面向对象包的设计原则ADP/SDP/SAP与包的设计度量工具jDepend
Robert C. Martin名著《敏捷软件开发：原则、模式与实践》一书第20章“包的设计原则”提到了几个很重要的设计原则。这篇文章主要看下涉及包的依赖性和稳定性的3个设计原则ADP/SDP/SAP。熟悉这3个设计原则之后，我们再看下度量工具jDepend的使用。
1.ADP(Acyclic Dependencies Principle)
无循环依赖原则，这个比较简单，就是包之间不允许有循环依赖。
2.SDP(Stable Dependencies Principle)
稳定依赖原则，包应该朝着稳定的方向进行依赖。比如我们有3个包A、B、C，其中A依赖于B，B依赖于C，SDP原则要求包的稳定性关系是A<=B<=C。也就是说越高层的包越不稳定，越底层的包越稳定。稳定意味一旦修改，工作量会非常的大。具有很多输入依赖关系的包是非常稳定的，因为如果修改它，那么所有依赖它的其他包都要修改。比如J2EE项目，一般会分为action层、service层、dao层、vo层，它们之间一般会存在如下的依赖关系：
我们称vo是最稳定的，action是最不稳定的。因为一旦我们修改vo，那么action、service、dao都需要修改；如果我们修改action，那么service、dao、vo都不会受影响。可以看到：包的输入依赖越多就会越稳定，也就越难以修改。
现在我们看下如何通过数据指标来度量包的稳定性。我们定义3个指标：Ca、Ce、I。
Ca：输入耦合(Afferent Coupling)，指处于该包的外部并依赖于该包中的类的类的数目。
Ce：输出耦合(Effernet Coupling)，指处于该包的内部并依赖于该包外的类的类的数目。
I：不稳定性(Instability)，其中I = Ce / (Ca + Ce)，该度量的取值范围是[0, 1]。I=0 表示该包具有最大的稳定性，I=1 表示该包具有最大的不稳定性。
当一个包的I度量值为1时，意味着没有任何其他包依赖于该包(Ca=0)，也就是说该包并不承担责任，就可以随意的修改。当一个包的I度量值为0，意味着它是有责任的，因为别的包依赖它。SDP原则规定一个包的I值应该大于它所依赖的包的I值，也就是说I的值应该顺着依赖的方向减少。
3.SAP(Stable Abstractions Principle)
稳定抽象原则，包的抽象程度和其稳定程度一致。一个稳定的包应该也是抽象的，这样它的稳定性就不会使其无法扩展。一个不稳定的包应该是具体的，因为它的不稳定性使得其内部的代码易于修改。SDP规定依赖应该朝着稳定的方向进行，SAP规定依赖应该朝着抽象的方向进行。
抽象性的度量，我们定义指标Na，Nc，A。
Na：包中抽象类的数目，对应java中的是抽象类和接口。
Nc：包中类的数目。
A：抽象性，A = Na/Nc，A的取值范围是[0，1]，A=0意味着包没有任何抽象类，A=1意味着包中只包含抽象类。
4.稳定性和抽象性的关系D
我们创建一个以A为y轴，以I为x轴的坐标系。如果在坐标轴中绘制出两种“好”的包类型，会发现那些最稳定、最抽象的包位于左上角的(0,1)处；那些最不稳定、最具体的包位于右下角的(1,0)处。
并不是所有的包都会落在这两个好的位置。比如一个抽象类派生自另一个抽象类的情况是很常见的。派生类是具有依赖性的抽象体，因此它虽然是最大程度的抽象，但却不是最大程度的稳定。它的依赖性会降低它的稳定性。因此不能强制所有的包都位于(0,1)或者(1,0)处。那么问题就来了，依赖性A和抽象性I满足什么的关系是合理的呢？
考虑(0,0)附近的包，这是一个高度稳定而且具体的包。我们不想要这种包，因为它是僵化的，无法对其进行扩展，因为它不是抽象的。并且由于它的稳定性，也很难对它进行修改。通常我们不希望设计良好的包位于(0,0)附近，称之为痛苦地带(Zone of Pain)。
应该注意，在有些情况下，包确实会落入痛苦地带。比如数据库模式，对应我们应用程序VO层中的实体类。数据库模式的易变性是众所周知的，但是这些实体类却是非常具体的、被高度依赖的。这就是为什么面向对象应用程序和数据库之间的接口难以定义、以及数据库模式的修改非常痛苦的原因。
还有另一种包位于(0,0)附近的情况，比如我们的工具包，如StringUtils、CollectionUtils等，这种包里面的类是具体的，也是被高度依赖的。这种位于(0,0)附近的包是没有什么问题的，因为工具类很少改变。
考虑(1,1)附近的包，这不是一个好位置，因为该位置的包具有最大的抽象性但是却没有依赖者。显然这种包是无用的，称这个区域为无用地带(Zone of Uselessness)。
很显然，我们想让可变的包都尽可能地远离这2个被排除的区域。那些离这2个区域最远的轨迹点组成了连接(1,0)和(0,1)这2个好位置的直线。该线称之为主序列(main sequence)。位于主序列上的包既不是太抽象，因为它具有稳定性；也不是太稳定，因为它具有抽象性。它既不是无用的，又不是特别令人痛苦的。
显然，包的最佳位置位于主序列的2个端点处。一般来说，项目中可以具有这种最佳特征的包少于一半。对于其他包来说，它们能够位于主序列上或者主序列附近就已经很不错了。
如果希望包能够位于或者靠近主序列，那么我们可以创建一个度量指标来衡量包到这个理想位置的距离。D = | A + I - 1|/sqrt(2)，该值的范围是[0,0.707]。由于带了根号，所以不方便，一般我们使用规范化距离D' = |A + I - 1|，取值范围是[0,1]。0表示包刚好位于主序列上，1表示包到主序列的距离最远。使用规范化距离，非常有助于确定哪些包更容易维护，哪些包对变化更不敏感。
5.包度量工具jDepend
