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連載：麵向對象葵花寶典：思想、技巧與實踐（29） - 高內聚低耦合
高內聚低耦合，可以說是每個程序猿，甚至是編過程序，或者僅僅隻是在大學裏麵學過計算機，都知道的一個簡單的設計原則。
雖然如此流行和人所眾知，但其實真正理解的人並不多，很多時候都是人雲亦雲。
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要想真正理解“高內聚低耦合”，需要回答兩個問題：
1）為什麼要高內聚低耦合？
2）高內聚低耦合是否意味內聚越高越好，耦合越低越好？
第一個問題：為什麼要高內聚低耦合？
經典的回答是：降低複雜性。
確實很經典，當然，其實也是廢話！我相信大部分人看了後還是不懂，什麼叫複雜性呢？
要回答這個問題，其實可以采用逆向思維，即：如果我們不做到這點，將會怎樣？
首先來看內聚，試想一下，假如我們是低內聚，情況將會如何？
前麵我們在闡述內聚的時候提到內聚的關鍵在於“元素的凝聚力”，如果內聚性低，則說明凝聚力低；對於一個團隊來說，如果凝聚力低，則一個明顯的問題是“不穩定”；對於一個模塊來說，內聚性低的問題也是一樣的“不穩定”。具體來說就是如果一個模塊內聚性較低，則這個模塊很容易變化。一旦變化，設計、編碼、測試、編譯、部署的工作量就上來了，而一旦一個模塊變化，與之相關的模塊都需要跟著改變。
舉一個簡單的例子，假設有這樣一個設計不好的類：Person，其同時具有“學生”、“運動員”、“演員”3個職責，有另外3個類“老師”、“教練”、“導演”依賴這個類。
Person.java
package com.oo.cohesion.low;
/**
* “人”的類設計
*
*/
public class Person {
/**
* 學生的職責：學習
*/
public void study() {
//TODO: student's responsibility
}
/**
* 運動員的職責：運動
*/
public void play(){
//TODO: sportsman's responsibility
}
/**
* 演員的職責：扮演
*/
public void act(){
//TODO: actor's responsibity
}
}
Teacher.java
package com.oo.cohesion.low;
/**
* “老師”的類設計
*
*/
public class Teacher {
public void teach(Person student){
student.study(); //依賴Person類的“學生”相關的職責
}
}
Coach.java
package com.oo.cohesion.low;
/**
* “教練”的類設計
*
*/
public class Coach {
public void train(Person trainee){
trainee.play(); //依賴Person類的“運動員”職責
}
}
Director.java
package com.oo.cohesion.low;
/**
* “導演”的類設計
*
*/
public class Director {
public void direct(Person actor){
actor.act(); //依賴Person類“演員”的相關職責
}
}
在上麵的樣例中，Person類就是一個典型的“低內聚”的類，很容易發生改變。比如說，現在老師要求學生也要考試，則Person類需要新增一個方法：test，如下：
package com.oo.cohesion.low;
/**
* “人”的類設計
*
*/
public class Person {
/**
* 學生的職責：學習
*/
public void study() {
//TODO: student's responsibility
}
/**
* 學生的職責：考試
*/
public void test(){
//TODO: student's responsibility
}
/**
* 運動員的職責：運動
*/
public void play(){
//TODO: sportsman's responsibility
}
/**
* 演員的職責：扮演
*/
public void act(){
//TODO: actor's responsibity
}
}
由於Coach和Director類都依賴於Person類，Person類改變後，雖然這個改動和Coach、Director都沒有關係，但Coach和Director類都需要重新編譯測試部署（即使是PHP這樣的腳本語言，至少也要測試）。
同樣，Coach和Director也都可能增加其它對Person的要求，這樣Person類就需要同時兼顧3個類的業務要求，且任何一個變化，Teacher、Coach、Director都需要重新編譯測試部署。
對於耦合，我們采用同樣的方式進行分析，即：如果高耦合，將會怎樣？
高耦合的情況下，模塊依賴了大量的其它模塊，這樣任何一個其它依賴的模塊變化，模塊本身都需要受到影響。所以，高耦合的問題其實也是“不穩定”，當然，這個不穩定和低內聚不完全一樣。對於高耦合的模塊，可能本身並不需要修改，但每次其它模塊修改，當前模塊都要編譯、測試、部署，工作量同樣不小。
我們同樣以一個樣例來說明。假設我們要設計一個Boss類，Boss是要管整個公司的，那麼我們假設這是一家“麻雀雖小五髒俱全”的公司，同時有“研發、測試、技術支持、銷售、會計、行政”等部門。
Boss.java
package com.oo.coupling.high;
