Die Auswirkungen von Code-Refactoring auf Merge-Bemühungen

In der Softwareentwicklung arbeiten viele Entwickler gleichzeitig am selben Code. Sie ändern Sachen, um neue Features hinzuzufügen, Bugs zu fixen oder den Code zu verbessern. Manchmal kann es tricky werden, wenn sie versuchen, ihre Änderungen zusammenzuführen, und sie stossen auf Konflikte. Studien zeigen, dass 10% bis 20% dieser Versuche in Konflikte enden, was bedeutet, dass die Entwickler eingreifen müssen, um die Probleme zu lösen. Dieses Papier schaut sich speziell Code-Refactorings an – Änderungen, die gemacht werden, um die interne Struktur des Codes zu verbessern – und ihren Einfluss auf den Aufwand, der nötig ist, um verschiedene Code-Zweige zusammenzuführen.

#Verständnis von Code-Refactoring und Merging

Refactoring bedeutet, den Code zu ändern, um ihn sauberer oder einfacher zu handhaben, ohne sein Verhalten zu verändern. Es ist eine wichtige Praxis zur Verbesserung von Software. Aber während es langfristige Vorteile hat, kann es kurzfristig Probleme schaffen, besonders beim Zusammenführen von Code von verschiedenen Entwicklern.

Wenn zwei oder mehr Entwickler gleichzeitig denselben Teil des Codes ändern, kann das dazu führen, dass der Merge fehlschlägt oder viel Aufwand erfordert, um abzuschliessen. Zum Beispiel, wenn zwei Entwickler die gleiche Funktion auf unterschiedliche Weise refaktorieren, können ihre Änderungen in Konflikt geraten, und das Ausräumen dieser Konflikte kann Zeit kosten.

Diese Forschung taucht ein, wie sich Refactorings auf den Merging-Prozess auswirken. Es wird versucht, Muster zu finden und zu verstehen, wie oft Refactorings zu erhöhtem Merge-Aufwand führen.

#Der Forschungsprozess

Um dieses Problem zu untersuchen, haben die Forscher Daten von 28 beliebten Open-Source-Projekten auf GitHub gesammelt, wobei sie sich auf eine spezielle Analyse namens Assoziationsregel-Extraktion konzentrierten. Dieser Ansatz hilft, Muster in den Daten zu identifizieren, sodass die Forscher herausfinden können, wie Refactorings mit Merge-Aufwand zusammenhängen.

Die Studie konzentrierte sich auf drei spezifische Fragen:

1. Erhöht das Auftreten von Refactorings die Chancen auf Merge-Aufwand?
2. Erhöht die Anzahl der Refactorings in den Zweigen die Chancen auf Merge-Aufwand?
3. Erhöht die Anzahl der Refactorings in den Zweigen die Intensität des Merge-Aufwands?

#Merge-Aufwand in der Softwareentwicklung

Software-Teams haben oft einen straffen Zeitplan, um neue Features zu liefern. Das führt dazu, dass viele Entwickler gleichzeitig am selben Code arbeiten. Infolgedessen müssen ihre parallelen Änderungen später zusammengeführt werden. Forschungen zeigen, dass ein erheblicher Teil der Merge-Versuche – bis zu 20% – fehlschlagen kann, was zusätzlichen Aufwand verursacht. Faktoren, die dazu beitragen, sind die Komplexität der Änderungen und wie der Code strukturiert ist.

Während viele Techniken existieren, um Merge-Konflikte zu lösen, müssen Entwickler manchmal manuell eingreifen, was zu zusätzlichem Aufwand führt. Praktiken des Code-Refactorings sind entscheidend für die Verbesserung der Codequalität, können jedoch den Merging-Prozess komplizieren.

#Analyse der Beziehung

Die Forscher wollten verstehen, wie Refactorings das Merging beeinflussen. Sie verwendeten eine Data-Mining-Technik, um einen Datensatz von über 40.000 Merge-Commits aus verschiedenen Projekten zu analysieren. Ihre Analyse führte zu mehreren wichtigen Erkenntnissen:

1. Refactorings erhöhen den Merge-Aufwand: Wenn Refactorings stattfinden, steigen die Chancen, dass zusätzlicher Aufwand beim Merging erforderlich ist, deutlich.
2. Mehr Refactorings bedeuten mehr Aufwand: Wenn mehrere Refactorings vorhanden sind, steigen auch die Chancen, zusätzliche Zeit für das Merging aufzuwenden.
3. Parallele Refactorings verstärken die Aufwände: Wenn Refactorings gleichzeitig in verschiedenen Zweigen stattfinden, steigt der erforderliche Aufwand zum Mergen noch mehr.

Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Software-Teams vielleicht ihre Herangehensweise an Refactorings überdenken sollten, um ihre Merging-Prozesse zu optimieren.

