Refatoração de software: como manter seu código limpo e escalável

No desenvolvimento de software, é comum que o código nem sempre seja implementado da melhor forma, seja por pressão de prazo, requisitos mal definidos ou pela evolução contínua das features. Esses fatores levam a problemas como bugs e complexidade excessiva, que afetam a manutenção e a evolução do software.

É aí que entra a refatoração.

A refatoração é uma prática essencial para resolver esses problemas. Ela melhora a legibilidade, a manutenção e a eficiência do código sem alterar o comportamento funcional. 

Neste artigo

Aqui você vai ver como identificar os sinais de que seu código precisa de refatoração, como os code smells. Vai aprender a forma mais eficiente de refatorar reduzindo o risco de novos bugs. Além disso, passamos por um exemplo prático e mostramos como princípios como KISS, DRY e SOLID mantêm seu código limpo e sustentável no longo prazo.

• O que é refatoração de código
• Como identificar problemas no código
• Como identificar code smells
• O processo de refatoração
• Exemplo de refatoração na prática

O que é refatoração no desenvolvimento de software?

Refatoração, ou refatoração de código, é o processo de reestruturar o código existente para melhorar sua legibilidade, eficiência e manutenção, tudo isso sem mudar o comportamento externo. 

É parecido com limpar e reorganizar sua mesa para achar e usar com mais facilidade canetas, blocos de anotação, gadgets e o resto. A mesa continua sendo onde o trabalho acontece. Ela só foi rearranjada um pouco para deixar tudo mais fácil de administrar. 

Seja reduzindo duplicação de código, simplificando funções complexas ou reorganizando módulos, a refatoração melhora a estrutura da sua base de código e garante que ela evolua junto com as necessidades do projeto. 

Como identificar problemas no código

Vale esclarecer uma coisa importante: a necessidade de refatorar não está necessariamente ligada à qualidade do código em si. Qualquer software em manutenção constante vai exigir reorganização periódica, por mais competente que seja o time. 

Existem vários motivos para reorganizar um código que está funcionando bem, entre eles: 

• Falta de clareza
• Preparar o código para features futuras
• Mudar o design pattern de um módulo por causa de novas integrações externas
• Atualizar versões de linguagem, frameworks ou dependencies, seja por necessidade de novas features ou por vulnerabilidades de segurança.

Conforme o software escala, a refatoração também se torna necessária. Queries podem precisar ser refatoradas, funções podem precisar de reorganização para ficarem mais testáveis e testes podem ser necessários para garantir alta disponibilidade e suporte a carga. 

Então, conforme o software evolui e atrai mais usuários, otimizações se tornam inevitáveis. Como Martin Fowler recomenda em Refactoring, refatorar deve ser um passo anterior à otimização.

Quando você para o desenvolvimento de novas features e a correção de bugs para refatorar parte do código, é preciso lembrar que, como qualquer outra mudança, esse processo pode introduzir bugs, que vão consumir tempo de desenvolvimento para serem corrigidos. 

Por isso, avalie a reorganização do código com cuidado, considerando alguns fatores importantes:

• Tipo de projeto: a refatoração rende mais em classes, arquivos e módulos que recebem manutenção constante. Já reorganizar em larga escala um código antigo, sem atualizações previstas, é arriscado. Essas mudanças exigem avaliação criteriosa.
• Estágio do projeto: entenda a necessidade atual do projeto. O foco está em entregar features rápido ou em corrigir bugs para estabilizar uma versão? Ou o software já está estável e sobra tempo para refatorar e implementar novidades?
• Tamanho da refatoração: com base nos pontos anteriores, a folga do dia a dia influencia o tamanho do refactor. Dependendo do escopo da mudança, dá para refatorar mesmo com pouco tempo e código legado. Já refatorações muito grandes podem não ser recomendáveis, mesmo quando há algum tempo reservado para desenvolvimento.

Para avaliar a necessidade e a escala da refatoração, procure pelos “code smells”, indícios de problemas em potencial no código que podem virar dor de cabeça no futuro ou apontar áreas que precisam melhorar. 

Como identificar code smells

Antes de refatorar, você precisa mapear os problemas que pode encontrar pela frente. Estes são os principais code smells para observar no código e no plano de evolução do software, e como identificar cada um.

Nomes de variáveis

Variáveis devem ter nomes que descrevam com clareza o valor que guardam. Nomes ambíguos ou genéricos demais deixam o código difícil de entender.

Funções e métodos longos

Funções ou métodos longos costumam indicar acúmulo de responsabilidades. Nesses casos, é necessário quebrar a funcionalidade em funções menores e mais focadas.

