如何编写对高亮显示友好的代码？

本文将介绍 高亮显示复杂度 的概念，并提供编写对高亮显示友好的代码的方式，从而更快速、更高效地实现高亮显示。 代码样式并非只关乎美观，还会影响设备运行！ 编写对高亮显示友好的代码有以下好处：

• 响应能力更好
• CPU 使用率得到优化
• 内存使用更高效
• 系统温度更低
• 运行更安静
• 电池续航时间更长

虽说单体概念类似墨西哥卷饼，但可不要把笔记本电脑当煎锅用哦！

考虑高亮显示复杂度

假设您编写了这个用朴素递归计算斐波那契数的函数：

def fib(n: Int): Int =
  if (n <= 1) n
  else fib(n - 1) + fib(n - 2)

可以预见它运行很慢，但您不会因此责怪 Scala。这个问题更为根本，并且不特定于编程语言。但这并不意味着该函数的运行速度无法变快。可以通过一种方式调整代码，使其输出完全相同的序列，但效率要高得多。 代码高亮显示也是同样的道理。如果高亮显示速度很慢，并不总是 IDE 的问题。 某些代码本身就难以分析 。但这并不意味着高亮显示的速度无法快速。 微小的代码调整就能让高亮显示效率大幅提升 ，即使代码本质上几乎没变。 到现在为止都没问题。不过，虽然 算法复杂度 是计算机科学的基础，开发者却很少考虑 高亮显示复杂度 。（两者有所不同：代码可能运行速度很慢，但很容易实现高亮显示，也可能运行速度很快，但难以实现高亮显示。） 即使您学过编译器构造，其主要内容也不是关于性能的，而其中关于性能的部分，讨论的是编译器，而非源代码。此外，批量编译代码与编辑代码也不是一回事。 遵循软件工程最佳做法通常能加快高亮显示的速度。这种做法在一般情况下也很有用：保持类和方法小型化并有相应的侧重点，优先保证代码清晰，而不追求炫技等。不过，这些原则主要关乎 认知复杂度 。与算法复杂度相比，认知复杂度通常与高亮显示复杂度存在相关性。尽管如此，它们并不相同，有时甚至可能有显著差异。 编写代码时，您还应考虑高亮显示复杂度 。如果您忽视算法复杂度，代码运行会很慢。如果您忽视认知复杂度，代码会难以理解。如果您忽视高亮显示复杂度，代码编译或高亮显示会花很长时间，并在此过程中会消耗过多资源。 好的代码应该在所有方面都表现出色 。幸运的是，编写对高亮显示友好的代码的原则很简单，在实践中也很容易应用。（其中大多数方式并非特定于 Scala，也可用于其他语言。）

将代码拆分成模块

大多数 Scala 程序员会将代码划分为软件包，但很少有人把代码划分为模块。这两者背后的原因相同。 与 C 这类语言不同，Scala 支持软件包，大多数 Scala 项目也自然而然地使用软件包。但模块是 IDE 和构建工具的概念，而非编程语言的概念，因此使用频率较低。即使是 Java 平台模块系统，也主要针对已编译的类和 JAR 文件，而非源代码。 模块限制了绑定的作用域，并引入了显式的依赖关系图 — 否则，任何源文件原则上都可以依赖任何其他源文件。这限制了增量编译和分析的作用域，从而加快编译速度、降低峰值资源消耗，并允许模块并行编译。 同样，模块也能提升高亮显示的性能 — IDE 可以更高效地搜索实体和使缓存失效。此外，这还能提高自动补全和自动导入相关性、减少混乱，从而改善 UX。另一个好处是，在运行其中一个模块中的某个应用程序或单元测试时，可以只编译（或重编译）项目相关的部分（即使其他模块无法正常编译也不影响）。 软件包通常是划分模块的自然边界。如果您的项目中只有一个模块，或者某些模块过大， 可以考虑将其中一个或多个软件包提取到单独的模块中 。由于这种重构不会影响软件包本身，应该可以向后兼容。此外，您仍然可以将这些类打包成单个 JAR 文件 — 重构是针对源代码的，不一定要修改字节码。 请注意，您必须使用真正的模块 — 使用多个目录或多个源根并不等同于模块。（请参阅 sbt 的 多项目构建 。）

