耦合

耦合性(Coupling)(或称耦合力或耦合度)是一种软件度量,是指一程序中,模块及模块之间信息或参数依赖的程度。

内聚性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序的特性,低耦合性程序的可读性及可维护性会比较好。

耦合性的分类:

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:

1、内容耦合(content coupling,耦合度最高) 也称为病态耦合(pathological coupling)

是指一个模块依赖另一个模块的内部作业(例如,访问另一个模块的局 域变量),因此修改第二个模块处理的数据(位置、形态、时序)也就影响了第一个模块。

2、共用耦合(common coupling) 也称为全局耦合(global coupling.)

是指二个模块分享同一个全局变量,因此修改这个共享的资源也就要更动所有用到此资源的模块。 外部耦合(external coupling) 发生在二个模块共用一个外加的数据格式、通信协定或是设备界面,基本上和模块和外部工具及设备的沟通有关。 控制耦合(control coupling) 是指一个模块借由传递“要做什么”的信息,控制另一个模块的流程(例如传递相关的旗标)。

3、特征耦合(stamp coupling) 也称为数据结构耦合,是指几个模块共享一个复杂的数据结构,而每个模块只用其中的一部份,甚至各模块用到的部份不同(例如传递一笔记录给一个函数,而函数只需要其中的一个字段。

4、数据耦合(data coupling) 是指模块借由传入值共享数据,每一个数据都是最基本的数据,而且只分享这些数据(例如传递一个整数给计算平方根的函数)。

5、 信息耦合(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(例如在对象中),组件间利用传入值或信息传递 (计算机科学)来通信。

6、 无耦合 模块完全不和其他模块交换信息。 面向对象程序设计[编辑] 子类耦合(subclass coupling) 描述子类和父类型之间的关系,子类链接到父类型,但父类型没有链接到子类。

7、 时空耦合(temporal coupling) 二个动作只因为同时间发生,就被包装在一个模块中。 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块化法则的实施程度[2]。

紧密耦合的系统在开发阶段有以下的缺点:

一个模块的修改会产生涟漪效应,其他模块也需随之修改。 由于模块之间的相依性,模块的组合会需要更多的精力及时间。 由于一个模块有许多的相依模块,模块的可复用性低。

改善方法 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块需负责的事务。在类型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型B(此属性的形态为类型B) A调用对象B提供的服务 A有一个方法会参考类型B(此方式会传回一形态为类型B的物性) A是类型B的子类。 松散耦合是指二个彼此相关的模块,其中的接口是一个简单而稳定的接口,且其接口和任一模块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,允许一对象在不知道另一对象实现方式的情形下和另一对象交互。这类系统甚至允许一对象和用其他语言撰写的对象进行交互。

耦合性和内聚性 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块需要有的特点,也就是低耦合性及高内聚性。耦合性着重于不同模块之间的相依性,而内聚性着重于一模块中不同功能之间的关系性。低内聚性表示一个模块中的各机能之间没什么关系,当模块扩充时常常会出现问题。

模块的耦合性 以下是一种计算模块耦合性的方法[3]:

对于数据和控制流的耦合:

di: 输入数据参数的个数

ci: 输入控制参数的个数

do: 输出数据参数的个数

co: 输出控制参数的个数 全局耦合:

gd: 用来存储数据的全局变量

gc: 用来控制的全局变量 环境耦合:

w: 此模块调用的模块个数(扇出)

r: 调用此模块的模块个数(扇入)



若Coupling(C)数值越大,表示模块耦合的情形越严重,数值一般会界于0.67(低度耦合)到1.0(高度耦合)之间。

举例,若一模块只有一个输入数据参数,一个输出数据参数:



若一模块的输入数据参数、输入控制参数、输出数据参数及输出控制参数都是5个,访问10个全局变量,扇出和扇入的模块个数别是3个及4个:


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