13、代码重构对软件能耗的影响研究

代码重构对软件能耗的影响研究

1. 结构导向重构对能耗的影响

为了探究结构导向重构对软件能耗的影响，进行了相关实验。首先是关于添加注解重构的微基准测试，对类、方法和变量上的注解进行数亿次操作，检查其对能耗的影响。结果表明，注解对能耗没有实质性影响（差异约 1%，因 CPU 能耗波动可忽略不计），因为注解通常不会对 JVM 执行的字节码产生重大影响。这也说明在仅包含添加注解重构的提交中，观察到的能耗差异并非主要由添加注解重构导致，例如提交 #827717、#b9dfbc 和 #298b7a。

其次是移动类重构的微基准测试，在移动一些类/接口并重新组织微基准测试结构后，测量了几种场景下的能耗。结果显示，能耗差异最高可达 8%，平均标准差为 5%。移动类重构通常伴随着重命名重构，这表明代码重组可能会产生影响。虽然通过 JMH 实验或微基准测试观察到的影响可能不大，但了解项目的结构重组可能会对能耗产生影响是有益的，因此建议比较重构前后的能耗以跟踪这种影响。不过，目前尚未发现代码重组何时会对能耗产生积极或消极影响的具体模式或准则。在表 3 的提交中，仅能确定 Gson 项目的提交 #45bf2d 中，移动类重构可能导致了 2% 的能耗差异，因为测量的标准差为 5%。

综上所述，对于至少存在 5 年且共有 16,046 次提交的 7 个项目，结构导向重构对其主要功能的能耗没有实质性影响。这意味着可以安全地应用结构导向重构来提高代码质量，而不会对软件能耗产生负面影响。但比较重构前后的能耗始终是跟踪其变化的良好做法。

以下是一个简单的流程图，展示结构导向重构实验的流程：

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