将类放入单独的文件中

Scala 编译器不限制您可以在源文件中添加的类数量（也不限制对该文件的命名方式）。这个功能可能很有用，但不应过度使用。 如果您只修改了源文件中的一个类，Scala 编译器无法单独编译该类 — 而是需要编译整个源文件。对于 IDE 来说也大致如此：您在编辑器标签页中打开的是文件而非类，IDE 会分析整个文件。（不过，您可以使用 增量高亮显示 来克服这一限制。） 此外，如果每个类都有一个具有专用名称的文件，即使不使用 IDE，也更容易查找类和在项目中导航。您应该像将软件包放入相应目录一样，将类放入相应的文件中。 另一个原因是 import 语句。虽然每个类都需要自己的一组 import，但在单个文件中定义多个类会合并这些 import，使其成为公共 import。这可能会拖慢引用的解析速度。（如果存在大量 import，而导入的实体又依赖很多 import，就可能引发组合爆炸。） 如果您发现单个文件中有很多相对较大的类，可以 考虑将类提取到单独的源文件中 。这很容易做到，且不会影响向后兼容性。（显然，伴生类和密封类层次结构应当保留在同一文件中。）

在软件包中定义类，而非在对象中定义

在 Scala 中，软件包和 object 很相似，甚至还有 package object ！ 因此，您可以将类放在 object 中，而非 package 中。不过，我们有充分的理由避免这种做法。 首先，由于每个 object 都包含在单个源文件中， object 中有多个类就意味着一个文件中有多个类，正如我们之前所见，这种情况并不理想。 其次，这也会影响编译后的代码，而不仅仅是源文件。虽然每个类都会被编译为单独的 JVM .class 文件，就像它们是在 package 中定义的一样，但 object 只有一个 outline — pickles 或 TASTy。因此，即使编译器和 IDE 只需要访问其中一个类，它们也必须处理多个类。 因此，您通常应当 在 package 中定义类，而不是在 object 中定义 。将 object 留给方法、变量和 type 。（而且在 Scala 3 中，即使是顶层定义，也可以放在 package 中。）

优先使用小型类和方法

是的，您早已知道这个原则。但这里有一个容易被忽略的要点。通常，当您想到“小”的时候，您往往想到的是“简单”。例如，如果一个类只包含几个具有描述性名称的方法，那么这个类看起来很简单，您不需要分析这些方法的代码即可理解其作用。 但这种便利不适用于编译器和 IDE。如果您打开文件，将分析全部内容；如果方法（以及对应的类）很大，分析过程会消耗大量时间和资源。 考虑将大型类和方法拆分为更小的单元，即便它们十分简单也应进行拆分 。对于高亮显示而言，“代码行数”至关重要；即使是单个类或方法，如果它非常庞大，也可能会造成负担。 这一原则同样适用于生成的源代码：如果一个源文件是生成的，并且有其他源文件依赖于它，您不需要查看那些代码，但 IDE 和编译器仍然需要查看。 在生成代码时，请将输出划分为更小的部分 — 文件、类和方法；不要将所有代码混到一个 blob 中。

依赖接口而非类

“面向接口编程”总体来说是不错的做法，也有助于高亮显示。 假设有一个大型类，其中有几个方法构成了它的 API。即使您只访问该 API，读取源文件也需要解析整个类，包括所有的实现细节。而且，即使您明确指定类型，解析相应引用也需要处理大量 import。 因此， 如果某个类非常大，可以考虑提取接口，而不是直接引用该类 。

