弱耦合状态java java耦合度

文章目录

• 1. 编写 jdbc 的工程代码用于分析程序的耦合

• 1.1 什么是程序的耦合
• 1.2 耦合有如下分类：
• 1.3 总结：
• 1.4 内聚与耦合：
• 1.5 耦合的例子

• 2. 对于网页项目的分析和解耦

• 2.1 项目的搭建
• 2.2 通过编写工厂类和独立配置文件来解耦

• 2.2.1 独立出配置文件
• 2.2.2 使用工厂模式进行解耦

1. 编写 jdbc 的工程代码用于分析程序的耦合

1.1 什么是程序的耦合

耦合性（Coupling），也叫耦合度，是对模块间关联程度的度量。耦合的强弱取决于模块间接口的负载型、调用模块的方式以及通过界面传输数据的多少。模块间的耦合度是指模块之间的依赖关系，包括控制关系、调用关系、数据传递关系。模块间联系越多，其耦合性越强，同时表明其独立性越差（降低耦合性，可以提高其独立性）。耦合性存在于各个领域，而非软件设计中独有的，但是我们只讨论软件工程中的耦合。

在软件工程中，耦合指的就是对象之间的依赖性。对象之间的耦合越高，为何成本越高。因此对象的设计应使类和构建之间的耦合最小。软件设计中通常用耦合度和内聚度作为衡量模块独立程度的标注。划分模块的一个准则就是高内聚低耦合。

1.2 耦合有如下分类：

1. 内容耦合。当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据时，或一个模块不通过正常入口而转入另一个模块时，这样的耦合被成为内容耦合。内容耦合是最高程度的耦合，应该避免使用之。
2. 公共耦合。两个或者两个以上的模块共同引用了一个全局数据项，这种耦合被称为全局耦合。在具有大量公共耦合的结构中，确定究竟是哪个模块给全局变量赋了一个特定的值是非常困难的。
3. 外部耦合。一个模组都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表达传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。
4. 控制耦合。一个模块通过接口向另一个模块传递一个控制信号，接受信号的模块根据信号值而进行适当的动作，这种耦合成为控制耦合。
5. 标记耦合。若一个模块A通过接口向两个模块B和C传递一个公共参数，那么称模块B和C之间存在一个标记耦合。
6. 数据耦合。模块之间通过参数来传递数据，那么被称之为数据耦合。数据耦合是最低的一种耦合形式，系统中一般都存在这种类型的耦合，因为为了完成一些具有意义的功能，旺旺需要将某些陌路爱的输出数据作为另一些模块的输入数据。
7. 非直接耦合。两个某块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。

1.3 总结：

耦合是影响软件复杂程度和设计质量的一个重要因素，在设计上我们应采用以下原则：如果模块间必须存在耦合，就尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范围，尽量避免使用内容耦合。

1.4 内聚与耦合：

内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，他是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。内聚是从功能角度来度量模块内的联系，一个好的内聚模块应当恰好做一件事情。它描述的是模块内的功能联系。耦合是软件结构中各模块之间相互连接的一种度量，耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度、进入或访问一个模块的点以及通过接口的数据。陈谷研究的低耦合，高内聚。就是同一模块内的各个元素之间要高度紧密，但是各个模块之间的相互依存度却不要那么紧密。

内聚和耦合是密切相关的，同其他模块存在高耦合的模块意味着低内聚，而高内聚的模块意味着该模块同其他模块之间是低耦合的。在进行软件设计时，应尽力做到高内聚，低耦合。

1.5 耦合的例子

在 Java 中，耦合意味着程序间的依赖关系。

它包括：1. 类之间的依赖。 2。 方法间的依赖

以下是 jdbc 连接的代码：

package com.runoob.test;
 
import java.sql.*;
 
public class MySQLDemo {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 1. 注册驱动
        DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver());
        // 2. 获取连接
        Connection conn = DriverManager.getConnection("");
        // 3. 获取操作预处理对象
        PreparedStatement pstm = conn.preparedStatement("");
        // 4. 执行 sql 语句，得到结果集
        ResultSet rs = pstm.executeQuery();
        // 5. 遍历结果集
        while(rs.next) {
            System.out.println(rs.getString(""));
        }
        // 6. 释放资源
        rs.close();
        pstm.close();
        conn.closer();
    }
}

