耦合性 (计算机科学)
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耦合性(英语:Coupling)或称耦合力或耦合度,是一种软体度量,是指一程式中,模组及模组之间资讯或参数依赖的程度。
而内聚性(英语:Cohesion)是一个和耦合性相对的概念,一般而言低耦合性代表高内聚性,反之亦然。耦合性和内聚性都是由提出结构化设计概念的赖瑞·康斯坦丁所提出[1]。低耦合性是结构良好程式的特性,低耦合性程式的可读性及可维护性会比较好。
耦合性的分类
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耦合性可以是低耦合性(或称为松散耦合),也可以是高耦合性(或称为紧密耦合)。以下列出一些耦合性的分类,从高到低依序排列:
- 内容耦合(content coupling,耦合度最高)
- 也称为病态耦合(pathological coupling)当一个模块直接使用另一个模块的内部数据,或通过非正常入口而转入另一个模块内部。
- 共用耦合/公共耦合(common coupling)
- 也称为全局耦合(global coupling.)指通过一个公共数据环境相互作用的那些模块间的耦合。公共耦合的复杂程度随耦合模块的个数增加而增加。
- 外部耦合(external coupling)
- 发生在二个模组共用一个外加的资料格式、通讯协定或是设备界面,基本上和模组和外部工具及设备的沟通有关。
- 控制耦合(control coupling)
- 指一个模块调用另一个模块时,传递的是控制变量(如开关、标志等),被调模块通过该控制变量的值有选择地执行块内某一功能;
- 特征耦合/标记耦合(stamp coupling)
- 也称为资料结构耦合,是指几个模组共享一个复杂的资料结构,如高级语言中的数组名、记录名、文件名等这些名字即标记,其实传递的是这个数据结构的地址;
- 资料耦合/数据耦合(data coupling)
- 是指模组借由传入值共享资料,每一个资料都是最基本的资料,而且只分享这些资料(例如传递一个整数给计算平方根的函数)。
- 讯息耦合(message coupling,是无耦合之外,耦合度最低的耦合)
- 可以借由以下二个方式达成:状态的去中心化(例如在物件中),组件间利用传入值或讯息传递来通讯。
- 无耦合:模组完全不和其他模组交换资讯。
物件导向程式设计
[编辑]- 子类别耦合(subclass coupling)
- 描述子类别和父类别之间的关系,子类别连结到父类别,但父类别没有连结到子类别。
- 时空耦合(temporal coupling)
- 二个动作只因为同时间发生,就被包装在一个模组中。
后来的研究提出了许多不同层面的耦合性,并且用来评估实务上各种的模组化法则的实施程度[2]。
缺点
[编辑]紧密耦合的系统在开发阶段有以下的缺点:
改善方法
[编辑]机能设计是一种可以降低耦合性的方法,此方法以机能性的角度设法限制各模组需负责的事务。在类别A及B之间,若有以下任何一种情形,会提高二者的耦合性:
- A有一个属性是参考类别B(此属性的形态为类别B)
- A呼叫物件B提供的服务
- A有一个方法会参考类别B(此方式会传回一形态为类别B的物件)
- A是类别B的子类别。
松散耦合是指二个彼此相关的模组,其中的介面是一个简单而稳定的介面,且其介面和任一模组内部的实现方式无关(参考信息隐藏)。
像CORBA或组件对象模型等系统,允许一物件在不知道另一物件实现方式的情形下和另一物件互动。这类系统甚至允许一物件和用其他语言撰写的物件进行互动。
耦合性和内聚性
[编辑]耦合性和内聚性二个名词常一起出现,用来表示一个理想模组需要有的特点,也就是低耦合性及高内聚性。耦合性著重于不同模组之间的相依性,而内聚性著重于一模组中不同功能之间的关联性。低内聚性表示一个模组中的各机能之间没什么关联,当模组扩充时常常会出现问题。
模组的耦合性
[编辑]以下是一种计算模组耦合性的方法[3]:
对于资料和控制流的耦合:
- di:输入资料参数的个数
- ci:输入控制参数的个数
- do:输出资料参数的个数
- co:输出控制参数的个数
全域耦合:
- gd:用来储存资料的全域变数
- gc:用来控制的全域变数
环境耦合:
若Coupling(C)
数值越大,表示模组耦合的情形越严重,数值一般会界于0.67(低度耦合)到1.0(高度耦合)之间。
举例,若一模组只有一个输入资料参数,一个输出资料参数:
若一模组的输入资料参数、输入控制参数、输出资料参数及输出控制参数都是5个,存取10个全域变数,扇出和扇入的模组个数别是3个及4个:
相关条目
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ W. Stevens, G. Myers, L. Constantine, "Structured Design", IBM Systems Journal, 13 (2), 115-139, 1974.
- ^ F. Beck, S. Diehl. On the Congruence of Modularity and Code Coupling. In Proceedings of the 19th ACM SIGSOFT Symposium and the 13th European Conference on Foundations of Software Engineering (SIGSOFT/FSE '11), Szeged, Hungary, September 2011. doi:10.1145/2025113.2025162
- ^ Pressman, Roger S. Ph.D (1982). Software Engineering - A Practitioner's Approach - Fourth Edition. ISBN 0-07-052182-4
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