内聚和耦合基础

最新推荐文章于 2025-10-01 13:56:41 发布

原创最新推荐文章于 2025-10-01 13:56:41 发布 · 1k 阅读

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在软件设计中有两个重要的概念：耦合（coupling）和内聚（cohesion）。这些概念能帮助你更好地理解代码，以及你的操作如何影响代码。它们定义了类之间和类内部的关系。理解它们能帮助你建立更合理的代码结构，使代码更灵活、更有目的性。

耦合（Coupling）

耦合是指软件组件之间相互依赖的程度。耦合大致分为两种：紧耦合（tight coupling）和松耦合（loose coupling）。

松耦合意味着类与类之间依赖性较低。
紧耦合则相反，一个类强烈依赖另一个类，并且对它的方法了解过多。

在紧耦合中，如果一个类发生变化，另一个类也不得不随之修改。而在松耦合中，一个类对另一个类的对象创建和方法所知甚少，因此类与类之间的依赖性更低。

最简单的降低耦合度的方法是使用接口。除此之外，**依赖注入（dependency injection）**也是降低耦合的常见方式。

紧耦合示例

假设你正在制造一个机器人。机器人的核心部件是一个引擎（Engine），而且这个引擎很难被替换。如果你想换一个新的引擎，就必须拆解整个机器人并修改它。这就是紧耦合。

class Engine {
   method run() { ... }
}

class Robot {
   Engine eng = new Engine();
   eng.run();
}

解释
这里 Robot 类依赖于 Engine，并且需要自己去创建一个 Engine 实例。这样一来，依赖类（Robot）对被依赖类（Engine）的实现知道太多，导致耦合过紧。任何对 Engine 的修改都可能迫使你修改 Robot。一旦 Engine 出现问题，整个机器人都会失效。

松耦合示例

再来看松耦合的例子。假设你可以给机器人设置默认的涂装颜色，比如银色或金色。无论是哪种颜色，你都可以在不修改机器人本身的情况下更换。这就是松耦合。

interface Paint {
   method paint();
}

class Silver implements Paint {
   method paint() {
     print("silver");
   }
}

class Gold implements Paint {
   method paint() {
     print("gold");
   }
}

class Robot {
   Paint col = new Gold();
   col.paint();
}

解释
Robot 类通过 Paint 接口来使用不同的涂装类。在这里，你可以通过接口来注入不同的涂装实现。这样 Robot 类对 Silver 和 Gold 的实现细节知之甚少，它只知道 paint() 方法的存在。如果其中一个实现不可用，你可以很容易替换为另一个实现。

内聚（Cohesion）

内聚是对类功能的度量，衡量的是一个类内部各个职责之间的相关性。

低内聚：一个类试图承担过多不相关的任务，导致难以维护和理解。
高内聚：一个类只负责单一任务，或者一组相关任务，使代码更容易理解和维护。

举个例子，你正在开发一个机器人制造工厂的应用。如果你创建了一个 RobotFactory 类，并让它既负责制造机器人，又负责工厂物流，还要管理员工，这就是低内聚。

class RobotFactory {
  method createRobots() { ... }
  method maintainLogistics() { ... }
  method manage() { ... }
}

解释
这是一个低内聚的例子，因为一个类承担了多种不同的职责。这样的类难以复用和测试。

如果你将不同职责分散到不同类中，就能提高内聚性：

class BuildDepart {
  method createRobots() { ... }
}

class Logistics {
  method maintainLogistics() { ... }
}

class Management {
  method manage() { ... }
}