیستم هدف جدید نسبتاً آسان می‌شود.
قابلیت حمل به میزان وابستگی کد به سیستم هدف نرم‌افزاری و سخت‌افزاری پایه بستگی دارد. کد با وابستگی بالا نیاز به ماشین‌های مجازی خاصی برای اجرا دارد. در مقابل، کدی که در کانتینرها مستقر شده است می‌تواند در هر محیطی اجرا شود. در برخی موارد، ممکن است نیاز به بازنویسی کامل کد باشد تا عملکرد از سیستم هدف جدا شود. - قابلیت استفاده مجدد
کد باکیفیت، مدولار و برای استفاده مجدد طراحی شده است. مثلا، تابعی که برای افزودن وظایف به یک پایگاه داده پیگیری وظایف طراحی شده می‌تواند در بخش‌های مختلف یک پروژه نرم‌افزاری یا در یک پروژه نرم‌افزاری متفاوت دوباره استفاده شود.
چند نکته برای بهبود کیفیت کد
ابزارهای مختلفی وجود دارند که به بررسی و بهبود کیفیت کد کمک می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، می‌توان از چارچوب‌ها و ابزارهای تست برای اهداف مختلف استفاده کرد:
• تحلیل ایستای کد
• نسخه‌بندی نرم‌افزار
• بررسی‌های سبک کدنویسی
• بررسی‌های پیچیدگی کد و پیچیدگی حلقوی
• پوشش آزمایش جامع
• آزمایش عملکرد
• تأیید امنیت
با ادغام یک یا چند ابزار در چرخه حیات توسعه نرم‌افزار، ساخت کد باکیفیت در هر پروژه آسان‌تر می‌شود. ابزارها باید در محیط توسعه یکپارچه (IDE) ادغام شوند تا توسعه‌دهندگان بتوانند از ابتدا پروژه‌های نرم‌افزاری باکیفیت بالا بسازند. همچنین می‌توان بررسی‌های خودکار کیفیت کد و ابزارهای بازبینی در رویدادهای ادغام و توسعه مداوم CI/CD مانند ارسال کد به مخزن Git ایجاد کرد.
در ادامه، چند استراتژی دیگر برای بهبود کیفیت کد آورده شده است.
- بازبینی‌ها
خودکارسازی و ابزارهای نرم‌افزاری تخصصی به بررسی کیفیت کد کمک می‌کنند، اما بازبینی‌های دستی نیز مزایای خود را دارند. فعالیت‌های برنامه‌نویسی دو نفره شامل بررسی کد یکدیگر برای شناسایی مسائل کیفیتی است که ممکن است در برنامه‌نویسی انفرادی نادیده گرفته شود. می‌توان از الگوهای برنامه‌نویسی و طراحی مثل برنامه‌نویسی شی‌گرا، برنامه‌نویسی تابعی و الگوی مدل-نما-کنترل‌گر MVC بازبینی را انجام داد. - بازنویسی
پس از شناسایی کد بی کیفیت از طریق تست کیفیت و بازبینی، ممکن است کد برای بازنویسی علامت‌گذاری شود. بازنویسی، همان کد را برای دستیابی به کیفیت بالاتر یا عملکرد بهتر بازسازی می‌کند. کد باید قبل و بعد از بازنویسی کاملا آزمایش شود تا هیچ اشکالی در فرایند توسعه پیش نیاید. - مستندسازی
برای ساخت کد باکیفیت، نیاز به مستندسازی الزامات باکیفیت است. این مستندات باید الزامات غیرعملکردی و عملکردی سیستم را کاملا مشخص کند. این اسناد به طراحی و آزمایش مؤثر و جامع ساختار کمک می‌کنند. - قراردادهای کدنویسی
قراردادهای کدنویسی شامل مجموعه‌ای از کنوانسیون‌ها برای توسعه کد هستند که جنبه‌هایی مانند فرمت‌بندی، نام‌گذاری و تورفتگی را شامل می‌شوند. در حالی که کد ممکن است هنوز هم زمانی که به این کنوانسیون‌ها پایبند نباشد اجرا شود ، اما کیفیت آن از نظر قابلیت نگهداری کم می شود.
وقتی توسعه‌دهندگان از قراردادهایی مانند PEP8 پایتون پیروی می‌کنند، می‌توانند کدی بسازند که توسط سایر توسعه‌دهندگان قابل خواندن و نگهداری باشد. - استانداردهای کدنویسی
استانداردهای کدنویسی فراتر از کنوانسیون‌های ظاهری، شبیه رویه‌های عملیاتی استاندارد (SOP) در توسعه کد هستند که شامل راهنمایی‌هایی در مورد الگوهای طراحی، قوانین ساختار و نحوه مدیریت خطا می شوند. استانداردهای کدنویسی ممکن است جامعه-محور باشند، مثل استاندارد کدنویسی SEI CERT C برای کدنویسی امن یا می‌توان آن‌ها را برای راهنمایی خاص به سازمان یا پروژه‌ها توسعه داد. هم قراردادها و هم استانداردهای کدنویسی به تعریف کیفیت کد قبل از شروع هر پروژه کمک می‌کنند.