避免通配符 import

使用具名 import 而非通配符 import，这是公认的最佳做法。这样能提高代码的可读性 — 您可以清晰地看到符号的来源。这种方式还能提高代码的稳健性。（否则，当库添加一个与另一个导入类冲突的类时，代码可能无法编译。） 并且代码会更加整洁 – 自动补全将仅显示真正在使用的相关符号。 此外， 具名 import 可以加快代码分析的速度 。在解析标识符时，必须对每个通配符 import 进行检查，而 import 表达式又可能依赖于上面的通配符 import。还可能存在来自对象的 import，而这些对象自身又依赖于其他位置的 import。所有这些都不局限于当前正在高亮显示的文件。即使您的代码只依赖其他文件中的签名，由于类型注解中的路径不是绝对的，分析过程仍需要处理那些文件中的 import。 通配符 import 对于隐式元素来说尤为棘手 。因为隐式元素本身是隐式的，并且可能需要其他隐式元素，因此搜索它们需要消耗大量计算资源。如果隐式元素是通过通配符导入的，那么其使用和导入都是隐式的。这会让任务变得更加复杂 — 分析过程不仅需要找到某个模糊的实体，还必须在模糊的作用域中进行查找。 因此， 请优先使用具体 import，而非通配符 import 。将现有的通配符 import 转换为具名 import。在 Scala 2 中， 考虑按名称导入隐式元素 。虽然 Scala 3 中的 given import 有所改进，但它们本质上仍是通配符 import，因此依赖于良好的库设计。为了保险起见， 请优先使用按类型 import，而非普通的 given import 。（如果您在设计库，请在单独的软件包或对象中定义隐式元素。）

优先使用 import，而非 mixin

可以使用继承代替 import。我们在 Java 中就能看到：每个 TestCase 同时也是 Assert ，因此，您可以直接访问 assertEquals 等方法，无需将其导入。这看起来很方便。不过，这本质上是一种强制通配符 import，具有所有常见的缺点。最好选择性地使用 import Assert.assertEquals （也可以选择 import Assert.* ）。 此外，使用子类化或混入 trait 的方式比普通通配符 import 更慢。分析必须考虑继承和线性化，以及重载和重写。而且，如果您修改 trait ，还必须重新编译使用它的类。 如果某些定义本质上是静态的，请将它们放在 object 中，而非 trait 中，这样，客户端便会导入这些定义，而不是继承它们。

将类和方法声明为 private

最小化类和方法的可访问性有很多充分的理由：区分 API 与实现、维护源码与二进制兼容性、避免自动补全出现杂乱内容，以及降低认知负担。 鲜为人知的是， 尽可能将类和方法声明为 private ，可提升编译和高亮显示的性能 。增量编译器在确定 API 时不会包含 private 成员，因此无需存储和比较它们。在解析引用的过程中，IDE 可以更快地跳过不可访问的元素。当您写下“Foo”时，您已经知道指的是哪个 Foo 。但您可能会惊讶于解析一个引用通常会涉及多大的计算量。将不合适的 Foo 声明为不可访问有助于加快分析速度。 Scala 插件可以通过自动检测可以为 private 的声明来提供帮助。

为公共或复杂定义指定类型

每个非局部定义要么应当为 private ，要么应当带有类型注解。客户端可访问的定义构成了 API。API 是抽象的边界，因此必须为显式；客户端无需研究右侧的实现即可理解左侧的签名。与实现不同，API 必须是稳定的，且不得依赖右侧的内容。类型注解使 API 既显式又稳定。 类型注解对增量计算提供了极大帮助。签名稳定后，修改代码后需要重新编译的类会减少。同样，在 IDE 中编辑代码时可以重用更多缓存，从而加快高亮显示速度、减少资源消耗。 因此，最好 始终明确指定非 private 成员的类型 。请注意， 即使存在重写，也应该指定类型 ，因为推断类型可能更具体，至少在 Scala 2 中是这样。（例如，如果超类方法返回 Seq[Int] ，而子类方法只是 = List(1) ，后者的类型会是 List[Int] ，这可能影响直接使用子类的客户端。） 您 还应当指定 protected 成员的类型 ，而不仅仅是 public 成员的类型 — 子类也是客户端。（例外情况：当右侧是字面量等简单且稳定的类型时，您可以省略类型。尽管如此，明确写出类型通常对人和编译器都更有益。） 此外，显式类型甚至对私有和局部定义也有好处。虽然增量编译器会重新编译整个文件，但 IDE 可以更渐进地、在更小的作用域内使缓存失效。因此， 如果 private 成员很复杂，请为其添加类型注解 — 这样可以提高代码编辑的效率。另外， 请为复杂的局部变量指定类型 。（有时，您可能需要先提取方法或引入变量才能指定类型。） Scala 插件中的 Code Style | Type Annotation （代码样式 | 类型注解）要求为 public 和 protected 成员添加类型注解 — 它们会通过重构和代码生成自动添加，并通过相应的检查进行查验。不过，简单表达式有例外情况，且无论复杂度如何，私有或局部定义都不需要添加类型注解。为了保险起见，您可以将这些设置调整得更严格。

