软件工程-第3章第2节
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通信内聚的模块各部分都紧密相关于同一数据(或者 数据结构)，所以内聚性要高于前几种类型。同时，可把某 一数据结构、文件及设备等操作都放在一个模块内，实现 信息隐藏。
2．内聚性(Cohesion)
(5) 顺序内聚：指一个模块中各个处理元素都密切相 关于同一功能且必须顺序执行，前一功能元素的输出就是 下一功能元素的输入。例如，某一模块完成求工业产值的 功能，前面部分功能元素求总产值，随后部分的功能元素 求平均产值，显然，该模块内两部分紧密相关。
3.2.4 模块独立性
如何衡量软件的独立性呢? 根据模块的外部特征和内 部特征，提出了两个定性的度量标准——耦合性和内聚性 。 1．耦合性(Coupling)
耦合性也称块间联系，指软件系统结构中各模块间相 互联系紧密程度的一种度量。模块之间联系越紧密，其耦 合性就越强，模块的独立性则越差。模块间耦合高低取决 于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。模块 的耦合性类型及相益关系紧密程度如下图所示：
(6) 功能内聚：这是最强的内聚，指模块内所有元素 共同完成一个功能，缺一不可。因此，模块不能再分割， 如“打印日报表”这样一个单一功能的模块。功能内聚的 模块易理解、易修改，因为它的功能是明确的、单一的， 因此与其他模块的耦合是弱的。功能内聚的模块有利于实 现软件的重用，从而提高软件开发的效率。
谢谢！
3.2.4 模块独立性
(6) 内容耦合： 这是最高程度的耦合，也是最差的耦合。当一个模块
直接使用另一个模块的内部数据，或通过非正常入口而转 入另一个模块内部时，这种模块之间的耦合便为内容耦合 。这种情况往往出现在汇编程序设计中。
3.2.4 模块独立性
为了降低模块间的耦合度，可采取以下几点措施： (1) 在耦合方式上降低模块间接口的复杂性。模块间接口 的复杂性包括模块的接口方式、接口信息的结构和数量。 接口方式不采用直接引用(内容耦合)，而采用调用方式(如 过程语句调用方式)。接口信息通过参数传递且传递信息的 结构尽量简单，不用复杂参数结构(如过程、指针等类型参 数)，参数的个数也不宜太多，如果很多，可考虑模块的功 能是否庞大复杂。 (2) 在传递信息类型上尽量使用数据耦合，避免控制耦合 ，慎用或有控制地使用公共耦合。这只是原则，耦合类型 的选择要根据实际情况综合地考虑。
3.2.4 模块独立性
(5) 公共耦合： 指通过一个公共数据环境相互作用的那些模块间的耦
合。公共数据环境可以是全程变量或数据结构、共享的通 信区、内存的公共覆盖区及任何存储介质上的文件和物理 设备等(也有将共享外部设备分类为外部耦合的)。
公共耦合的复杂程度随耦合模块的个数增加而增加。 如果 只在两个模块之间有公共数据环境，那么这种公共 耦合就有两种情况： ① 一个模块只是给公共数据环境送数据，另一个模块只是 从公共环境中取数据，这只是数据耦合的一种形式，是比 较松散的公共耦合。
3.2.1 模块化
设问题x，表示它的复杂性函数为C(x)，解决它所需 的工作量函数为E(x)。对于问题P1和P2，如果
C(P1) > C(P2) 即P1比P2复杂，那么
E(P1) > E(P2) 即问题越复杂，所需要的工作量越大。
根据解决一般问题的经验，有如下规律： C(P1 + P2) > C(P1) + C(P2)
3.2.4 模块独立性
(1) 无直接耦合：指两个模块之间没有直接的关系，它们分别 从属于不同模块的控制与调用，它们之间不传递任何信息。因 此，模块间的这种耦合性最弱，模块独立性最高。 (2) 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，相当于高级语言中的值传递。这种耦合耦合程度较低， 模块的独立性较高。 (3) 标记耦合：指两个模块之间传递的是数据结构，如高级语言 中的数组名、记录名和文件名等这些名字即为标记，其实传递 的是这个数据结构的地址。两个模块必须清楚这些数据结构， 并按要求对其进行操作，这样降低了可理解性。可采用“信息 隐蔽”的方法，把该数据结构以及在其上的操作全部集中在一 个模块，就可消除这种耦合，但有时因为还有其他功能的缘故 ，标记耦合是不可避免的。
3.2.4 模块独立性