Duplicação de código

Blocos de código idênticos aparecendo em vários pontos do projeto indicam a necessidade de extrair esse trecho para uma função ou método reutilizável.

Excesso de condicionais

Quando uma classe tem métodos cheios de if ou switch, pode ser sinal de que as responsabilidades precisam ser divididas ou de que polimorfismo resolveria melhor, com métodos específicos para cada caso.

Uso excessivo de tipos primitivos

Esse é um problema mais sutil, que costuma aparecer quando você já conhece bem o código. Você encontra várias variáveis relacionadas, como um grupo de inteiros ou strings, que ficariam melhor representadas por um tipo de dado mais complexo: uma lista, um dicionário ou uma classe. O código fica mais limpo e mais fácil de ler.

Variáveis globais

Usar variáveis globais que não são constantes e que várias funções acessam é arriscado. Rastrear o valor delas fica complicado e isso abre espaço para bugs. O objetivo deve ser passar valores como parâmetros, o que torna a função mais previsível, mais pura e mais fácil de testar.

Problemas que só aparecem na manutenção

Além desses smells fáceis de identificar, alguns problemas só aparecem durante a manutenção e apontam para uma refatoração mais profunda:

• Feature envy: métodos que dependem mais dos dados de outras classes do que dos próprios. É sinal de que as responsabilidades das classes precisam ser revistas ou de que os dados devem ser reorganizados em novas classes.
• Shotgun surgery: quando uma mudança pequena obriga a mexer em código espalhado por vários pontos do projeto. Pode indicar que funcionalidades ou dados deveriam estar mais bem agrupados.
• Uso de bibliotecas externas para tarefas simples: quando bibliotecas de terceiros resolvem tarefas relativamente simples, avalie se a complexidade da biblioteca compensa o risco de vulnerabilidades de segurança, falta de atualização ou problemas de manutenção. 

Se a biblioteca não é amplamente conhecida e a implementação é relativamente simples, pode ser melhor implementar a funcionalidade internamente ou até fazer um fork da biblioteca. 

Ao usar dependencies de terceiros, avalie a relevância delas olhando as estrelas no GitHub, o engajamento da comunidade e a qualidade da documentação.

Escolha de parâmetros em tarefas assíncronas: em tarefas assíncronas, evite passar resultados de query como parâmetro, principalmente os que envolvem operações de I/O. Passe os valores condicionais como parâmetro e execute a query dentro da própria task.

O processo de refatoração

Agora que você sabe o que procurar, é hora de refatorar. A refatoração precisa ser conduzida com cuidado e com um plano, para que as mudanças introduzidas criem o mínimo de problemas novos e mantenham a estabilidade do sistema. 

Garanta cobertura de testes

Um dos primeiros passos essenciais antes de começar o refactor é garantir cobertura de testes suficiente. Se o código a ser refatorado não tem testes adequados, escreva novos testes antes de qualquer modificação. Assim as mudanças podem ser validadas de verdade, o que reduz o risco de introduzir novos bugs.

Trabalhe em blocos

A abordagem recomendada é implementar as mudanças aos poucos, refatorando pequenos blocos de código. Isso facilita perceber problemas e permite testar o código refatorado de forma incremental, garantindo que ele continue funcionando como esperado. 

Princípios que guiam a refatoração

Na refatoração, seguir os princípios centrais de desenvolvimento é crítico para manter o código limpo e organizado. O princípio KISS (Keep It Simple, Stupid) defende soluções simples e diretas, sem complexidade desnecessária. O princípio DRY (Don’t Repeat Yourself) orienta eliminar duplicação de código, o que facilita a manutenção e reduz erros. 

Além disso, aplicar os princípios SOLID mantém o código modular, fácil de entender e pronto para extensões futuras.

Use design patterns e linters

Outro ponto importante da refatoração é o uso de design patterns e linters. Design patterns oferecem soluções reutilizáveis para problemas comuns no desenvolvimento de software e ajudam a estruturar o código de forma eficiente. 

Linters (programas que fazem análise estática do seu código), por sua vez, impõem práticas consistentes de escrita e sinalizam problemas em potencial, como violações de estilo ou desvios de boas práticas. Isso gera uniformidade, o que melhora a manutenção e a legibilidade do código.

Avalie o impacto na implementação

Também é essencial avaliar o impacto da refatoração no tempo e na complexidade da implementação. Projetos em evolução constante podem exigir mudanças frequentes, e elas precisam ser tratadas com cuidado. 

