文章详情页_一分钟彻底搞懂“高内聚，低耦合”

在软件开发中，耦合是指两个或多个模块之间的依赖程度。当一个模块的改变会影响到另一个模块时，说明这两个模块是耦合的。耦合程度越高，模块之间的依赖性越强，意味着更改一个模块时可能会带来连锁反应，影响到其他模块的功能和行为。

高内聚低耦合

一句话说明，每个模块只管自己的事，并且尽量不依赖其他模块。

两句话说明，具体一点：

高内聚：一个模块集中做好一件事，所有相关的代码都在一起。
低耦合：不同模块之间的联系尽量少，修改一个模块不会影响其他模块。

生活类比理解耦合与内聚

我们以组装电脑为例，电脑的各个部件（如 CPU、显卡、硬盘、内存条等）就如同程序中的模块，它们之间的连接紧密程度和相互影响情况，就类似于程序模块间的耦合；而每个部件自身功能的专注度则类似于程序模块的内聚。

高内聚情况

在电脑中，每个部件都高度专注于自身的核心功能，展现出高内聚的特性。

CPU（中央处理器）：CPU 的核心任务是进行数据运算和逻辑处理。不会参与到如数据存储、图形显示等其他功能中，这体现了高度的内聚性。
显卡（图形处理器）：显卡主要负责处理和输出图形图像数据。显卡的驱动程序和软件也都是围绕图形处理进行优化的，不会干扰到 CPU 的计算任务、硬盘的数据存储以及内存条的数据读写等其他功能，各个功能环节紧密围绕图形处理这一核心任务，体现了高内聚。
硬盘：硬盘的主要功能是数据的长期存储。其设计和工作原理都是为了提高数据存储的容量、速度和可靠性，而不会参与到计算机的运算或图形处理等其他功能中，具有很强的内聚性。
内存条（随机存取存储器）：内存条的核心作用是暂时存储 CPU 在处理数据时需要用到的信息，起到数据缓存和快速交换的作用。不涉及数据的长期存储、图形处理等其他方面，展现出高内聚的特点。

高耦合情况

假设你拿到一台设计糟糕的电脑，显卡的正常运行高度依赖特定型号的 CPU。一旦 CPU 出现小故障，或者更换为其他型号，显卡就会立马罢工。而且，硬盘的数据传输线路和内存条的数据传输线路相互交织，只要硬盘出问题，内存条的工作很可能也会受到直接影响。在这种情况下，各个部件之间的关系盘根错节，一个部件的变动会像多米诺骨牌一样，对其他部件产生严重影响。

这就如同程序模块间的高耦合，在高耦合的程序里，修改一个模块很可能会牵一发而动全身，引发多个相关模块出现问题，让程序的维护和扩展变得异常艰难。

低耦合情况

再看一台设计精良的电脑，每个部件都拥有独立的接口和功能。显卡具有广泛的兼容性，能适配多种型号的 CPU，即便 CPU 出现故障或者更换新的型号，显卡依然可以正常工作。硬盘和内存条的数据传输线路相互独立，硬盘出现问题时，内存条能够不受干扰地继续运行。各个部件之间的依赖关系十分微弱，一个部件的变动对其他部件几乎没有影响。

这就和程序模块间的低耦合类似，在低耦合的程序中，每个模块相对独立，开发者修改一个模块时，不容易波及其他模块，大大提高了程序的可维护性和可扩展性。

程序开发中耦合的影响

高耦合：就像那台设计糟糕的电脑部件一样，程序模块高耦合会使代码变得复杂且脆弱。一旦某个模块需要修改，开发者可能要对与之相关的多个模块都进行调整，这不仅增加了工作量，还容易引入新的错误，大幅提高了开发和维护的成本。
低耦合：当程序模块低耦合时，各个模块独立性强，开发者可以更加便捷地对单个模块进行开发、测试和修改。这不仅提高了开发效率，还让程序具备更强的灵活性和稳定性。

下面我们通过一个简单的计算器程序，用 C 语言代码来进一步解释高内聚低耦合的概念。

高内聚示例

高内聚强调一个模块（这里可以是函数或者一组相关函数）只负责单一且紧密相关的任务。在计算器程序中，我们将不同的运算操作封装到不同的函数中，每个函数专注于一个特定的运算。

// 加法运算函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 减法运算函数
int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

// 乘法运算函数
int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

// 除法运算函数
int divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        // 处理除数为0的情况
        return -1; 
    }
    return a / b;
}

每个函数都专注于一项特定的运算，例如 add 函数只进行加法运算，subtract 函数只进行减法运算。函数内部的代码都紧密围绕单一的功能展开，这就是高内聚的体现。如果要修改加法运算的逻辑，只需要在 add 函数内部进行修改，不会对其他运算函数产生影响。

低耦合示例

低耦合意味着模块之间的依赖关系要尽可能简单和松散。我们编写一个函数来调用上述的运算函数，并且让这个调用函数和具体的运算函数之间的关联尽量简单。

#include <stdio.h>
// 根据操作符调用相应的运算函数
int perform_operation(int a, int b, char op) {
    switch (op) {
        case '+': return add(a, b);
        case '-': return subtract(a, b);
        case '*': return multiply(a, b);
        case '/': return divide(a, b);
        default: return -1; // 处理无效操作符
    }
}


int main() {
    int num1 = 10, num2 = 5;
    char operation = '+';

    int result = perform_operation(num1, num2, operation);
    printf("运算结果: %d\n", result != -1 ? result : "无效的运算或操作符");
    return 0;
}

perform_operation 函数负责根据传入的操作符调用相应的运算函数，它并不关心每个运算函数内部是如何实现的，只需要知道每个运算函数的输入（两个整数）和输出（运算结果）。这体现了低耦合，因为如果后续要修改 add 函数的实现，只要保持函数的输入输出接口不变，perform_operation 函数不需要做任何修改。

综上所述，高内聚让每个函数功能单一明确，低耦合让函数之间的关联简单松散，这样的代码结构更易于维护和扩展，是我们在程序开发中应该追求的目标。

参考资料

1分钟彻底搞懂“高内聚，低耦合”

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