模块的高内聚、低耦合原则确实被称为**模块独立原则**,它是软件工程中模块设计的核心指导思想之一

模块的高内聚、低耦合原则确实被称为模块独立原则,它是软件工程中模块设计的核心指导思想之一。该原则强调:

  • 高内聚(High Cohesion):指一个模块内部各个元素彼此功能相关且紧密结合,模块内的功能职责单一、集中。例如,一个模块只负责用户认证相关的所有操作。

  • 低耦合(Low Coupling):指模块之间尽可能减少依赖关系,降低相互影响。当一个模块发生变化时,对其他模块的影响应降到最低。

遵循这一原则有助于提高系统的可维护性、可读性、可测试性和可扩展性。

# 示例:体现高内聚、低耦合的设计
class UserAuth:
    """高内聚:该模块仅处理用户认证相关逻辑"""
    
    def login(self, username, password):
        if self._validate_credentials(username, password):
            return "Login successful"
        return "Invalid credentials"
    
    def logout(self, user_id):
        self._clear_session(user_id)
        return "Logged out"

    def _validate_credentials(self, username, password):
        # 内部验证逻辑
        return username == "admin" and password == "123456"

    def _clear_session(self, user_id):
        print(f"Session cleared for user {user_id}")

# 其他功能由不同模块处理,实现低耦合
class UserNotification:
    """独立的通知模块,与认证模块解耦"""

    def send_email(self, email, message):
        print(f"Sending email to {email}: {message}")

高内聚(High Cohesion) 是指一个模块内部的各个组成部分在功能上高度相关,共同完成一个明确的任务。模块内的元素紧密协作,职责单一且集中。高内聚意味着模块的可理解性、可维护性和复用性更强。

常见的七种内聚类型(由高到低):

  1. 功能内聚(Functional Cohesion)
    模块内所有操作都为完成一个单一功能服务,是最高级别的内聚。
    ✅ 示例:一个函数专门计算字符串的 MD5 值。

  2. 顺序内聚(Sequential Cohesion)
    模块中的处理元素必须按特定顺序执行,前一个输出作为后一个输入。
    ✅ 示例:读取数据 → 验证数据 → 保存数据。

  3. 通信内聚(Communicational Cohesion)
    模块中的所有处理使用相同的输入数据或产生相同的输出数据。
    ✅ 示例:一个模块同时更新用户姓名和邮箱,基于同一个用户对象。

  4. 过程内聚(Procedural Cohesion)
    模块中的处理按固定流程执行,但彼此之间功能关联较弱。
    ⚠️ 示例:程序启动时依次初始化日志、数据库连接、缓存。

  5. 时间内聚(Temporal Cohesion)
    模块中的操作在同一时间被触发,但功能上可能无关。
    ⚠️ 示例:系统关闭时同时保存配置、断开连接、记录日志。

  6. 逻辑内聚(Logical Cohesion)
    模块将相似逻辑功能组合在一起,通过参数决定执行哪个子功能。
    ❌ 示例:一个 send_message(type) 函数根据 type 发送短信或邮件。

  7. 偶然内聚(Coincidental Cohesion)
    模块中各部分没有任何关联,只是偶然被放在一起,是最差的内聚形式。
    ❌ 示例:一个工具类中杂乱地堆放各种不相关的函数。

# 功能内聚示例:单一职责,高内聚
def calculate_area_circle(radius):
    """仅计算圆面积,功能内聚"""
    import math
    return math.pi * radius ** 2

理想的设计应追求功能内聚,避免逻辑和偶然内聚。
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