高内聚,低耦合的概念剖析

1. 概念

       内聚是从功能角度来度量模块内的联系，一个好的内聚模块应当恰好做一件事。它描述的是模块内的功能联系；

       耦合是软件结构中各模块之间相互连接的一种度量，耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度、进入或访问一个模块的点以及通过接口的数据。

       耦合性也称块间联系。指软件系统结构中各模块间相互联系紧密程度的一种度量。模块之间联系越紧密，其耦合性就越强，模块的独立性则越差。模块间耦合高低取决于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。

 

      “高内聚，低耦合”主要是阐述的面向对象系统中，各个类需要职责分离的思想。  
       每一个类完成特定的独立的功能，这个就是高内聚。耦合就是类之间的互相调用关系，如果耦合很强，互相牵扯调用很多，那么会牵一发而动全身，不利于维护和扩展。  

       类之间的设置应该要低耦合,但是每个类应该要高内聚.耦合是类之间相互依赖的尺度.如果每个对象都有引用其它所有的对象,那么就有高耦合,这是不合乎要求的,因为在两个对象之间,潜在性地流动了太多信息.低耦合是合乎要求的:它意味着对象彼此之间更独立的工作.低耦合最小化了修改一个类而导致也要修改其它类的"连锁反应". 内聚是一个类中变量与方法连接强度的尺度.高内聚是值得要的,因为它意味着类可以更好地执行一项工作.低内聚是不好的,因为它表明类中的元素之间很少相关.成分之间相互有关联的模块是合乎要求的.每个方法也应该高内聚.大多数的方法只执行一个功能.不要在方法中添加'额外'的指令,这样会导致方法执行更多的函数.

 

      软件架构设计的目的简单说就是在保持软件内在联系的前提下，分解软件系统，降低软件系统开发的复杂性，而分解软件系统的基本方法无外乎分层和分割。但是在保持软件内在联系的前提下，如何分层分割系统，分层分割到什么样的粒度，并不是一件容易的事，这方面有各种各样的分解方法，比如：关注点分离，面向方面，面向对象，面向接口，面向服务，依赖注入，以及各种各样的设计原则等，而所有这些方法都基于高内聚，低耦合的原则。

      内聚关注的是一个软件模块内部的相关性，而耦合关注的是不同软件模块之间的相关性，或者说依赖性。所谓高内聚是指一个软件模块是由相关性很强的代码组成，只负责一项任务，也就是常说的单一责任原则。所谓低耦合是指不同软件模块之间通过稳定的接口交互，而不需要关心模块内部的实现。高内聚和低耦合是相互矛盾的，分解粒度越粗的系统耦合性越低，分解粒度越细的系统内聚性越高，过度低耦合的软件系统，软件模块内部不可能高内聚，而过度高内聚的软件模块之间必然是高度依赖的，因此如何兼顾高内聚和低耦合是软件架构师功力的体现。

      高内聚，低耦合的系统有什么好处呢？事实上，短期来看，并没有很明显的好处，甚至短期内会影响系统的开发进度，因为高内聚，低耦合的系统对开发设计人员提出了更高的要求。高内聚，低耦合的好处体现在系统持续发展的过程中，高内聚，低耦合的系统具有更好的重用性，维护性，扩展性，可以更高效的完成系统的维护开发，持续的支持业务的发展，而不会成为业务发展的障碍。

     通俗的说：

     高内聚:类与类之间的关系而定，高，意思是他们之间的关系要简单，明了，不要有很强的关系，不然，运行起来就会出问题。一个类的运行影响到其他的类。

     低偶合：类内部的方法而言。把程序的功能尽量分散，别在一个类里只写一个或很好的方法，因为那样会给你的调试等带来很多问题。出了错你都不知道在什么地方。

2． 内聚分为哪几类？耦合分为哪几类？

     内聚有如下的种类，它们之间的内聚度由弱到强排列如下：

　　（1） 偶然内聚。模块中的代码无法定义其不同功能的调用。但它使该模块能执行不同的功能，这种模块称为巧合强度模块。

　　（2） 逻辑内聚。这种模块把几种相关的功能组合在一起， 每次被调用时，由传送给模块参数来确定该模块应完成哪一种功能

　　（3） 时间内聚：把需要同时执行的动作组合在一起形成的模块为时间内聚模块。

　　（4） 过程内聚：构件或者操作的组合方式是，允许在调用前面的构件或操作之后，马上调用后面的构件或操作，即使两者之间没有数据进行传递。

　　（5） 通信内聚：指模块内所有处理元素都在同一个数据结构上操作（有时称之为信息内聚），或者指各处理使用相同的输入数据或者产生相同的输出数据。

　　（6） 顺序内聚：指一个模块中各个处理元素都密切相关于同一功能且必须顺序执行，前一功能元素输出就是下一功能元素的输入。

　　（7） 功能内聚：这是最强的内聚，指模块内所有元素共同完成一个功能，缺一不可。

耦合可以分为以下几种，它们之间的耦合度由高到低排列如下：
　　（1） 内容耦合：如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合

       一个模块直接访问另一个模块的内部数据
       一个模块不通过正常入口转到另一模块内部；
       两个模块有一部分程序代码重叠(只可能出现在汇编语言中)；
       一个模块有多个入口。
     
　　（2） 公共耦合：若一组模块都访问同一个公共数据环境，则它们之间的耦合就称为公共耦合。公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。

　　（3） 外部耦合：一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。

　　（4） 控制耦合：如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息，明显地控制选择另一模块的功能，就是控制耦合

　　（5） 标记耦合：一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构，而不是简单变量。其实传递的是这个数据结构的地址；也就是地址传递。

　　（6） 数据耦合：指两个模块之间有调用关系,传递的是简单的数据值，一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数 (不是控制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的,相当于高级语言的值传递。

　　（7） 非直接耦合：两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。

耦合强度，依赖于以下几个因素：

　　（1）一个模块对另一个模块的调用；

　　（2）一个模块向另一个模块传递的数据量；

　　（3）一个模块施加到另一个模块的控制的多少；

　　（4）模块之间接口的复杂程度。