本文將從兩個(gè)比較有趣的耦合度量開始，即傳入耦合和傳出耦合。這些基于整數(shù)的度量表示幾個(gè)相關(guān)對(duì)象（即相互協(xié)調(diào)以產(chǎn)生行為的對(duì)象）。任一度量中高數(shù)值表示架構(gòu)的維護(hù)問(wèn)題：高傳入耦合表示對(duì)象具有太多職責(zé)，而高傳出耦合表示對(duì)象不夠獨(dú)立。在文章中，我將介紹每個(gè)這樣的問(wèn)題及其解決的方法。
傳入耦合
具有太多職責(zé)并非什么壞事。例如，組件（或包）通常試圖用于整個(gè)架構(gòu)中，這就會(huì)給它們帶來(lái)高傳入耦合值。核心框架（如 Strut）、登錄包（如 log4j）之類的實(shí)用工具以及異常層次結(jié)構(gòu)通常具有高傳入耦合。
在圖 1 中，可以看到一個(gè)包com.acme.ascp.exception具有一個(gè)值為 4 的傳入耦合。這并不奇怪，因?yàn)?code>web、dao、util和frmwrk包都希望利用一個(gè)公共的異常框架。
圖 1. 傳入耦合的符號(hào)
如圖 1 所示，exception包具有一個(gè)值為 4 的傳入耦合（或者叫做Ca），這并非是件壞事。異常層次結(jié)構(gòu)很少會(huì)出現(xiàn)很大的改變。監(jiān)視
exception包的傳入耦合是個(gè)好主意，然而，由于徹底改變了這個(gè)包中的行為或契約，所以將引起它的四個(gè)依賴包全都出現(xiàn)連鎖反應(yīng)。
測(cè)量抽象性
通過(guò)進(jìn)一步檢查exception包并注意抽象到具體類的比率，可以派生出另一個(gè)度量：抽象性。在本例中，exception包具有零抽象性，因?yàn)樗乃蓄惗际蔷唧w的。這與我前面的觀察是一致的：exception包中的高度具體性表示對(duì)exception作出的任何更改將影響所有相關(guān)包，即com.acme.ascp.frmwrk、com.acme.ascp.util、com.acme.ascp.dao和com.acme.ascp.web。
通過(guò)理解傳入耦合表示組件的職責(zé)，并持續(xù)監(jiān)視這個(gè)度量，可以防止軟件架構(gòu)出現(xiàn)熵（entropy），即使在大多數(shù)設(shè)計(jì)良好的系統(tǒng)中也很容易出現(xiàn)熵。
支持設(shè)計(jì)靈活性
很多架構(gòu)設(shè)計(jì)在利用第三方包時(shí)都考慮到了靈活性。獲得靈活性最好是通過(guò)使用接口來(lái)防止架構(gòu)在第三方包中發(fā)生更改。例如，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)部接口包來(lái)利用第三方記帳代碼，但是只對(duì)這些使用記帳代碼的包公開接口。順便說(shuō)一下，這與 JDBC 的工作原理類似。
圖 2. 通過(guò)設(shè)計(jì)獲得靈活性
如圖 2 所示，acme.ascp 應(yīng)用程序通過(guò)com.acme.ascp.billing包與第三方記帳包相耦合。這創(chuàng)建了一定級(jí)別的靈活性：如果有了另一個(gè)第三方記帳包更加有利用價(jià)值，那么應(yīng)該只有一個(gè)包會(huì)受到變更的影響。此外，com.acme.ascp.billing的抽象性值是 0.8，這表明它可以通過(guò)接口和抽象類來(lái)防止被修改。
如果要轉(zhuǎn)換到第三方實(shí)現(xiàn)，只需要對(duì)com.acme.ascp.billing包進(jìn)行重構(gòu)。更好的方法是：通過(guò)在設(shè)計(jì)中考慮靈活性以及了解變更的隱含意義，可以通過(guò)開發(fā)人員測(cè)試來(lái)防止修改所造成的任何損害。
在對(duì)內(nèi)部記帳包作出變更前，您可以分析代碼覆蓋率報(bào)告，以確定是否有任何測(cè)試真正
測(cè)試了這個(gè)包。找到一些級(jí)別的覆蓋率后，您可以更仔細(xì)地檢查這些測(cè)試案例來(lái)驗(yàn)證它們是否足夠了。如果未找到覆蓋率，您將會(huì)知道，關(guān)閉并插入新庫(kù)的努力將更具風(fēng)險(xiǎn)性并可能花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。
使用代碼度量收集所有這些似乎正確的信息非常容易。另一方面，如果您根本不了解與測(cè)試覆蓋率相關(guān)的包耦合的知識(shí)，那么為替換第三方庫(kù)確定的時(shí)間最多就是個(gè)猜測(cè)！
監(jiān)視熵
