软件设计之耦合性与内聚性的区别

耦合性

耦合性也叫块间联系,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,模块间耦合的高低取决于模块间接口的复杂性,调用的方式以及传递的信息。

内聚性

内聚性也叫块内联系,指模块的功能强度的度量,即一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。内聚性是对一个模块内部各个组成元素之间相互结合的紧密程度的度量指标。

模块中组成元素结合的越紧密,模块的内聚性就越高,模块的独立性也就越高。理想的内聚性要求模块的功能应明确、单一,即一个模块只做一件事情。

模块的内聚性和耦合性是两个相互对立且又密切相关的概念。

耦合有以下几种,下面将耦合性由弱到强依次列出(独立性由强到弱)

(1)非直接耦合(Nondirect Coupling)

如果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,这就是非直接耦合。这种耦合的模块独立性最强。 

(2)数据耦合(Data Coupling)

如果一个模块访问另一个模块时,彼此之间是通过数据参数(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,则称这种耦合为数据耦合。由于限制了只通过参数表传递数据,按数据耦合开发的程序界面简单、安全可靠。因此,数据耦合是松散的耦合,模块之间的独立性比较强。在软件程序结构中至少必须有这类耦合。

(3)印记耦合(Stamp Coupling)

如果一组模块通过参数表传递记录信息,就是标记耦合。事实上,这组模块共享了这个记录,它是某一数据结构的子结构,而不是简单变量。这要求这些模块都必须清楚该记录的结构,并按结构要求对此记录进行操作。在设计中应尽量避免这种耦合,它使在数据结构上的操作复杂化了。如果采取“信息隐蔽”的方法,把在数据结构上的操作全部集中。

(4)控制耦合(Control Coupling)

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。这种耦合的实质是在单一接口上选择多功能模块中的某项功能。因此,对所控制模块的任何修改,都会影响控制模块。另外,控制耦合也意味着控制模块必须知道所控制模块内部的一些逻辑关系,这些都会降低模块的独立性。


(5)外部耦合(External Coupling)

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。例如C语言程序中各个模块都访问被说明为extern类型的外部变量。外部耦合引起的问题类似于公共耦合,区别在于在外部耦合中不存在依赖于一个数据结构内部各项的物理安排。


(6)公共耦合(Common Coupling)

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。 这种耦合会引起下列问题:
所有公共耦合模块都与某一个公共数据环境内部各项的物理安排有关,若修改某个数据的大小,将会影响到所有的模块。
无法控制各个模块对公共数据的存取,严重影响软件模块的可靠性和适应性。
公共数据名的使用,明显降低了程序的可读性。
公共耦合的复杂程度随耦合模块的个数增加而显著增加。若只是两个模块之间有公共数据环境,则公共耦合有两种情况。
若一个模块只是往公共数据环境里传送数据,而另一个模块只是从公共数据环境中取数据,则这种公共耦合叫做松散公共耦合。若两个模块都从公共数据环境中取数据,又都向公共数据环境里送数据,则这种公共耦合叫做紧密公共耦合。只有在模块之间共享的数据很多,且通过参数表传递不方便时,才使用公共耦合。否则,还是使用模块独立性比较高的数据耦合好些。

(7)内容耦合(Content Coupling)

——耦合性最高,这是最差的设计

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。
在内容耦合的情形,所访问模块的任何变更,或者用不同的编译器对它再编译,
都会造成程序出错。好在大多数高级程序设计语言已经设计成不允许出现内容
耦合。它一般出现在汇编语言程序中。这种耦合是模块独立性最弱的耦合。

内聚有以下几种,下面将内聚性由弱到强依次列出(独立性由弱到强)

(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。即一个模块完成多个功能,这些模块又必须顺序执行。


(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,联系紧密,缺一不可。

总结:

耦合是影响软件复杂程度和设计质量的一个重要因素,在设计上我们应采用以下原则:如果模块间必须存在耦合,就尽量使用数据耦合,少用控制耦合,限制公共耦合的范围,尽量避免使用内容耦合。


内聚与耦合

内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度,它是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。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。 程序讲究的是低耦合,高内聚。就是同一个模块内的各个元素之间要高度紧密,但是各个模块之间的相互依存度却要不那么紧密。
内聚和耦合是密切相关的,同其他模块存在高耦合的模块意味着低内聚,而高内聚的模块意味着该模块同其他模块之间是低耦合。在进行软件设计时,应力争做到高内聚,低耦合。
 

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