#Einfluss von Refactorings auf den Merge-Aufwand

Durch ihre Analyse fanden die Forscher heraus, dass Refactoring zu einem merklichen Anstieg des Aufwands führen kann, der benötigt wird, um Code zusammenzuführen. Tatsächlich entdeckten sie, dass das Auftreten von Refactorings im Durchschnitt die Chancen auf Merge-Aufwand um 24% erhöhen kann. Der Einfluss wächst noch grösser, wenn mehr Refactorings beteiligt sind.

Zum Beispiel identifizierte die Studie, dass, wenn ein Merge-Commit Hunderte von Refactorings enthält, die Wahrscheinlichkeit, dass erheblicher Aufwand nötig ist, um beeindruckende 143% steigt. Das zeigt, dass Teams vorsichtig sein sollten, wenn sie entscheiden, mehrere Refactorings parallel umzusetzen, da dies zukünftige Merges komplizieren könnte.

#Parallele Refactorings und deren Einfluss

Die Forscher schauten sich auch an, wie Refactorings, die parallel stattfinden – also wenn beide Zweige gleichzeitig Refactorings haben – die Merging-Aufwände beeinflussen. Ihre Erkenntnisse legen nahe, dass die Chancen, auf Merge-Aufwand zu stossen, um 114% steigen, wenn Refactorings in beiden Zweigen stattfinden. Das zeigt ein klares Risiko, wenn Entwickler gleichzeitig Änderungen an denselben Code-Abschnitten vornehmen.

Angesichts dieser Einblicke zeigt die Forschung, dass Teams Massnahmen in Betracht ziehen sollten, um das Auftreten von parallelen Refactorings zu minimieren. Strategien können eine bessere Kommunikation unter den Teammitgliedern oder die Nutzung von Techniken umfassen, die synchronisiertes Arbeiten fördern.

#Empfehlungen für Entwicklungsteams

Basierend auf ihren Erkenntnissen gaben die Forscher mehrere Empfehlungen für Softwareentwicklungsteams:

1. Refactorings sorgfältig planen: Teams sollten genau planen, wann und wie sie Refactorings umsetzen, um die Wahrscheinlichkeit von Konflikten beim Mergen zu verringern.

2. Synchronisation unter Entwicklern fördern: Entwickler sollten ermutigt werden, ihre Änderungen regelmässig zu besprechen, um parallele Refactorings zu vermeiden und sicherzustellen, dass jeder über die Arbeit des anderen Bescheid weiss.

3. Alternative Entwicklungsansätze in Betracht ziehen: Verschiedene Entwicklungsansätze, wie trunk-basierte Entwicklung, könnten zu effektiverer Zusammenarbeit und weniger Komplikationen beim Mergen führen.

4. Neue Tools für Merging untersuchen: Werkzeuge, die Refactorings und deren potenziellen Einfluss auf das Merging berücksichtigen, könnten erheblich helfen, um sicherzustellen, dass Entwickler rechtzeitig über mögliche Probleme informiert werden.

5. Richtlinien für Refactoring entwickeln: Best-Practice-Richtlinien dafür zu erstellen, wann und wie zu refaktorisieren ist, könnte Teams helfen, informierte Entscheidungen über ihre Codeänderungen zu treffen.

#Einschränkungen und zukünftige Arbeiten

Obwohl die Ergebnisse dieser Forschung wertvolle Einblicke bieten, ist es wichtig, einige Einschränkungen zu erkennen. Die Studie konzentrierte sich speziell auf Java-Projekte und könnte sich nicht auf alle Programmiersprachen oder Arten von Projekten verallgemeinern lassen. Ausserdem berücksichtigte die Analyse nur eine Teilmenge von Refactoring-Typen.

Die Forscher planen, ihre Untersuchung auszudehnen, indem sie eine breitere Palette von Projekten betrachten und mehr Refactoring-Typen erkunden. Sie sind auch daran interessiert, die Kompatibilität verschiedener Refactorings zu untersuchen und wie sich dies auf den Merge-Aufwand auswirkt.

#Fazit

Diese Forschung beleuchtet die Beziehung zwischen Code-Refactorings und Merge-Aufwänden in der Softwareentwicklung. Die Ergebnisse zeigen, dass Refactorings die Wahrscheinlichkeit von Problemen beim Mergen erheblich erhöhen können, insbesondere wenn mehrere oder parallele Refactorings beteiligt sind.

Indem solche Empfehlungen befolgt werden, können Software-Teams ihre Zusammenarbeit verbessern und die Wahrscheinlichkeit von Komplikationen beim Mergen verringern. Zukünftige Studien werden die Auswirkungen von Refactoring in unterschiedlichen Kontexten weiter erkunden und ein klareres Bild davon schaffen, wie man diese Herausforderungen in der Softwareentwicklung navigiert.