(4) 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(如开关、标志等)，被调模块通过该控制变量的 值有选择地执行块内某一功能。因此被调模块内应具有多 个功能，哪个功能起作用受其调用模块的控制。 控制耦合增加了理解与编程及修改的复杂性，调用模块必 须知道被调模块内部的逻辑关系，即被调模块处理细节不 能“信息隐藏”，降低了模块的独立性。 在大多数情况下，模块间的控制耦合并不是必需的，可以 将被调模块内的判定上移到调用模块中去，同时将被调模 块按其功能分解为若干单一功能的模块，将控制耦合改变 为数据耦合。
成本 (工作量)
软件成本 接口成本
最小区域
成本/模块
M
模块数
3.2.3 信息隐蔽
通过抽象，可以确定组成软件的过程实体。通过信息 隐蔽，可以定义和实施对模块的过程细节和局部数据结构 的存取限制。所谓信息隐蔽，是指在设计和确定模块时， 使得一个模块内包含的信息(过程或数据)，对于不需要这些 信息的其他模块来说，是不能访问的；“隐蔽”的意思是 ，有效的模块化通过定义一组相互独立的模块来实现，这 些独立的模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所 必需的信息，而将那些自身的实现细节与数据“隐藏”起 来。
2．内聚性(Cohesion)
内聚性也称块内联系，指模块的功能强度的度量，即 一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。若一 个模块内各元素(语句之间、程序段之间)联系的越紧密， 则它的内聚性就越高。内聚性的分类及其联系紧密度如下 图所示：
2．内聚性(Cohesion)
(1) 偶然内聚：指一个模块内的各处理元素之间没有 任何联系。例如，有一些无联系的处理序列在程序中多次 出现或在几个模块中都出现，如：
3.2.1 模块化
模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把软 件系统划分成若干模块的过程。每个模块完成一个特定的 子功能，所有的模块按某种方法组装起来，成为一个整体 ，完成整个系统所要求的功能。
在面向对象设计中，模块和模块化的概念将进一步 扩充(详见第11、12章)。模块化是软件解决复杂问题所具 备的手段，为了说明这一点，可将问题的复杂性和工作量 的关系进行推理。
Read disk File; Calculate current values; Produce user output;… 为了节省存储，把它们抽出来组成一个新的模块，这个模 块就属于偶然内聚。这样的模块不易理解也不易修改，这 是最差的内聚情况。
2．内聚性(Cohesion)
(2) 逻辑内聚：指模块内执行几个逻辑上相似的功能 ，通过参数确定该模块完成哪一个功能。如产生各种类型 错误的信息输出放在一个模块上，或从不同设备上的输入 放在一个模块上，这是一个单入口多功能模块。这种模块 内聚程度有所提高，各部分之间在功能上有相互关系，但 不易修改；当某个调用模块要求修改此模块公用代码时， 而另一些调用模块又不要求修改。另外，调用时需要进行 控制参数的传递，造成模块间的控制耦合，调用此模块时 ，不用的部分也占据了主存，降低了系统效率。
即一个问题由两个问题组合而成的复杂度大于分别 考虑每个问题的复杂度之和。这样，可以推出：.2.1 模块化
由此可知，开发一个大而复杂的软件系统，将它进行适 当的分解。这样不但可降低其复杂性，还可减少开发工作 量，从而降低开发成本，提高软件生产率，这就是模块化 的依据。但是否将系统无限制分割，使最后开发软件的工 作量趋于零? 事实上，模块划分的越多，块内的工作量诬蔑 不减少，但模块之间接口的工作量增加了，如图3.1所示。 从图中可以看出，存在着一个使软件开发成本在最小区域 的模块数M，虽然目前还不能确定M的准确数值，但在划分 模块时，应避免数目过多或过少，一个模块的规模应当取 决于它的功能和用途。同时，应减少接口的代价，提高模 块的独立性。
3.2.4 模块独立性
模块独立性概念是模块化、抽象及信息隐蔽这些软件 工程基本原理的直接产物。只有符合和遵守这些原则才能 得到高度独立的模块。良好的模块独立性能使开发的软件 具有较高的质量。由于模块独立性强，信息隐藏性能好， 并完成独立的功能，且它的可理解性、可维护性及可测试 性好，必然导致软件的可靠性高。
西安电子科技大学出版社
3.2.4 模块独立性
