包組織原則

• 將在功能上有緊密聯(lián)系的、垂直或水平的切片打包
• 將一族接口打包
• 將一組不穩(wěn)定的類打包
• 提取獨(dú)立的類型
• 利用工廠（factory）來(lái)降低實(shí)體包之間的依賴
• 不要在包中出現(xiàn)回路

提示：功能性相關(guān)的類。 一般說(shuō)來(lái)，決定類之間是否有功能性聯(lián)系，可以看是否滿足以下條件：

在一個(gè)類里發(fā)生變化會(huì)影響到另一個(gè)類；

移除一個(gè)類將會(huì)影響另一個(gè)類；

兩個(gè)類之間有復(fù)雜的內(nèi)部交互或是互相傳遞大量的信息；

如果一個(gè)邊界類（boundary class）中的一個(gè)函數(shù)是用來(lái)呈現(xiàn)某個(gè)實(shí)體類的，那么這個(gè)邊界類將和這個(gè)實(shí)體類有功能性關(guān)聯(lián)；

兩個(gè)類被同一個(gè)因素影響或產(chǎn)生交互；

兩個(gè)類之間有關(guān)系；

一個(gè)類創(chuàng)建另一個(gè)類的實(shí)體；

判斷兩個(gè)類不應(yīng)該放在同一個(gè)包里，可以觀察是否滿足以下條件之一：

兩個(gè)類與不同的因素有關(guān)系；

一個(gè)可選類和一個(gè)強(qiáng)制類不應(yīng)該放在同一個(gè)包里；

包元素的可視性。一個(gè)包里，只有pulic屬性的類可以和外部進(jìn)行交互。

包設(shè)計(jì)原則

包的設(shè)計(jì)原則可分為兩大類： 一類是間隔尺度，規(guī)定了包的內(nèi)聚度，包括1）發(fā)布和重用等價(jià)原則，REP（The Release-Reuse Equivalency Principle）；2）全部重用原則，CRP（ The Common Reuse Principle）；3）公共閉合原則，CCP（The Common Closure Principle）。 另一類是穩(wěn)定性，規(guī)定了包之間的耦合度，包括1）非循環(huán)依賴原則，ADP（The Acyclic Dependencies Principle）；2）穩(wěn)定依賴原則，SDP（The Stable Dependencies Principle）；3）穩(wěn)定抽象原則，SAP（The Stable Abstractions Principle）。

發(fā)布重用原則（REP）

REP規(guī)定，The granule of reuse is the granule of release，即重用粒度等于發(fā)布粒度。它包含了以下幾個(gè)意思：

• 包通常是一個(gè)發(fā)布版本中的基本單位；
• 為了提供重用所需要的保證，開(kāi)發(fā)人員必須將他們的軟件分成一些可重用的包，然后跟蹤這些包，再發(fā)布新的版本；
• 我們重用的任何東西都必須被發(fā)布并且跟蹤；
• 一個(gè)包中的元素或類要么都可重用，要么都不可重用。這是因?yàn)槿绻粋€(gè)包里包含了某個(gè)可以重用的軟件，它就不應(yīng)該再包括不是用于重用的軟件。

重用發(fā)布等價(jià)原則為我們指明了包的設(shè)計(jì)方針：

一個(gè)包中的元素（類）要么都可重用，要么都不可重用。

全部重用原則（CRP）

CRP規(guī)定，The classes in a package are reused together. If you reuse one of the classes in a package, you reuse them all.也就是說(shuō)，包的所有類被一起重用。如果你重用了其中的一個(gè)類，就重用全部。換一種通俗的說(shuō)法：Classes that aren’t reused together should not be grouped together，沒(méi)有被一起重用的類不應(yīng)該被組合在一起。 CRP幫助我們決定哪些類應(yīng)該放在同一個(gè)包里：那些將會(huì)一起重用的類應(yīng)該放在同一個(gè)包里。 CRP更告訴我們哪些類不應(yīng)該放在同一個(gè)包里：那些不是緊密聯(lián)系的類不應(yīng)該放在同一個(gè)包里。可以獨(dú)立使用或在不同情形下使用的類型應(yīng)該放在不同的包里。
依賴一個(gè)包就是依賴這個(gè)包所包含的一切。當(dāng)一個(gè)包發(fā)生了改變，并發(fā)布新的版本，使用這個(gè)包的所有用戶都必須在新的包環(huán)境下驗(yàn)證他們的工作，即使被他們使用的部分沒(méi)有發(fā)生任何改變。因?yàn)槿绻邪形幢皇褂玫念?#xff0c;即使用戶不關(guān)心該類是否改變，但用戶還是不得不升級(jí)該包并對(duì)原來(lái)的功能加以重新測(cè)試。