有了上面这些理论作为支撑，接下来看看如何使用jDepend，这个工具能够帮我们计算上面各种度量指标的值。jDepend官网描述如下：
JDepend traverses Java class file directories and generates design quality metrics for each Java package.
JDepend allows you to automatically measure the quality of a design in terms of its extensibility,
reusability, and maintainability to manage package dependencies effectively.
忽略JDK/Android这些基础类库，或者某些第三方库，主要是为了方便计算传入耦合和传出耦合这2个指标。使用jDepend插件很简单，选中项目的src目录(注意：不是工程目录)，右键菜单有一个“Run jDepend Analysis”。
jDepend输出的几个度量指标值，跟我们上面介绍的理论基本一致。jDepend官方对这几个指标解释如下：
1.Number of Classes and Interfaces
The number of concrete and abstract classes (and interfaces) in the package is an indicator of the
extensibility of the package.
2.Afferent Couplings (Ca)
The number of other packages that depend upon classes within the package is an indicator of the
package's responsibility.
3.Efferent Couplings (Ce)
The number of other packages that the classes in the package depend upon is an indicator of the
package's independence.
4.Abstractness (A)
The ratio of the number of abstract classes (and interfaces) in the analyzed package to the total
number of classes in the analyzed package.
The range for this metric is 0 to 1, with A=0 indicating a completely concrete package and A=1
indicating a completely abstract package.
5.Instability (I)
The ratio of efferent coupling (Ce) to total coupling (Ce + Ca) such that I = Ce / (Ce + Ca). This
metric is an indicator of the package's resilience to change.
The range for this metric is 0 to 1, with I=0 indicating a completely stable package and I=1
indicating a completely instable package.
6.Distance from the Main Sequence (D)
The perpendicular distance of a package from the idealized line A + I = 1. This metric is an indicator
of the package's balance between abstractness and stability.
A package squarely on the main sequence is optimally balanced with respect to its abstractness and
stability. Ideal packages are either completely abstract and stable (x=0, y=1) or completely concrete
and instable (x=1, y=0).
The range for this metric is 0 to 1, with D=0 indicating a package that is coincident with the main
sequence and D=1 indicating a package that is as far from the main sequence as possible.
7.Package Dependency Cycles
Package dependency cycles are reported along with the hierarchical paths of packages participating in
package dependency cycles.
参考文章：
《敏捷软件开发：原则、模式与实践》 Robert C. Martin
jDepend官网：http://www.clarkware.com/software/JDepend.html