② 两个模块都既往公共数据环境中送数据，又从里面取数 据，这是紧密的公共耦合。 如果在模块之间共享的数据很多，且通过参数传递很不方 便时，才使用公共耦合，因为公共耦合会引起以下问题： ① 耦合的复杂程度随模块的个数增加而增加，无法控制各 个模块对公共数据的存取。若某个模块有错，可通过公共 区将错误延伸到其他模块，这样会影响到软件的可靠性。 ② 使软件的可维护性变差。若某一模块修改了公共区的数 据，则会影响到与此有关的所有模块。 ③ 降低了软件的可理解性。因为各个模块使用公共区的数 据，使用方式往往是隐含的，某些数据被哪些模块共享， 不易很快搞清。
3.2.3 信息隐蔽
一个软件系统在整个生存期中要经过多次修改，信 息隐蔽为软件系统的修改、测试及以后的维护都带来好处 。因此，在划分模块时要采取措施，如采用局部数据结构 ，使得大多数过程(即实现细节)和数据对软件的其他部分 是隐藏的，这样，修改软件时偶然引入的错误所造成的影 响只局限在一个或少量几个模块内部，不波及其他部分。
2．内聚性(Cohesion)
(3) 时间内聚：把需要同时执行的动作组合在一起形 成的模块为时间内聚模块。如初始化一组变量，同时打开 若干文件，同时关闭文件等，都与特定时间有关。时间内 聚比逻辑内聚程度高一些，因为时间内聚模块中的各部分 都要在同一时间内完成。但是由于这样的模块往往与其他 模块联系的比较紧密，如初始化模块对许多模块的运行有 影响，因此和其他模块耦合的程度较高。
西安电子科技大学出版社
3.2 软件设计的基本原理
3.2.1 模块化 在软件的体系结构中，模块是可组合、分解和更换的单元。模 块具有以下几种基本属性： (1) 接口：指模块的输入与输出。 (2) 功能：指模块实现什么功能。 (3) 逻辑：描述内部如何实现要求的功能及所需的数据。 (4) 状态：指该模块的运行环境，即模块的调用与被调用关系。 功能、状态与接口反映模块的外部特性，逻辑反映它的内部特 性。
2．内聚性(Cohesion)
(4) 通信内聚：指模块内所有处理元素都在同一个数 据结构上操作(有时称之为信息内聚)，或者指各处理使用 相同的输入数据或者产生相同的输出数据。如一个模块完 成“建表”、“查表”两部分功能，都使用同一数据结构 ——名字表。又如一个模块完成生产日报表、周报表和月 报表，都使用同一数据——日产量。
2．内聚性(Cohesion)
(5) 顺序内聚：指一个模块中各个处理元素都密切相 关于同一功能且必须顺序执行，前一功能元素的输出就是 下一功能元素的输入。例如，某一模块完成求工业产值的 功能，前面部分功能元素求总产值，随后部分的功能元素 求平均产值，显然，该模块内两部分紧密相关。
3.2.4 模块独立性
如何衡量软件的独立性呢? 根据模块的外部特征和内 部特征，提出了两个定性的度量标准——耦合性和内聚性 。 1．耦合性(Coupling)
耦合性也称块间联系，指软件系统结构中各模块间相 互联系紧密程度的一种度量。模块之间联系越紧密，其耦 合性就越强，模块的独立性则越差。模块间耦合高低取决 于模块间接口的复杂性、调用的方式及传递的信息。模块 的耦合性类型及相益关系紧密程度如下图所示：
(6) 功能内聚：这是最强的内聚，指模块内所有元素 共同完成一个功能，缺一不可。因此，模块不能再分割， 如“打印日报表”这样一个单一功能的模块。功能内聚的 模块易理解、易修改，因为它的功能是明确的、单一的， 因此与其他模块的耦合是弱的。功能内聚的模块有利于实 现软件的重用，从而提高软件开发的效率。
谢谢！
3.2.4 模块独立性
(6) 内容耦合： 这是最高程度的耦合，也是最差的耦合。当一个模块
直接使用另一个模块的内部数据，或通过非正常入口而转 入另一个模块内部时，这种模块之间的耦合便为内容耦合 。这种情况往往出现在汇编程序设计中。
3.2.4 模块独立性
为了降低模块间的耦合度，可采取以下几点措施： (1) 在耦合方式上降低模块间接口的复杂性。模块间接口 的复杂性包括模块的接口方式、接口信息的结构和数量。 接口方式不采用直接引用(内容耦合)，而采用调用方式(如 过程语句调用方式)。接口信息通过参数传递且传递信息的 结构尽量简单，不用复杂参数结构(如过程、指针等类型参 数)，参数的个数也不宜太多，如果很多，可考虑模块的功 能是否庞大复杂。 (2) 在传递信息类型上尽量使用数据耦合，避免控制耦合 ，慎用或有控制地使用公共耦合。这只是原则，耦合类型 的选择要根据实际情况综合地考虑。