优先使用标准语言功能，而非宏

宏背后的概念看似极具吸引力 — 在编译时而非运行时进行计算。但“编译时”也正是“高亮显示时”，无论您在编辑代码时使用的是编译器还是 IDE，这一点都成立… 除非您总是可以一次性写完所有代码，完全不借助任何辅助功能。因此， 宏可能会干扰代码编写和编辑 ，拖慢反馈速度，并消耗更多资源。请注意，这一点不仅适用于 定义 宏（需要功能标志），也适用于 使用 宏（不需要功能标志）。 实际上，极少情况下才会真正需要宏。以 Lisp 为例：语法非常有限，语言是动态的，因此无论如何都不会执行静态分析。但 Scala 本身就是一种表达力极强的语言，而且是静态类型的。在 Scala 中，标准语言功能便足以完成大多数任务。在这种情况下，宏只会让静态分析以及理解代码变得更加困难。因此， 在编写代码时，应首先使用标准语言功能：类型形参、隐式形参等 。宏应当是最后的手段，而不是首选解决方案。 这一点可以推广为：不要只是为了“可以使用”而去使用复杂的语言功能 ，应当只在真正需要时才使用；优先选择能解决问题的最简单的解决方案。有关此主题的更多详细信息，请参阅 Martin Odersky 的 Lean Scala 。

将这些原则应用于 AI 生成的代码

即使您使用 AI 生成全部代码，您依然会阅读这些代码。（对吧？） 因此，生成对高亮显示友好的代码依然同样重要 — 代码虽然是在数据中心生成的，但却是在 您的 机器上进行高亮显示。这也能改善增量编译，从而降低使用智能体时的系统负载。此外，这还能防止上下文填充（即模型加载不相关信息），从而提高准确性并降低成本。 您可以做的第一件事是 通过示例引导 AI ，因为模型倾向于沿用已有的约定和代码样式。在新项目中，您可以 向 AGENTS.md 明确添加建议 。最后但同样重要的一点是，无论代码是由人工编写还是由 AI 生成，您都可以随时 重构代码 。

总结

话虽如此，您 IDE的性能 也 很重要。我们一直在持续提升 IntelliJ IDEA 和 Scala 插件的性能，并提供一些 性能优化技巧 供您在实践中应用。但就像再多的编译器优化也无法修正那个朴素递归的例子一样，高亮显示有时也需要您提供一些帮助。 与所有事情一样，高亮显示复杂度并非唯一的考量因素；您需要多方平衡。但通常情况下，它们之间并不矛盾：整洁的代码能改善高亮显示复杂度，而改善高亮显示复杂度又会使代码更加整洁。无论如何， 始终考虑高亮显示复杂度并备好这些方式 总是有益的。 如需了解详情，请参见 YouTrack 中的相应工单 。其中还列出了一些功能，您可以借助这些功能更轻松地应用重构。如果您认为它们有用，请为这些工单投票，以便我们了解大家的需求。 祝您开发愉快！ JetBrains 的 Scala 团队

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