公共閉合原則（CCP）

CCP規(guī)定，The classes in a package should be closed together against the same kinds of changes. a change that affects a package affects all the classes in that package，一個(gè)包中所有的類應(yīng)該對(duì)同一種類型的變化關(guān)閉。一個(gè)變化影響一個(gè)包，便影響了包中所有的類，而且不會(huì)影響其他包。 一個(gè)更簡(jiǎn)短的說(shuō)法是：Classes that change together, belong together.一起修改的類，應(yīng)該組合在一起（同一個(gè)包里）。 CCP跟開(kāi)閉原則（OCP: Open Closed Principle） 有著很深的淵源關(guān)系，CCP的“關(guān)閉”（closure）就是OCP所提倡的：classes should be closed for modification but open for extension. 類應(yīng)該對(duì)修改關(guān)閉，對(duì)擴(kuò)展開(kāi)放。但我們知道，100%的“關(guān)閉”是不現(xiàn)實(shí)的，我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，只能盡量地保持對(duì)大多數(shù)可預(yù)見(jiàn)的修改關(guān)閉。 CCP延伸了OCP的“關(guān)閉”概念，當(dāng)因?yàn)槟硞€(gè)原因需要修改時(shí)，把需要修改的范圍限制在一個(gè)最小范圍內(nèi)的包里。

非循環(huán)依賴原則（ADP）

ADP規(guī)定，The dependency structure between packages must be a directed acyclic graph (DAG). That is, there must be no cycles in the dependency structure.包之間的依賴結(jié)構(gòu)必須是一個(gè)直接的無(wú)環(huán)圖形（DAG）。也就是說(shuō)，在依賴結(jié)構(gòu)中不允許出現(xiàn)環(huán)（循環(huán)依賴）。

如果出現(xiàn)了包循環(huán)依賴問(wèn)題，如包A依賴包B，包B依賴包C，而包C又依賴包A，那么我們修改了B并需要發(fā)布B的一個(gè)新的版本，因?yàn)锽依賴C，所以發(fā)布時(shí)應(yīng)該包含C，但C同時(shí)又依賴A，所以又應(yīng)該把A也包含進(jìn)發(fā)布版本里。也就是說(shuō)，依賴結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)在環(huán)內(nèi)的所有包都不得不一起發(fā)布。它們形成了一個(gè)高耦合體，當(dāng)項(xiàng)目的規(guī)模大到一定程度，包的數(shù)目變多時(shí)，包與包之間的關(guān)系便變得錯(cuò)綜復(fù)雜，各種測(cè)試也將變得非常困難，常常會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)不相關(guān)的包中的錯(cuò)誤而使得測(cè)試無(wú)法繼續(xù)。而發(fā)布也變得復(fù)雜，需要把所有的包一起發(fā)布，無(wú)疑增加了發(fā)布后的驗(yàn)證難度。

為了打破這種循環(huán)依賴，有兩種解決方法：

1）找出兩個(gè)包里參與這個(gè)循環(huán)的因素，并把它們組合成一個(gè)新的包。

例如，若存在以下依賴關(guān)系。

包C要依賴包A，必定A中包含有A，C共通使用的類，把這些共同類抽出來(lái)放在一個(gè)新的包D里。這樣就把C依賴A變成了C依賴D以及A依賴D，從而打破了循環(huán)依賴關(guān)系。如圖：

這樣，包的依賴關(guān)系就從A->B->C->A變成了：

A->B->C->D

A->D

2）利用接口。ISP（接口分隔原則）可以剔除沒(méi)用到的接口。DIP（依賴倒置原則）在類的調(diào)用之間引入抽象層。

例如，若存在左下圖的循環(huán)依賴。

那么A必然使用了B中的某個(gè)類，這樣我們可以吧這個(gè)類分離成一個(gè)接口，并讓B實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口并依賴于它，同時(shí)讓包A也依賴于這個(gè)接口，就可以打破這種循環(huán)。

又例如，三個(gè)循環(huán)依賴的類Myapplication、MyTasks和MyDialoges，如左下圖。如果用方法一，我們可以將Myapplication和MyDialoges共同使用的類分離成一個(gè)新的包，如右下圖所示；如果用方法二，MyDialoges中的類X使用了Myapplication中的類Y，我們可以為類Y設(shè)計(jì)一個(gè)接口IX，并把它放在包MyDialogues里，再讓Myapplication中的Y實(shí)現(xiàn)并該包依賴于它。

穩(wěn)定依賴原則（SDP）

SDP規(guī)定，The dependencies between packages in a design should be in the direction of the stability of the packages. A package should only depend upon packages that are more stable that it is.一個(gè)設(shè)計(jì)中的包之間的依賴應(yīng)該朝著穩(wěn)定的方向進(jìn)行。一個(gè)包只應(yīng)該依賴那些比自己更穩(wěn)定的包。 換成另一個(gè)說(shuō)法是：Depend in the direction of stability.朝著穩(wěn)定的方向進(jìn)行依賴。

也就是說(shuō)，包應(yīng)該依賴比自己更穩(wěn)定的包。因?yàn)槿绻蕾囈粋€(gè)不穩(wěn)定的包，那么當(dāng)這個(gè)不穩(wěn)定的包發(fā)生變化時(shí)，本身穩(wěn)定的包也不得不發(fā)生變化，變得不穩(wěn)定了。

