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[科普中国]-控制耦合

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耦合性(英语:Coupling,dependency,或称耦合力耦合度)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。

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。这种耦合对系统的影响较大,它影响接收控制流模块的内部运行。这种模块严格说不是“黑箱”模块,不利于模块的修改与维护。虽然控制联结的耦合度高于数据耦合,但这种联结有时是必要的。特别对某些反映状态标志的控制信息传递是必须的。控制信息不同于数据信息,是控制处理过程的一些参数。1

耦合性耦合性(英语:Coupling,dependency,或称耦合力耦合度)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。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。2

耦合性的分类概述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。

共用耦合/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):发生在二个模块共用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。

面向对象程序设计子类耦合(subclass coupling):描述子类和父类别之间的关系,子类链接到父类别,但父类别没有链接到子类。

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。2

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,模块的可复用性低。2

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。在类别AB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。

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。32

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。3

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

全域耦合:

gd:用来存储数据的全域变量

gc:用来控制的全域变量

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个全域变量,扇出和扇入的模块个数别是3个及4个:

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本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所