Refatorações de grande escala, sobretudo as que atingem componentes críticos do sistema, exigem análise minuciosa para evitar instabilidade. Por isso, refatorar deve sempre partir de um plano claro e alinhado às prioridades do projeto, com o objetivo de melhorar a manutenção e a evolução no longo prazo.

Não pare em uma única refatoração

Por fim, vale lembrar: refatoração não é tarefa de uma vez só. 

Ela faz parte de um ciclo contínuo de manutenção do software, que evita a degradação do código e mantém a base de código limpa, eficiente e capaz de atender demandas futuras.

Refatorar de forma contínua evita o acúmulo de dívida técnica, que torna a manutenção do software cada vez mais difícil com o tempo.

Pesquisas mostram que refatorar com regularidade reduz de forma significativa os problemas ligados a código legado e evita que ele vire um peso para o time de desenvolvimento. 

Além disso, uma refatoração bem executada melhora a eficiência do código e facilita a evolução sem comprometer partes críticas do software.

Exemplo de refatoração na prática

Agora, vamos a um exemplo de refatoração. Abaixo, analisamos e refatoramos um código simples de gestão de pedidos aplicando boas práticas de design de software. 

O código original funciona bem, mas alguns problemas vão dificultar a manutenção, a expansão e a leitura conforme o sistema cresce.

Código original 

No código original, a classe Order acumula várias responsabilidades:

• Gerenciar os itens do pedido.
• Calcular o total do pedido.
• Aplicar descontos.
• Aplicar impostos.
• Imprimir os detalhes do pedido.

Essas responsabilidades concentradas em uma única classe deixam o código mais difícil de manter, entender e estender. Além disso, usar uma tupla para representar cada item do pedido (nome, quantidade e preço unitário) reduz a legibilidade e abre espaço para erros.

Class Order:
    def __init__(self, customer_name, items):
        self.customer_name = customer_name
        self.items = items
        self.price  = 0
        self.discount = 0

    def calculate_total(self):
        total = 0
        for _, quantity, unit_price in self.items:
            total += quantity * unit_price
        self.price = total
        return total

    def apply_discount(self, discount_code):
        if discount_code == 'DISCOUNT10':
            self.discount = 0.1
        elif discount_code == 'DISCOUNT20':
            self.discount = 0.2
        elif discount_code == 'DISCOUNT30':
            self.discount = 0.3
        else:
            self.discount = 0
        self.price -= self.price * self.discount

    def add_item(self, item, quantity, unit_price):
        self.items.append((item, quantity, unit_price))
        self.calculate_total()

    def remove_item(self, item):
        self.items = [i for i in self.items if i[0] != item]
        self.calculate_total()

    def apply_tax(self):
        self.price += self.price * 0.05

    def print_order(self):
        print(f'Customer: {self.customer_name}')
        for item, quantity, unit_price in self.items:
            print(f'{item} - {quantity} x ${unit_price:.2f}: {(quantity * unit_price):.2f}')
        print(f'Subtotal: ${self.price:.2f}')
        if self.discount > 0:
            print(f'Discount applied: {self.discount * 100:.0f}%')
        self.apply_tax()
        print(f'Total with tax: ${self.price:.2f}')
        print('-' * 30)Code language: Python (python)

Problemas no código original 

1. Excesso de responsabilidades na classe Order: a classe Order concentra responsabilidades demais. Ela:
   • Gerencia os itens do pedido
   • Calcula totais
   • Aplica descontos e impostos
   • Imprime os detalhes do pedido

Isso torna a classe difícil de manter e estender.

2. Uso de tuplas para os itens: o código usa tuplas para representar os itens do pedido (nome, quantidade e preço unitário). A legibilidade é baixa, o que dificulta entender o significado dos dados conforme o código cresce.
3. Condicionais para os descontos: o método apply_discount usa uma sequência de if/elif para aplicar descontos. A abordagem é propensa a erros e difícil de estender conforme novos descontos entram.
4. Cálculo de impostos dentro do método print_order: a lógica de aplicar impostos está embutida no método print_order, o que viola o princípio de “separation of concerns”.

Refatoração proposta

Vamos refatorar o código para melhorar a legibilidade, a separação de responsabilidades e a flexibilidade:

1. Criar uma classe ProductCart: a responsabilidade de gerenciar cada item do pedido sai para uma classe ProductCart. O código fica mais legível e os detalhes de cada produto ficam encapsulados.
2. Usar um dicionário para os descontos: a cadeia de if/elif dá lugar a um dicionário. Isso simplifica o código e facilita adicionar novos tipos de desconto.
3. Separar cálculo de impressão: a lógica de cálculo de impostos e descontos vai para métodos próprios, e o método print_order passa a cuidar só de imprimir o resumo do pedido.