3.2.4 模块独立性
(5) 公共耦合： 指通过一个公共数据环境相互作用的那些模块间的耦
合。公共数据环境可以是全程变量或数据结构、共享的通 信区、内存的公共覆盖区及任何存储介质上的文件和物理 设备等(也有将共享外部设备分类为外部耦合的)。
公共耦合的复杂程度随耦合模块的个数增加而增加。 如果 只在两个模块之间有公共数据环境，那么这种公共 耦合就有两种情况： ① 一个模块只是给公共数据环境送数据，另一个模块只是 从公共环境中取数据，这只是数据耦合的一种形式，是比 较松散的公共耦合。
3.2.1 模块化
设问题x，表示它的复杂性函数为C(x)，解决它所需 的工作量函数为E(x)。对于问题P1和P2，如果
C(P1) > C(P2) 即P1比P2复杂，那么
E(P1) > E(P2) 即问题越复杂，所需要的工作量越大。
根据解决一般问题的经验，有如下规律： C(P1 + P2) > C(P1) + C(P2)
3.2.4 模块独立性
(1) 无直接耦合：指两个模块之间没有直接的关系，它们分别 从属于不同模块的控制与调用，它们之间不传递任何信息。因 此，模块间的这种耦合性最弱，模块独立性最高。 (2) 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，相当于高级语言中的值传递。这种耦合耦合程度较低， 模块的独立性较高。 (3) 标记耦合：指两个模块之间传递的是数据结构，如高级语言 中的数组名、记录名和文件名等这些名字即为标记，其实传递 的是这个数据结构的地址。两个模块必须清楚这些数据结构， 并按要求对其进行操作，这样降低了可理解性。可采用“信息 隐蔽”的方法，把该数据结构以及在其上的操作全部集中在一 个模块，就可消除这种耦合，但有时因为还有其他功能的缘故 ，标记耦合是不可避免的。
3.2.4 模块独立性
(4) 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(如开关、标志等)，被调模块通过该控制变量的 值有选择地执行块内某一功能。因此被调模块内应具有多 个功能，哪个功能起作用受其调用模块的控制。 控制耦合增加了理解与编程及修改的复杂性，调用模块必 须知道被调模块内部的逻辑关系，即被调模块处理细节不 能“信息隐藏”，降低了模块的独立性。 在大多数情况下，模块间的控制耦合并不是必需的，可以 将被调模块内的判定上移到调用模块中去，同时将被调模 块按其功能分解为若干单一功能的模块，将控制耦合改变 为数据耦合。
成本 (工作量)
软件成本 接口成本
最小区域
成本/模块
M
模块数
3.2.3 信息隐蔽
通过抽象，可以确定组成软件的过程实体。通过信息 隐蔽，可以定义和实施对模块的过程细节和局部数据结构 的存取限制。所谓信息隐蔽，是指在设计和确定模块时， 使得一个模块内包含的信息(过程或数据)，对于不需要这些 信息的其他模块来说，是不能访问的；“隐蔽”的意思是 ，有效的模块化通过定义一组相互独立的模块来实现，这 些独立的模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所 必需的信息，而将那些自身的实现细节与数据“隐藏”起 来。
2．内聚性(Cohesion)
内聚性也称块内联系，指模块的功能强度的度量，即 一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。若一 个模块内各元素(语句之间、程序段之间)联系的越紧密， 则它的内聚性就越高。内聚性的分类及其联系紧密度如下 图所示：
2．内聚性(Cohesion)
(1) 偶然内聚：指一个模块内的各处理元素之间没有 任何联系。例如，有一些无联系的处理序列在程序中多次 出现或在几个模块中都出现，如：
3.2.1 模块化
模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把软 件系统划分成若干模块的过程。每个模块完成一个特定的 子功能，所有的模块按某种方法组装起来，成为一个整体 ，完成整个系统所要求的功能。
在面向对象设计中，模块和模块化的概念将进一步 扩充(详见第11、12章)。模块化是软件解决复杂问题所具 备的手段，为了说明这一点，可将问题的复杂性和工作量 的关系进行推理。
Read disk File; Calculate current values; Produce user output;… 为了节省存储，把它们抽出来组成一个新的模块，这个模 块就属于偶然内聚。这样的模块不易理解也不易修改，这 是最差的内聚情况。
