如何去构建高效软件：耦合、内聚与结构化策略（软件设计师笔记）

前言
随着软件开发变得越来越复杂，如何有效、有序地构建和维护这些复杂系统成为了每一个开发者和设计师所面临的挑战。对于这一挑战，结构化开发方法为我们提供了答案。这一方法不仅帮助我们理解如何将大型系统分解为小模块，还为我们展示了如何通过明确的设计原则和工具（如数据流图和数据字典）确保这些模块的有效协同工作。本章将详细介绍结构化开发方法的核心概念、重点关注模块独立性的两大维度：耦合与内聚，并探讨如何通过系统结构设计原则，数据流图和数据字典来实现高效的软件设计。

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第六章 结构化开发方法

模块独立

耦合

耦合是模块之间的相对独立性（互相连接的紧密程度）的度量。耦合取决于各个模块之间接口的复杂程度、调用模块的方式以及通过接口的信息类型等。

• 无直接耦合：指两个模块之间没有直接的关系，属于不同模块。
• 数据耦合：指两个模块之间有调用关系，传递的是简单的数据值。
• 标记耦合：指两个模块之间传递的是数据结构。
• 控制耦合：指一个模块调用另一个模块时，传递的是控制变量。
• 外部耦合：模块间通过软件之外的环境联结。
• 公共耦合：通过一个公共数据环境相互作用。
• 内容耦合：当一个模块直接使用另一个模块的内部数据，或通过非正常入口转入另一个模块内部。

内聚

内聚是对一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。

• 偶然内聚（巧合内聚）：各处理元素之间没有任何联系。
• 逻辑内聚：模块内执行若干个逻辑上相似的功能。
• 时间内聚：把需要同时执行的动作组合在一起。
• 过程内聚：指定的过程执行。
• 通信内聚：模块内的所有处理元素都在同一个数据结构上操作。
• 顺序内聚：指一个模块中的各个处理元素都密切相关于同一功能且必须顺序执行。
• 功能内聚：最强的内聚，指模块内的所有元素共同作用完成一个功能，缺一不可。

总结：耦合性和内聚性是模块独立性的两个定性标准，在将软件系统划分模块时，应尽量做到高内聚、低耦合，提高模块的独立性。

系统结构设计原则

1. 分解-协调原则
2. 自顶向下的原则
3. 信息隐蔽、抽象的原则
4. 一致性原则：统一的规范、统一的标准和统一的文件模式。
5. 明确性原则：功能明确、接口明确、消除多重功能和无用接口、避免病态连接、降低接口复杂度。
6. 模块之间的耦合尽可能小，模块的内聚度尽可能高。（高内聚、低耦合）
7. 模块的扇入系数和扇出系数要合理。（扇入扇出适中）
8. 模块的规模适当。
9. 模块的作用范围应该在其控制范围之内。

数据流图

数据流图（DFD）是一种图形工具，用于表示系统中数据的流动和处理。它使用符号来表示数据流、处理步骤（或称为“加工”）和数据存储。

数据字典

数据字典是一个详细的、组织良好的“数据仓库”，其中列出了在数据流图中使用的所有数据元素的定义和特性。

数据字典确保数据的一致性和准确性，并为分析师、开发人员和测试人员提供了一个共同的参考框架。

加工逻辑的描述

描述加工逻辑的方法是为了确保对数据流图中的加工有一个清晰、明确的理解。这通常包括：

• 结构化语言：类似于伪代码，用来描述加工的逻辑步骤。
• 判定表：是一个二维表，用于表示决策的逻辑。
• 判定树：是一个图形表示，用于表示决策的逻辑。

总之，结构化开发方法为软件开发提供了一个清晰的框架和方法，使得系统更易于设计、实施和维护。

总结

本章通过深入探讨结构化开发方法，为我们揭示了软件系统结构的核心原则和工具。我们学习了耦合和内聚这两个关键概念，并了解了如何通过确保高内聚、低耦合来提高模块的独立性。此外，我们还介绍了数据流图和数据字典，这两个工具能够帮助我们更好地描述和管理软件系统中的数据流和逻辑。总的来说，结构化开发方法为我们提供了一个清晰、有条理的方法，帮助我们有效地构建和维护复杂的软件系统。

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