Código refatorado

from typing import List
class ProductCart:
    def __init__(self, name: str, quantity: int, price: float, has_special_discount: bool = False):
        self.name = name
        self.price = price
        self.quantity = quantity
        self.has_special_discount = has_special_discount
        self.total_price = self._special_discount() if has_special_discount else self.calculate_total()

    def calculate_total(self) -> float:
        return self.price * self.quantity

    def _special_discount(self) -> float:
        if self.quantity > 3 and self.has_special_discount:
            return self.calculate_total() - self.price
        return self.calculate_total()

    def print_product(self) -> None:
        print(f'{self.name} - {self.quantity} x ${self.price:.2f}: {self.calculate_total():.2f}')
        if self.has_special_discount:
            print(f'** Special discount applied!')

class Order:
    TAX_RATE = 0.05

    def __init__(self, customer_name: str):
        self.customer_name = customer_name
        self.items: List[ProductCart] = []
        self.discount = 0

    def calculate_total(self) -> float:
        return sum(item.total_price for item in self.items)

    def apply_discount(self, discount_code: str) -> None:
        self.discount = self.get_discount_rate(discount_code)

    def get_discount_rate(self, discount_code: str) -> float:
        discount_rates = {
            'DISCOUNT10': 0.1,
            'DISCOUNT20': 0.2,
            'DISCOUNT30': 0.3
        }
        return discount_rates.get(discount_code, 0)

    def add_item(self, item: ProductCart) -> None:
        self.items.append(item)

    def remove_item(self, item_name: str) -> None:
        self.items = [i for i in self.items if i.name != item_name]

    def calculate_final_total(self) -> float:
        subtotal = self.calculate_total()
        discounted_total = subtotal - (subtotal * self.discount)
        final_total = discounted_total + (discounted_total * Order.TAX_RATE)
        return final_total

    def print_order(self) -> None:
        print(f'Customer: {self.customer_name}')
        for item in self.items:
            item.print_product()

        subtotal = self.calculate_total()
        print(f'Subtotal: ${subtotal:.2f}')
        if self.discount > 0:
            print(f'Discount applied: {self.discount * 100:.0f}%')

        final_total = self.calculate_final_total()
        print(f'Total with tax: ${final_total:.2f}')
        print('-' * 30)

def main():
    order = Order('John Doe')
    order.add_item(ProductCart('apple', 4, 0.5, True))
    order.add_item(ProductCart('banana', 6, 0.3))
    order.add_item(ProductCart('orange', 3, 0.7))
    order.apply_discount('DISCOUNT20')
    order.add_item(ProductCart('pear', 2, 0.8))
    order.remove_item('banana')
    order.print_order()

if __name__ == "__main__":
    main()Code language: Python (python)

Casos de teste para o código refatorado

Os casos de teste continuam parecidos, mas agora usam a nova classe ProductCart e a classe Order atualizada. Os testes ficam mais intuitivos e diretos.

import pytest
from sample_refactored import Order, ProductCart  

@pytest.fixture
def sample_order():
    order = Order('John Doe')
    order.add_item(ProductCart('apple', 4, 0.5))
    order.add_item(ProductCart('banana', 6, 0.3))
    order.add_item(ProductCart('orange', 3, 0.7))
    return order

def test_calculate_total(sample_order):
    total = sample_order.calculate_final_total()
    assert round(total, 2) == 6.19

def test_apply_discount(sample_order):
    sample_order.apply_discount('DISCOUNT20')
    total = sample_order.calculate_final_total()
    assert round(total, 2) == 4.96

def test_add_item(sample_order):
    sample_order.add_item(ProductCart('pear', 2, 0.8))
    total = sample_order.calculate_final_total()
    assert round(total, 2) == 7.88

def test_remove_item(sample_order):
    sample_order.remove_item('banana')
    total = sample_order.calculate_final_total()
    assert round(total, 2) == 4.3Code language: Python (python)

Refatorar é uma prática essencial no desenvolvimento de software porque melhora a legibilidade, reduz a complexidade e facilita a manutenção. 

A escala varia, de pequenos ajustes a mudanças profundas, mas em todos os casos a refatoração precisa ser planejada e testada com cuidado para não introduzir problemas novos. Aplicando princípios como KISS, DRY e SOLID, você cria um código mais claro e mais sustentável. 

Refatorar não é só consertar o código existente, é também prevenir problemas futuros e garantir que o software continue evoluindo de forma saudável.

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