计算机耦合分类,耦合性 (计算机科学)

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耦合性(英语：Coupling，dependency，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(英语：Larry Constantine)所提出。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

耦合性的概念模型

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。共享耦合/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。公共耦合的复杂程序随耦合模块的个数增加而增加。外部耦合(external coupling)发生在二个模块共享一个外加的数据格式、通信协议或是设备界面，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)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)也称为数据结构耦合，是指几个模块共享一个复杂的数据结构，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;数据耦合/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)。消息耦合(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消息传递 (计算机科学)来通信。无耦合：模块完全不和其他模块交换信息。

面向对象编程子类耦合(subclass coupling)描述子类和父类之间的关系，子类链接到父类，但父类没有链接到子类。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。

缺点

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(英语：reusability)低。

改善方法

机能设计(英语：Functional_design)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调用对象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的物性)

A是类别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，当模块扩展时常常会出现问题。

模块的耦合性

以下是一种计算模块耦合性的方法：

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)

C o u p l i n g ( C ) = 1 − 1 d i + 2 × c i + d o + 2 × c o + g d + 2 × g c + r + w {\displaystyle \mathrm {Coupling} (C)=1-{\frac {1}{d_{i}+2\times c_{i}+d_{o}+2\times c_{o}+g_{d}+2\times g_{c}+r+w}}}

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：

C = 1 − 1 1 + 0 + 1 + 0 + 0 + 0 + 1 + 0 = 1 − 1 3 = 0.67 {\displaystyle C=1-{\frac {1}{1+0+1+0+0+0+1+0}}=1-{\frac {1}{3}}=0.67}

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：

C = 1 − 1 5 + 2 × 5 + 5 + 2 × 5 + 10 + 0 + 3 + 4 = 0.98 {\displaystyle C=1-{\frac {1}{5+2\times 5+5+2\times 5+10+0+3+4}}=0.98}