2．内聚性(Cohesion)
(2) 逻辑内聚：指模块内执行几个逻辑上相似的功能 ，通过参数确定该模块完成哪一个功能。如产生各种类型 错误的信息输出放在一个模块上，或从不同设备上的输入 放在一个模块上，这是一个单入口多功能模块。这种模块 内聚程度有所提高，各部分之间在功能上有相互关系，但 不易修改；当某个调用模块要求修改此模块公用代码时， 而另一些调用模块又不要求修改。另外，调用时需要进行 控制参数的传递，造成模块间的控制耦合，调用此模块时 ，不用的部分也占据了主存，降低了系统效率。
即一个问题由两个问题组合而成的复杂度大于分别 考虑每个问题的复杂度之和。这样，可以推出：.2.1 模块化
由此可知，开发一个大而复杂的软件系统，将它进行适 当的分解。这样不但可降低其复杂性，还可减少开发工作 量，从而降低开发成本，提高软件生产率，这就是模块化 的依据。但是否将系统无限制分割，使最后开发软件的工 作量趋于零? 事实上，模块划分的越多，块内的工作量诬蔑 不减少，但模块之间接口的工作量增加了，如图3.1所示。 从图中可以看出，存在着一个使软件开发成本在最小区域 的模块数M，虽然目前还不能确定M的准确数值，但在划分 模块时，应避免数目过多或过少，一个模块的规模应当取 决于它的功能和用途。同时，应减少接口的代价，提高模 块的独立性。
3.2.4 模块独立性
模块独立性概念是模块化、抽象及信息隐蔽这些软件 工程基本原理的直接产物。只有符合和遵守这些原则才能 得到高度独立的模块。良好的模块独立性能使开发的软件 具有较高的质量。由于模块独立性强，信息隐藏性能好， 并完成独立的功能，且它的可理解性、可维护性及可测试 性好，必然导致软件的可靠性高。
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3.2.4 模块独立性
② 两个模块都既往公共数据环境中送数据，又从里面取数 据，这是紧密的公共耦合。 如果在模块之间共享的数据很多，且通过参数传递很不方 便时，才使用公共耦合，因为公共耦合会引起以下问题： ① 耦合的复杂程度随模块的个数增加而增加，无法控制各 个模块对公共数据的存取。若某个模块有错，可通过公共 区将错误延伸到其他模块，这样会影响到软件的可靠性。 ② 使软件的可维护性变差。若某一模块修改了公共区的数 据，则会影响到与此有关的所有模块。 ③ 降低了软件的可理解性。因为各个模块使用公共区的数 据，使用方式往往是隐含的，某些数据被哪些模块共享， 不易很快搞清。
3.2.3 信息隐蔽
一个软件系统在整个生存期中要经过多次修改，信 息隐蔽为软件系统的修改、测试及以后的维护都带来好处 。因此，在划分模块时要采取措施，如采用局部数据结构 ，使得大多数过程(即实现细节)和数据对软件的其他部分 是隐藏的，这样，修改软件时偶然引入的错误所造成的影 响只局限在一个或少量几个模块内部，不波及其他部分。
2．内聚性(Cohesion)
(3) 时间内聚：把需要同时执行的动作组合在一起形 成的模块为时间内聚模块。如初始化一组变量，同时打开 若干文件，同时关闭文件等，都与特定时间有关。时间内 聚比逻辑内聚程度高一些，因为时间内聚模块中的各部分 都要在同一时间内完成。但是由于这样的模块往往与其他 模块联系的比较紧密，如初始化模块对许多模块的运行有 影响，因此和其他模块耦合的程度较高。
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3.2 软件设计的基本原理
3.2.1 模块化 在软件的体系结构中，模块是可组合、分解和更换的单元。模 块具有以下几种基本属性： (1) 接口：指模块的输入与输出。 (2) 功能：指模块实现什么功能。 (3) 逻辑：描述内部如何实现要求的功能及所需的数据。 (4) 状态：指该模块的运行环境，即模块的调用与被调用关系。 功能、状态与接口反映模块的外部特性，逻辑反映它的内部特 性。
2．内聚性(Cohesion)
(4) 通信内聚：指模块内所有处理元素都在同一个数 据结构上操作(有时称之为信息内聚)，或者指各处理使用 相同的输入数据或者产生相同的输出数据。如一个模块完 成“建表”、“查表”两部分功能，都使用同一数据结构 ——名字表。又如一个模块完成生产日报表、周报表和月 报表，都使用同一数据——日产量。