类之间的依赖，比如，我们在使用 mysql-connection-java 这个mysql连接工具的时候，我们必须导入 com.mysql.jdbc.Driver 包。如果我们完全放弃这个jar包，我们就无法使用相关的工具，所以，不可能完全放弃类之间的依赖。我们能做的就是降低程序之间的依赖关系。这就是解耦。

我们现在这个情况，（比如以上在注册驱动的时候）在编译期就开始具体依赖某个类或者某个jar包（com.mysql.jdbc.Driver）。那么，这个类的独立性会非常差。当我们想将其中的连接数据库的代码抽取出来的时候，会发现，在解除（com.mysql.jdbc.Driver）依赖之前，很难抽取出来。

所以，我们在实际开发中，应该做到编译期不依赖，运行时才依赖。

上面的代码，可以使用以下方法，来做到解耦。

我们在创建连接的时候，注册驱动一般使用的以下的方法：

// 1. 注册驱动
//DriverManager.registerDriver(new com.mysql.jdbc.Driver());
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

在这里，com.mysql.jdbc.Driver 仅仅是一个字符串，也就是说，不再依赖具体某个驱动类。这个好处是，我们可以对这一段代码进行独立。但是，这个是无法运行的。因为，没有这个驱动类（并没有导入）。当我们运行时，会报出异常（Exception）。这是一个运行时异常，意味着在编译期是没有问题的。

这就完成对mysql连接驱动类的解耦。但是，Class.forName中的驱动变成了一段写死的字符串，以后如果更换了数据，意味着我们需要进入项目内部，全部重写，这又增加了一段耦合。所以，我们需要将配置信息写进配置文件中，通过配置文件读取配置。

所以，解耦的思路如下：

1. 使用反射来创建对象，而避免使用 new 关键字。
2. 通过读取配置文件，来获取要创建的对象全限定类名。

2. 对于网页项目的分析和解耦

这里我们选择使用一个普通的 java maven 项目来模拟一个网页项目。

2.1 项目的搭建

1. 首先是我们的模拟持久层的dao接口：

package com.selflearning.spring.dao;

/**
 * 账户的持久层接口
 */
public interface IAccountDao {

    /**
     * 模拟保存账户
     */
    void saveAccount();
}

1. 接下里是持久层的dao接口的实现类：

package com.selflearning.spring.dao.impl;

import com.selflearning.spring.dao.IAccountDao;

/**
 * 账户的持久层实现类
 */
public class AccountDaoImpl implements IAccountDao {
    @Override
    public void saveAccount() {
        System.out.println("保存了账户");
    }
}

1. 然后是我们的模拟业务层的dao接口：

package com.selflearning.spring.service;

/**
 * 业务层的接口 - 操作账户
 */
public interface IAccountService {

    /**
     * 模拟保存账户
     */
    void saveAccount();

}

1. 业务层dao接口的实现类：

package com.selflearning.spring.service.impl;

import com.selflearning.spring.dao.IAccountDao;
import com.selflearning.spring.dao.impl.AccountDaoImpl;
import com.selflearning.spring.service.IAccountService;

/**
 * 模拟账户的业务层实现类
 */
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

    private IAccountDao accountDao = new AccountDaoImpl();

    @Override
    public void saveAccount() {
        accountDao.saveAccount();
    }
}

1. 最后是模拟显示层（在后面的项目中一般是 servlet ）：

package com.selflearning.spring.ui;


import com.selflearning.spring.service.IAccountService;
import com.selflearning.spring.service.impl.AccountServiceImpl;

/**
 * 模拟一个表现层，用于调用业务层
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IAccountService as = new AccountServiceImpl();
        as.saveAccount();
    }

}

1. 运行：

保存了账户

但是，这里我们业务层和显示层都选择通过 new 一个对象来调用其中的方法，这无疑增加了类之间的耦合度（这样编写的代码，具有很强的耦合性，独立性非常差）。

2.2 通过编写工厂类和独立配置文件来解耦

工厂模式，实现了创建者和调用者之间的解耦。意味着调用者并不需要直接参与对象的创建，对象是通过工厂模式来创建，然后提供给调用者使用。这样，就解决了之前业务层会实例化持久层，显示层会创建业务层对象导致类和类之间耦合度变高的情况。