所謂穩(wěn)定，在現(xiàn)實(shí)生活中是指一個(gè)物體具有穩(wěn)固不變的屬性使它很難發(fā)生變化。應(yīng)用到軟件概念上，我們認(rèn)為一個(gè)軟件是穩(wěn)定的，是因?yàn)檫@個(gè)軟件很難發(fā)生改變，或更確切地說(shuō)，是不需要發(fā)生改變。一個(gè)設(shè)計(jì)良好，能應(yīng)對(duì)各種變化不需要修改的軟件當(dāng)然是穩(wěn)定的了，但事實(shí)上，往往一個(gè)軟件常常需要對(duì)應(yīng)某個(gè)事先沒(méi)有預(yù)測(cè)到的用戶需求而不得不發(fā)生改變，當(dāng)這種改變發(fā)生時(shí)，能把修改控制在最小的范圍之內(nèi)，并能穩(wěn)定的工作（包括軟件本身以及依賴它的其它軟件實(shí)體等），我們也會(huì)認(rèn)為該軟件是相對(duì)穩(wěn)定的。

那么，怎么判斷一個(gè)包是否穩(wěn)定呢？我們可以通過(guò)下面的方法來(lái)判斷一個(gè)包的穩(wěn)定系數(shù)：

• Ca：Afferent Coupling。向心耦合。依賴該包（包含的類）的外部包（類）的數(shù)目（i.e. incoming dependencies）。
• Ce： Efferent Coupling。離心耦合。被該包依賴的外部包的數(shù)目（i.e. outgoing dependencies）。
  

I： Instability。不穩(wěn)定性。I=Ce/(Ce+Ca)。它的值處于[0，1]之間。I值越小越穩(wěn)定。

如圖1，X的Ce=0，所以不穩(wěn)定性I=0，它是穩(wěn)定的。相反，如圖2，Y的Ce=3，Ca=0，所以它的不穩(wěn)定性I=1，它是不穩(wěn)定的。

SDP要求一個(gè)包的不穩(wěn)定性I要大于它所依賴的包的不穩(wěn)定性。“Depend upon packages whose I metric is lower than yours.”

換句話說(shuō)，沿著依賴的方向，包的不穩(wěn)定性應(yīng)該逐漸降低，穩(wěn)定性應(yīng)該逐漸升高。

例如，左下圖中一個(gè)穩(wěn)定的包依賴了一個(gè)不穩(wěn)定的包，就違反了SDP原則。

? ? ? ?

那么我們?cè)鯓哟蚱七@種不穩(wěn)定關(guān)系呢？我們可以使用DIP（依賴倒置原則）在類的調(diào)用之間引入抽象層。如右上圖中，我們從不穩(wěn)定的包中分離出一個(gè)接口IU，并讓不穩(wěn)定包中的類C實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，再讓U依賴這個(gè)接口。（因?yàn)榻涌谑浅橄蟮?#xff0c;而抽象的往往都是穩(wěn)定的。）

穩(wěn)定抽象原則（SAP）

SAP原則規(guī)定，Packages that are maximally stable should be maximally abstract. Instable packages should be concrete. The abstraction of a package should be in proportion to its stability.最穩(wěn)定的包應(yīng)該是最抽象的包。不穩(wěn)定的包應(yīng)該是具體的包。包的抽象程度跟它的穩(wěn)定性成正比。

一個(gè)包的抽象程度越高，它的穩(wěn)定性就越高。反之，它的穩(wěn)定性就越低。一個(gè)穩(wěn)定的包必須是抽象的，反之，不穩(wěn)定的包必須是具體的。

穩(wěn)定的包的構(gòu)成

抽象類或接口通過(guò)子類繼承擴(kuò)展行為，這表示抽象類或接口比它們的子類更具有穩(wěn)定性。總之，為了構(gòu)成穩(wěn)定的包，應(yīng)該提高包內(nèi)的抽象類或接口的比率；它們的子類可以放在另一個(gè)不穩(wěn)定的包內(nèi)，該包依賴上述穩(wěn)定的包，從而遵循了穩(wěn)定依賴原則（SDP）。

理想的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)該是：

不穩(wěn)定的（容易改變的）包處于上層

- 它們是具體的包實(shí)現(xiàn)

穩(wěn)定的（不容易改變的）包處于下層

- 不容易改變，但容易擴(kuò)展

- 接口比實(shí)現(xiàn)（具體的運(yùn)行代碼）在內(nèi)在特性上更具有穩(wěn)定性

因此，我們可以1）將具有功能性關(guān)聯(lián)的接口放在同一個(gè)包里，并與其實(shí)現(xiàn)分離開(kāi)來(lái)；2）利用工廠來(lái)降低具體的包之間的依賴，一種提高包的穩(wěn)定性的方法是減少它對(duì)其他包中具體的包類的依賴。

我們通常使用工廠（factory）來(lái)降低包之間的耦合度。

參考資料：包的設(shè)計(jì)原則?http://www.uml.org.cn/mxdx/200912233.asp

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的架构设计和包图的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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