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作者：JavaEdge

1.何为“高内聚、低耦合”?

“高内聚、低耦合”能有效地提高代码可读性、可维护性，缩小功能改动导致的代码改动范围。很多设计原则也都以实现代码“高内聚、低耦合”为目的，比如：

• 单一职责原则
• 面向接口，而非面向实现来编程

“高内聚、低耦合”是个通用设计思想，可指导：

• 不同粒度代码的设计与开发

如系统、模块、类，甚至函数

• 不同开发场景
• 如微服务、框架、组件、类库等

本文主要围绕以“类”作为该设计思想的应用对象。

• “高内聚”，指导类本身的设计
• “低耦合”，指导类与类之间依赖关系的设计

二者并非完全独立，高内聚有助于低耦合，低耦合又需要高内聚的支持。

1.1 高内聚

• 相近的功能，应放到同一个类
• 不相近的功能，不要放到同一个类

相近的功能往往会被同时修改，放到同一类中，修改会比较集中，代码易维护。单一职责原则就是实现代码高内聚非常有效的设计原则。

1.2 低耦合

在代码中，类与类之间的依赖关系简单清晰。

即使两个类有依赖关系，一个类的代码改动不会或很少会导致依赖类的代码改动。依赖注入、接口隔离、面向接口编程及迪米特法则都是为实现低耦合。

1.3 “内聚”和“耦合”的关系

左边代码结构是“高内聚、低耦合”;右边“低内聚、紧耦合”：

左边的代码设计：

类的粒度较小，每个类的职责都比较单一。相近功能都放到了一个类，不相近功能分割到多个类。这样类更加独立，代码内聚性更好。

因为职责单一，所以每个类被依赖的类就会比较少，代码低耦合。一个类的修改，只会影响到一个依赖类的代码改动。只需要测试这一个依赖类是否还能正常工作即可。

右边代码设计：

类粒度比较大，低内聚，功能大而全，不相近的功能放到了一个类中。导致很多其他类都依赖该类。修改这个类的某功能代码时，会影响依赖它的多个类。我们需要测试这三个依赖类，是否还能正常工作，“牵一发而动全身”。

2.迪米特法则

Law of Demeter，LOD，从名字看不出这是个啥。它还有另外一个名字：最小知识原则。

The Least Knowledge Principle：Each unit should have only limited knowledge about other units: only units “closely” related to the current unit. Or: Each unit should only talk to its friends; Don’t talk to strangers.

每个模块都只应该了解那些与它关系密切的模块(units: only units “closely” related to the current unit)的有限知识(knowledge)。或者说，每个模块只和自己的朋友“说话”(talk)，不和陌生人“说话”(tal‍k)。

结合实际，定义描述中的“模块”替换成“类”：

• 不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖
• 有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口(“有限知识”)

所以，迪米特法则其实包含两部分，下面用两个案例分别解读。

3.案例

3.1 不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖

简化的搜索引擎爬取网页，包含如下主要类：

NetworkTransporter，负责底层网络通信，根据请求获取数据：

HtmlDownloader，通过URL获取网页：

Document，表示网页文档，后续的网页内容抽取、分词、索引都是以此为处理对象：

如何重构?

这段代码虽然“能用”，但不够“好用”。

NetworkTransporter，作为一个底层网络通信类，应该尽可能通用，而不是只能下载HTML。所以，不应该直接依赖太具体的发送对象HtmlRequest，其设计违背迪米特法则，依赖了不该有直接依赖关系的HtmlRequest类。

假如你现在要去买东西，你肯定不会直接把钱包给收银员，让收银员自己从里面拿钱，而是你从钱包里把钱拿出来交给收银员。HtmlRequest对象相当于钱包，HtmlRequest里的address和content对象就相当于钱。

应将address和content交给NetworkTransporter，而非直接把HtmlRequest交给NetworkTransporter：

Document的问题：

• 构造器中的downloader.downloadHtml()逻辑复杂，耗时长，不应放到构造器，影响代码可测试性
• HtmlDownloader对象在构造器通过new来创建，违反面向接口编程，也影响代码可测试性
• 业务上说，Document网页文档没必要依赖HtmlDownloader类，违背迪米特法则

问题虽多，但修改简单：

3.2 有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口。

Serialization类负责对象的序列化和反序列化：

单看类的设计，没问题。但若放到特定应用场景，假设项目中的有些类只用到序列化操作，而另一些类只用到反序列化。那么，基于 有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口：

• 只用到序列化操作的那部分类不应依赖反序列化接口
• 只用到反序列化操作的那部分类不应依赖序列化接口

据此，应将Serialization类

方案一：拆分为两个更小粒度的类

• 只负责序列化(Serializer类)
• 只负责反序列化(Deserializer类)

尽管拆分后的代码更能满足迪米特法则，但却违背高内聚。高内聚要求相近功能放到同一类中，方便功能修改时，修改的地方不太散乱。

针对本案例，若业务要求修改序列化实现方式，从JSON换成XML，则反序列化实现逻辑也要一起改。未拆分前，只需修改一个类，拆分后，却要修改两个类!

既不想违背高内聚，也不想违背迪米特法则，怎么办?

方案二：引入两个接口

尽管还是要往Demo1的构造器传入包含序列化和反序列化的Serialization实现类，但依赖的Serializable接口只包含序列化操作，Demo1无法使用Serialization类中的反序列化接口，对反序列化操作无感知，符合迪米特法则的“依赖有限接口”。

也体现了“面向接口编程”，结合迪米特法则，可总结出：“基于最小接口，而非最大实现来编程”。

多想一点点

本案例的重构方案，整个类只包含序列化、反序列化俩操作，只用到序列化操作的使用者，即便能够感知到仅有的一个反序列化方法，问题也不大。为满足迪米特法则，将一个简单的类，拆出两个接口，是过度设计吗?设计原则本身无对错，只有能否用对之说。不要为了用设计原则而用，应该具体问题具体分析。

Serialization类只包含两个操作，确实没啥必要拆成俩接口。但若对Serialization类添加更多功能，实现更多更好用的序列化、反序列化方法，重新考虑该问题：

这种场景下，方案二设计更好。因为本案例的应用场景，大部分代码只用到序列化功能，这些用户无需了解反序列化，而修改后的Serialization类，反序列化的“知识”，从一个方法变成三个。一旦任一反序列化操作有代码改动，都需要检查、测试所有依赖Serialization类的代码是否还能正常工作。

为减少耦合和降低测试的工作量，应按迪米特法则，隔离反序列化和序列化的功能。

4.总结

4.1 高内聚、低耦合

能有效提高代码的可读性和可维护性，缩小功能改动导致的代码改动范围：

• 高内聚，指导类本身的设计

就是指相近的功能应该放到同一个类中，不相近的功能不要放到同一类中。相近的功能往往会被同时修改，放到同一个类中，修改会比较集中

• 低耦合，指导类与类之间依赖关系的设计

在代码中，类与类之间的依赖关系简单清晰。即使两个类有依赖关系，一个类的代码改动也不会或者很少导致依赖类的代码改动。

4.2 迪米特法则

不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖;有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口。迪米特法则希望减少类之间的耦合，让类越独立越好。每个类都应该少了解系统的其他部分。一旦发生变化，需要了解这一变化的类就会比较少。

参考：

[1]. 《重构》

[2]. 《代码设计之丑》

来源： JavaEdge