前面提到過(guò)，即使計(jì)劃得最好的架構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)熵。通過(guò)團(tuán)隊(duì)磨損或未充分記錄的意圖，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)人員可能會(huì)疏忽地導(dǎo)入似乎有用的包，不久以后，系統(tǒng)傳入耦合的值將開始增長(zhǎng)。
例如，將圖 3 與 圖 2 進(jìn)行比較。您注意到架構(gòu)增加的脆弱性了嗎？現(xiàn)在不僅dao包直接利用第三方記帳包，而且另一個(gè)甚至不想直接使用任何記帳代碼的包也引用了這兩個(gè)記帳包！
圖 3. 出現(xiàn)代碼熵
試圖為另一個(gè)包關(guān)閉com.third.party.billing包確實(shí)很具有挑戰(zhàn)性！設(shè)想一下降低產(chǎn)生缺陷和中斷系統(tǒng)各種行為方面的風(fēng)險(xiǎn)所需的測(cè)試腳手架。事實(shí)上，像這樣的架構(gòu)很少變更，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法支持修改。更糟糕的是，即使像對(duì)現(xiàn)有組件的升級(jí)這樣的重要修改也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)代碼基中斷的事情出現(xiàn)。
傳出耦合
如果傳入耦合是一些依賴于某個(gè)特定組件的組件的話，那么傳出耦合則是某個(gè)特定組件所依賴的一些組件。可以把傳出耦合看作傳入耦合的逆轉(zhuǎn)。
對(duì)于更改如何影響代碼來(lái)說(shuō)，傳出耦合的引號(hào)意義與傳入耦合的類似。例如，圖 4 描述了com.acme.ascp.dao包，它具有一個(gè)值為 3 的傳出耦合（或者叫做Ce）：
圖 4. dao 包中的傳出耦合
如圖 4 所示，com.acme.ascp.dao包依賴于org.apache.log4j、com.acme.ascp.util和com.acme.ascp.exception組件來(lái)履行其行為契約。與傳入耦合中一樣，依賴性級(jí)別本身并不是什么壞事。重要的是您對(duì)耦合的了解以及耦合如何影響對(duì)相關(guān)組件的更改。與傳入耦合一樣，抽象性度量在傳出耦合中起作用。在 圖 4 中，com.acme.ascp.dao包完全是具體的；因此它的抽象性為 0。這表示其傳出耦合包com.acme.ascp.dao
的組件自己會(huì)變得脆弱，因?yàn)?code>com.acme.ascp.dao包與 3 個(gè)附加的包具有傳出耦合。如果它們中的一個(gè)（比如說(shuō)com.acme.ascp.util）發(fā)生更改，將會(huì)在com.acme.ascp.dao中發(fā)生連鎖反應(yīng)。因?yàn)?code>dao無(wú)法通過(guò)接口或抽象類隱藏注入細(xì)節(jié)，所以任何更改都可能影響它的依賴組件。
耦合與覆蓋相加等于……
檢查傳出耦合的關(guān)系數(shù)據(jù)，并將其與代碼覆蓋相關(guān)聯(lián)，會(huì)促進(jìn)作出更明智的決策。例如，假設(shè)一個(gè)新的需求傳達(dá)給開發(fā)團(tuán)隊(duì)。您可以將與該需求相關(guān)的更改精確到圖 4 所示的com.acme.ascp.util包。而且，在以前幾個(gè)版本中，依賴于util并且具有 0 抽象性的dao包具有很多高優(yōu)先權(quán)的缺陷（非?？赡苁且?yàn)閷?duì)這個(gè)包進(jìn)行的開發(fā)人員測(cè)試太有限，有意思的是，最大的可能是由于代碼中的高復(fù)雜性值引起的）。在這種情況下，您的優(yōu)勢(shì)是了解com.acme.ascp.util和com.acme.ascp.dao之間的關(guān)系。知道dao包依賴于util這一事實(shí)告訴您，為支持新需求而在util中進(jìn)行的任何修改可能會(huì)對(duì)易出故障的dao包產(chǎn)生負(fù)面的影響！
看到這個(gè)鏈接將幫助進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，甚至幫助進(jìn)行工作級(jí)別的分析。如果未注意到這個(gè)鏈接，您可能已經(jīng)猜到將需要快速編碼工作來(lái)支持新需求。如果已經(jīng)看到這個(gè)鏈接，就可以分配適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和資源來(lái)降低dao包中的間接損害。
監(jiān)視依賴性
正像連續(xù)地監(jiān)視傳入耦合可以揭示架構(gòu)設(shè)計(jì)中的熵一樣，監(jiān)視傳出耦合也有助于發(fā)現(xiàn)不必要的依賴性。例如，在圖 5 中，似乎在一些地方有人決定
