分布式系统实践解读丨详解高内聚低耦合

摘要：做好高内聚低耦合，思路也很简单：定职责、做归类、划边界。



下面的这个场景你可能会觉得很熟悉（Z哥我又要出演了）：



Z哥：@All 兄弟姐妹们，这次我这边有个需求需要给「商品上架」增加一道审核，会影响到大家和我交互的接口。大家抽空配合改一下，明天一起更新个版本。



小Y：哥，我这几天很忙啊，昨天刚配合老王改过促销！



小X：行～当一切已成习惯。



作为被通知人，如果在你的现实工作中也发生了类似事件，我相信哪怕嘴上不说，心里也会有不少想法和抱怨：“md，改的是你，我也要发布，好冤啊！”。



这个问题的根本原因就是多个项目之间的耦合度过于严重。



越大型的项目越容易陷入到这个昭潭中，难以自拔。



而解决问题的方式就是进行更合理的分层，并且持续保证分层的合理性。



一提到分层，必然离不开6个字「高内聚」和「低耦合」。



什么是高内聚低耦合



在z哥之前的文章中有多次提到，分布式系统的本质就是「分治」和「冗余」。



其中，分治就是“分解 -> 治理 -> 归并”的三部曲。「高内聚」、「低耦合」的概念就来源于此。





需要注意的是，当你在做「分解」这个操作的时候，务必要关注每一次的「分解」是否满足一个最重要的条件：不同分支上的子问题，不能相互依赖，需要各自独立。



因为一旦包含了依赖关系，子问题和父问题之间就失去了可以被「归并」的意义。



比如，一个「问题Z」被分解成了两个子问题，「子问题A」和「子问题B」。但是，解问题A依赖于问题B的答案，解问题B又依赖于问题A的答案。这不就等于没有分解吗？



题外话：这里的“如何更合理的分解问题”这个思路也可以用到你的生活和工作中的任何问题上。



所以，当你在做「分解」的时候，需要有一些很好的着力点去切入。



这个着力点就是前面提到的「耦合度」和「内聚度」，两者是一个此消彼长的关系。



越符合高内聚低耦合这个标准，程序的维护成本就越低。为什么呢？因为依赖越小，各自的变更对其他关联方的影响就越小。



所以，「高内聚」和「低耦合」是我们应当持续不断追求的目标。



题外话：耦合度，指的是软件模块之间相互依赖的程度。比如，每次调用方法 A 之后都需要同步调用方法 B，那么此时方法 A 和 B 间的耦合度是高的。



内聚度，指的是模块内的元素具有的共同点的相似程度。比如，一个类中的多个方法有很多的共同之处，都是做支付相关的处理，那么这个类的内聚度是高的。



怎么做好高内聚低耦合



做好高内聚低耦合，思路也很简单：定职责、做归类、划边界。



首先，定职责就是定义每一个子系统、每一个模块、甚至每一个class和每一个function的职责。



比如，在子系统或者模块层面可以这样。





又比如，在class或者function层面可以这样。





我想这点大家平时都会有意识的去做。



做好了职责定义后，内聚性就会有很大的提升，同时也提高了代码/程序的复用程度。



至此，我们才谈得上「单一职责（SRP）」这种设计原则的运用。



其次，做归类。梳理不同模块之间的依赖关系。



像上面提到的案例1可以归类为3层：



1. 基础层：商品基础服务、会员基础服务、促销基础服务

2. 聚合层：购物车服务、商品详情服务、登陆服务

3. 接入层：快闪店API、综合商城API





案例2也可以归类为3层：



1. 数据访问层：访问会员表数据、访问会员积分表数据、访问会员等级表数据

2. 业务逻辑层：会员登陆逻辑、会员使用积分逻辑、会员升级逻辑

3. 应用层：接收用户输入的账户密码、接收用户输入的使用积分数、接收用户的付款信息





最后就是划边界。好不容易梳理清楚，为了避免轻易被再次破坏，所以需要设立好合理清晰的边界。



否则你想的是这样整齐。





实际会慢慢变成这样混乱。





那么应该怎么划边界呢？



class和function级别。这个层面可以通过codereview或者静态代码检测工具来进行，可以关注的点比如：



1.调用某些class必须通过interface而不是implement



2.访问会员表数据的class中不能存在访问商品数据的function



模块级别。可以选择以下方案：



1.给每一种类型的class分配不同project，打包到各自的dll（jar）中



2.每次代码push上来的时候检测其中的依赖是否有超出规定的依赖。例如，不能逆向依赖（检测dal是否包含bll）；不能在基础层做聚合业务（检测商品基础服务是否包含其他基础服务的dll（jar））。



系统级别。及时识别子系统之间的调用是否符合预期，可以通过接入一个调用链跟踪系统（如，zipkin）来分析请求链路是否合法。



让边界更清晰、稳定的最佳实践



很多时候不同的模块或者子系统会被分配到不同的小组中负责，所以z哥再分享几个最佳实践给你。它可以让系统之间的沟通更稳定。



首先是：模块对外暴露的接口部分，数据类型的选择上尽量做到宽进严出。比如，使用long代替byte之类的数据类型；使用弱类型代替强类型等等。



举个「宽进严出」的例子：



//使用long代替byte之类的数据类型。
void Add(long param1, long param2){
    if(param1 <1000&& param2 < 1000){  //先接收进来，到里面再做逻辑校验。
        //do something...
    }
    else{
        //do something...
    }
}



其次是：写操作接口，接收参数尽可能少；读操作接口，返回参数尽可能多。



为什么呢？因为很多时候，写操作的背后会存在一个潜在预期，是「准确」。



准确度和可信度有着很大的联系，只有更多的逻辑处理在自己掌控范围内进行才能越具备「可信度」（当然是职责范围内的逻辑，而不是让商品服务去计算促销的逻辑）。反之，上游系统一个bug就会牵连到你的系统中。



而读操作背后的潜在预期是：「满足」。你得提供给我满足我当前需要的数据，否则我的工作无法开展。



但是呢，在不同时期，客户端所需要的数据可能会发生变化，你无法预测。所以呢，不要吝啬，返回参数尽可能多，用哪些，用不用是客户端的事。



还可以做的更好的一些，就是，在可以满足的基础上支持按需获取。客户端需要返回哪些字段自己通过参数传过来，如此一来还能避免浪费资源做无用的数据传输。



题外话：对外露出的接口设计，可以使用http + json 这种跨平台 + 弱类型的技术组合，可具备更好的灵活性。



实际上，一个程序大多数情况下，在某些时刻是客户端，又在某些时刻是服务端。站在一个完整程序的角度来提炼参数设计的思路就是：“吃”的要少，“产出”的要多。



题外话：有一些设计原则可以扩展阅读一下。



单一职责原则SRP(Single Responsibility Principle)



开放封闭原则OCP(Open－Close Principle)



里式替换原则LSP(the Liskov Substitution Principle LSP)



依赖倒置原则DIP(the Dependency Inversion Principle DIP)



接口分离原则ISP(the Interface Segregation Principle ISP)



总结



本文z哥带你梳理了一下「高内聚低耦合」的本质（来自于哪，意义是什么），并且分享了一些该怎么做的思路。



可以看到「高内聚」、「低耦合」其实没有这个名字那么高端。哪怕你现在正在工作的项目是一个单体应用，也可以在class和function的设计中体会到「高内聚」、「低耦合」的奥妙。



来来来，接下去马上开始在项目中「刻意练习」起来吧～



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