/**
* “老板”類
*
*/
public class Boss {
private Tester tester;
private Developer developer;
private Supporter supporter;
private Administration admin;
private Accountant accountant;
/**
* Boss每天檢查工作，看到下麵的代碼，是否覺得Boss很忙？
*/
public void check(){
//檢查測試工作
tester.report();
//檢查研發工作
developer.report();
//檢查技術支持工作
supporter.report();
//檢查行政工作
admin.report();
//檢查財務工作
accountant.report();
}
}
Accountant.java
package com.oo.coupling.high;
/**
* “財務”類
*
*/
public class Accountant {
public void report(){
System.out.print("Accountant report");
}
}
Administration.java
package com.oo.coupling.high;
/**
* “行政”類
*
*/
public class Administration {
public void report(){
System.out.print("Administration report");
}
}
Developer.java
package com.oo.coupling.high;
/**
* “開發”類
* @author Administrator
*
*/
public class Developer {
public void report(){
System.out.print("Developer report");
}
}
Supporter.java
package com.oo.coupling.high;
/**
* “技術支持”類
*
*/
public class Supporter {
public void report(){
System.out.print("Supporter report");
}
}
Tester.java
package com.oo.coupling.high;
/**
* “測試”類
*
*/
public class Tester {
public void report(){
System.out.print("Tester report");
}
}
好吧，Boss很忙，我們也很欽佩，但是有一天，研發的同學覺得他們應該做更多的事情，於是他們增加了一個“研究”的工作，且這個工作也不需要報告給Boss，例如：
package com.oo.coupling.high;
/**
* “開發”類
* @author Administrator
*
*/
public class Developer {
public void report(){
System.out.print("Developer report");
}
/**
* 研發新增加一個研究的任務，這個任務也不需要向Boss匯報
*/
public void research(){
System.out.print("Developer is researching big data, hadoop :)");
}
}
雖然這個工作不需要報告給Boss，但由於Developer類修改了，那麼Boss類就需要重新編譯測試部署。其它幾個Tester、Supporter類等也是類似，一旦改變，即使這些類和Boss類半毛錢關係都沒有，Boss類還是需要重新編譯測試部署，所以Boss類是很不穩定的。
所以，無論是“低內聚”，還是“高耦合”，其本質都是“不穩定”，不穩定就會帶來工作量，帶來風險，這當然不是我們希望看到的，所以我們應該做到“高內聚低耦合”。
回答完第一個問題後，我們來看第二個問題：高內聚低耦合是否意味著內聚越高越好，耦合越低越好？
按照我們前麵的解釋，內聚越高，一個類越穩定；耦合越低，一個類也很穩定，所以當然是內聚越高越好，耦合越低越好了。
但其實稍有經驗的同學都會知道這個結論是錯誤的，並不是內聚越高越好，耦合越低越好，真正好的設計是在高內聚和低耦合間進行平衡，也就是說高內聚和低耦合是衝突的。
我們詳細來分析一下為什麼高內聚和低耦合是衝突的。
對於內聚來說，最強的內聚莫過於一個類隻寫一個函數，這樣內聚性絕對是最高的。但這會帶來一個明顯的問題：類的數量急劇增多，這樣就導致了其它類的耦合特別多，於是整個設計就變成了“高內聚高耦合”了。由於高耦合，整個係統變動同樣非常頻繁。
同理，對於耦合來說，最弱的耦合是一個類將所有的函數都包含了，這樣類完全不依賴其它類，耦合性是最低的。但這樣會帶來一個明顯的問題：內聚性很低，於是整個設計就變成了“低耦合低內聚”了。由於低內聚，整個類的變動同樣非常頻繁。
對於“低耦合低內聚”來說，還有另外一個明顯的問題：幾乎無法被其它類重用。原因很簡單，類本身太龐大了，要麼實現很複雜，要麼數據很大，其它類無法明確該如何重用這個類。
所以，內聚和耦合的兩個屬性，排列組合一下，隻有“高內聚低耦合”才是最優的設計。
因此，在實踐中我們需要牢牢記住需要在高內聚和低耦合間進行平衡，而不能走極端。 具體如何平衡，且聽下回分解。
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最後更新：2017-04-03 12:56:33