com.acme.ascp.web包要為com.acme.ascp.user提供內(nèi)容。在user
包中的某處，一個(gè)或多個(gè)對(duì)象正在實(shí)際從web包導(dǎo)入一個(gè)對(duì)象。
圖 5. user 包中的傳出耦合
很明顯，這并非架構(gòu)設(shè)計(jì)最初意圖。但是，由于您一直針對(duì)傳出耦合而監(jiān)視系統(tǒng)，所以可以輕松地重構(gòu)并改正這些不一致?；蛟S，web包中有用的實(shí)用工具對(duì)象應(yīng)該移動(dòng)到實(shí)用工具包，以便其他包可以利用它而不會(huì)引起不必要的依賴性。
測(cè)量不穩(wěn)定性
您可以將系統(tǒng)的傳出耦合和傳入耦合的數(shù)量結(jié)合起來(lái)，形成另一個(gè)度量：不穩(wěn)定性。通過(guò)將傳出耦合除以傳出傳入耦合的和（Ce / (Ca + Ce)），可以生成一個(gè)比率，表示一個(gè)穩(wěn)定的包（值接近于 0）或者不穩(wěn)定的包（值接近于 1）。如這個(gè)等式所示，傳出耦合對(duì)包的穩(wěn)定性起作用：一個(gè)包越依賴于其他包，面對(duì)更改時(shí)它越容易受到連鎖反應(yīng)的影響。反過(guò)來(lái)說(shuō)，一個(gè)包越被依賴，它越不可能發(fā)生更改。
例如，在圖 5 中，user包的不穩(wěn)定性值為 1，這表示它有一個(gè)值為 4 的傳出耦合，而沒(méi)有傳入耦合。像com.acme.ascp.dao 這樣的包中的更改將會(huì)影響user包。
在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)架構(gòu)時(shí)，依賴于穩(wěn)定的包是有益的，因?yàn)檫@些包不太可能更改。類似地，不穩(wěn)定的包依賴性會(huì)在發(fā)生更改時(shí)增大架構(gòu)內(nèi)發(fā)生間接損害的風(fēng)險(xiǎn)。
到主序列的距離
到目前為止，我已經(jīng)介紹了傳入耦合和傳出耦合，前者可用來(lái)評(píng)估更改包造成的影響，后者可用來(lái)評(píng)估外界的更改如何影響包。我還談及了抽象性度量和不穩(wěn)定性度量，前者在您想要了解如何輕松地對(duì)包進(jìn)行修改時(shí)很有用，后者可用來(lái)了解包依賴性如何影響某個(gè)特定的包。
還可以使用另一個(gè)度量來(lái)了解影響軟件架構(gòu)的因素。這個(gè)度量通過(guò) X, Y 坐標(biāo)上的一條直線來(lái)平衡抽象性和不穩(wěn)定性。主序列是笛卡兒坐標(biāo)上從X=0和Y=1到X=1和Y=0的一條直線，如圖 6 所示：
圖 6. 主序列
通過(guò)沿著這條直線繪制包并測(cè)量它們到主序列的距離，可以推斷包的平衡。如果包對(duì)于抽象性和不穩(wěn)定性是平衡的，它的距離就接近于 0，如果包不平衡，那么它距離主序列的距離就接近于 1，如圖 7 所示：
圖 7. 到主序列的距離
檢查到主序列的距離
度量會(huì)產(chǎn)生有趣的結(jié)果。例如，上面的user包生成的值為 0。就一個(gè)實(shí)現(xiàn)包來(lái)說(shuō)，這個(gè)包是平衡的，即高度不穩(wěn)定。
總體來(lái)說(shuō)，“到主序列的距離” 度量嘗試補(bǔ)償實(shí)際實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有代碼基包含所有抽象性和不穩(wěn)定性值為 1 或 0 的包 —— 多數(shù)包的值位于這兩個(gè)數(shù)字之間。通過(guò)監(jiān)視 “到主序列的距離” 度量，可以衡量包是否正在變得不平衡。尋找偏遠(yuǎn)的值，如值接近于 1 的包（這表示它們距離主序列盡可能地遠(yuǎn)），有助于了解特定的不平衡如何影響架構(gòu)的可維護(hù)性（例如，通過(guò)脆弱性）。
結(jié)束語(yǔ)
在本期文章中，您已經(jīng)了解幾種可以持續(xù)監(jiān)視的架構(gòu)度量。通過(guò)代碼分析工具可以報(bào)告?zhèn)魅牒蛡鞒鲴詈?、不穩(wěn)定性、抽象性、到主序列的距離，這些代碼分析工具包括 JDepend、JarAnalyzer 和 Metrics plug-in for Eclipse監(jiān)視系統(tǒng)的代碼耦合度量有助于您掌握可破壞架構(gòu)的常見(jiàn)趨勢(shì)，即設(shè)計(jì)剛度、包熵和不必要的依賴性。此外，根據(jù)抽象性和不穩(wěn)定性來(lái)測(cè)量系統(tǒng)平衡將使您不斷的了解系統(tǒng)的可維護(hù)性。