这里，由于之前编写的模拟业务层和模拟显示层都是可以反复被利用的，所以这里选择编写一个 BeanFactory 来创建可重用的组件。

这里提一下计算机语言中的 Bean：

在计算机语言中，Bean 指可以重用的组件。

JavaBean 值用 Java 语言编写的可重用的类。

2.2.1 独立出配置文件

由于是使用工厂类创建业务层和持久层的可重用组件，我们将业务层和持久层的实现类写入配置文件：

accountService=com.selflearning.spring.service.impl.AccountServiceImpl
accountDao=com.selflearning.spring.dao.impl.AccountDaoImpl

2.2.2 使用工厂模式进行解耦

1. 创建好配置文件之后，创建 factory 文件，在该文件夹下创建工厂类：

package com.selflearning.spring.factory;

import java.io.InputStream;
import java.util.Enumeration;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;

/**
 * 一个创建 Bean 对象的工厂
 * <p>
 * Bean：在计算机用语中，有可重用组件的意思。
 * JavaBean：用Java语言编写的可重用组件。
 * JavaBean > 实体类（可重用组件的一部分）
 * 它就是创建我们的 service 和 dao 对象的。
 * <p>
 * 第一个：需要一个配置文件来配置我们的service 和dao
 * 配置内容：唯一标志=全限定类名 （key=value）
 * 第二个：通过读取配置文件中配置文件的内容，反射创建对象
 * 配置文件可以是 xml 也可以是 properties
 */
public class BeanFactory {
    // 定义一个 properties 对象
    private static Properties props;

    // 定义一个 Map，用于存放我们要创建的对象。成为容器。
    private static Map<String, Object> beans;

    // 使用静态代码为 Properties 对象赋值
    static {
        try {
            // 实例化 Properties 对象
            props = new Properties();
            // 获取 Properties 文件的流对象
            InputStream in = BeanFactory.class.getClassLoader().getResourceAsStream("Bean.properties");
            props.load(in);
            // 实例化容器
            beans = new HashMap<>();
            // 取出配置文件中所有的key
            Enumeration keys = props.keys();
            // 遍历枚举
            while (keys.hasMoreElements()) {
                // 取出每个 key
                String key = keys.nextElement().toString();
                // 根据 key 获取 value
                String beanPath = props.getProperty(key);
                // 反射创建对象
                Object value = Class.forName(beanPath).newInstance();
                // 把 key 和 value 存入容器中
                beans.put(key, value);
            }
        } catch (Exception e) {
            throw new ExceptionInInitializerError("初始化 properties 失败");
        }
    }

    /**
     * 根据 Bean 的名称获取 Bean 对象
     * @param beanName
     * @return

    public static Object getBean(String beanName) {
        Object bean = null;
        try {
            String beanPath = props.getProperty(beanName);
            bean = Class.forName(beanPath).newInstance();
        } catch (InstantiationException | ClassNotFoundException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return bean;
    }
    **/

    /**
     * 这里我们发现，我们每调用一次工厂类，都会创建一个对象。由于并没有在类中
     * 创建静态的属性，所以不会出现多线程共同调用同一个对象而导致数据发生改变的
     * 情况，所以可以将工厂类创建的对象改成单例。
     * 由于创建的单例对象，一段时间不使用，会被 java 的垃圾回收机制回收，所以
     * 当单例对象创建完毕，必须将其存起来。
     */
    public static Object getBean(String name) {
        return beans.get(name);
    }

}

1. 然后，修改业务层和显示层的调用者代码：

• 业务层

package com.selflearning.spring.service.impl;

import com.selflearning.spring.dao.IAccountDao;
import com.selflearning.spring.dao.impl.AccountDaoImpl;
import com.selflearning.spring.factory.BeanFactory;
import com.selflearning.spring.service.IAccountService;

/**
 * 账户的业务层实现类
 */
public class AccountServiceImpl implements IAccountService {

//    private IAccountDao accountDao = new AccountDaoImpl();
    private IAccountDao accountDao = (IAccountDao) BeanFactory.getBean("accountDao");

    @Override
    public void saveAccount() {
        accountDao.saveAccount();
    }
}

• 显示层

package com.selflearning.spring.ui;


import com.selflearning.spring.factory.BeanFactory;
import com.selflearning.spring.service.IAccountService;
import com.selflearning.spring.service.impl.AccountServiceImpl;

/**
 * 模拟一个表现层，用于调用业务层
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
//        IAccountService as = new AccountServiceImpl();
        IAccountService as = (IAccountService) BeanFactory.getBean("accountService");
        as.saveAccount();
    }

}