高內(nèi)聚原則是GRASP（General Responsibility Assignment Software Principles）中的一個重要原則，它強調(diào)一個類或模塊應(yīng)該只包含與其功能緊密相關(guān)的操作和數(shù)據(jù)，從而提高代碼的可讀性和可維護性。

1. 高內(nèi)聚設(shè)計圖

高內(nèi)聚原則鼓勵開發(fā)者將相關(guān)的數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的方法封裝在同一個類中，一個類或模塊只負責一項任務(wù)，使得每個類都成為其數(shù)據(jù)的“專家”。

在這里插入圖片描述

• Order：代表訂單，包含訂單編號、商品項列表、用戶、支付方式等屬性，以及添加商品項、處理支付等方法。
• OrderItem：代表訂單中的商品項，包含產(chǎn)品、數(shù)量和價格屬性，以及計算總價的方法。
• Customer：代表用戶，包含用戶編號、名字、電子郵件等屬性，以及獲取全名的方法。
• PaymentMethod：代表支付方式，包含支付詳情屬性，以及驗證支付方法和處理支付的方法。
• Product：代表產(chǎn)品，包含產(chǎn)品編號、名稱和價格屬性。
• OrderStatus：一個枚舉，定義了訂單可能的狀態(tài)。

1. 高內(nèi)聚解決的問題

此原則解決了數(shù)據(jù)和行為分離的問題，避免了在系統(tǒng)中不必要的數(shù)據(jù)傳遞和復雜性。

3. 高內(nèi)聚特點

• 數(shù)據(jù)封裝：將數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的方法封裝在同一個類中。
• 高內(nèi)聚性：類具有高內(nèi)聚性，每個類都專注于處理自己的數(shù)據(jù)。
• 低耦合度：類之間的耦合度降低，因為每個類都管理自己的數(shù)據(jù)。

4. 高內(nèi)聚缺點

• 過度封裝：在某些情況下，可能會導致過度封裝，使得類過于復雜。
• 職責不明確：在一些復雜的系統(tǒng)中，職責的劃分可能不夠明確。

5. 高內(nèi)聚使用場景

當系統(tǒng)中的類需要處理特定數(shù)據(jù)時，應(yīng)考慮應(yīng)用高內(nèi)聚原則。

6. 高內(nèi)聚案例

6.1 訂單管理系統(tǒng)案例

訂單管理系統(tǒng)處理訂單數(shù)據(jù)和相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯。

實現(xiàn)前（違反高內(nèi)聚原則）：

1publicclassOrder{
2privateString orderId;
3privatedouble totalAmount;
4privateList<OrderItem> items;
5privateCustomer customer;
6privatePaymentMethod paymentMethod;
7
8// 僅包含基本的getter和setter方法
9}
10
11publicclassOrderService{
12privateList<Order> orders;
13
14publicvoidprocessOrderPayment(Order order){
15// 處理訂單支付邏輯
16// 可能包括驗證支付方法、計算總金額等
17}
18}

實現(xiàn)后（遵循高內(nèi)聚原則）：

1publicclassOrder{
2privateString orderId;
3privateList<OrderItem> items;
4privateCustomer customer;
5privatePaymentMethod paymentMethod;
6privateOrderStatus status;
7
8publicOrder(String orderId,Customer customer,PaymentMethod paymentMethod){
9this.orderId = orderId;
10this.customer = customer;
11this.paymentMethod = paymentMethod;
12this.status =OrderStatus.PENDING;
13this.items =newArrayList<>();
14}
15
16publicvoidaddItem(OrderItem item){
17        items.add(item);
18updateTotalAmount();
19}
20
21privatevoidupdateTotalAmount(){
22double total = items.stream().mapToDouble(OrderItem::getTotalPrice).sum();
23// 更新訂單總金額邏輯
24}
25
26publicvoidprocessPayment(){
27if(paymentMethod.isValid()){
28            paymentMethod.charge(getTotalAmount());
29            status =OrderStatus.COMPLETED;
30}else{
31            status =OrderStatus.FAILED;
32}
33}
34
35publicdoublegetTotalAmount(){
36return items.stream().mapToDouble(OrderItem::getTotalPrice).sum();
37}
38
39publicOrderStatusgetStatus(){
40return status;
41}
42
43// 其他與訂單相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯
44}
45
46publicclassOrderItem{
47privateProduct product;
48privateint quantity;
49privatedouble price;
50
51publicdoublegetTotalPrice(){
52return price * quantity;
53}
54
55// 其他與訂單項相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯
56}
57
58publicclassCustomer{
59privateString customerId;
60privateString name;
61privateString email;
62
63// 客戶相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯
64}
65
66publicclassPaymentMethod{
67privateString paymentDetails;
68
69publicbooleanisValid(){
70// 驗證支付方法邏輯
71returntrue;
72}
73
74publicvoidcharge(double amount){
75// 處理支付邏輯
76}
77
78// 其他與支付方法相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯
79}
80
81publicclassOrderService{
82privateList<Order> orders;
83
84publicvoidplaceOrder(Order order){
85        orders.add(order);
86        order.processPayment();
87}
88
89publicvoidcancelOrder(Order order){
90        order.setStatus(OrderStatus.CANCELED);
91}
92}
93
94publicenumOrderStatus{
95PENDING,COMPLETED,CANCELED,FAILED
96}

7、高內(nèi)聚實現(xiàn)方式

高內(nèi)聚是軟件設(shè)計中追求的目標，它意味著一個模塊、類或函數(shù)集中于完成一個單一的任務(wù)或職責。

1. 單一職責原則（Single Responsibility Principle, SRP）

一個類應(yīng)該只有一個引起它變化的原因。這樣，當需求變化時，只有相關(guān)的類需要修改。

2. 相關(guān)功能封裝

將相關(guān)的數(shù)據(jù)和行為封裝在同一個類中，使得類成為其數(shù)據(jù)的“專家”，從而提高內(nèi)聚性。

3. 最小化接口暴露

只暴露必要的操作和數(shù)據(jù)，減少類與外部的交互，使得類的內(nèi)部操作更加緊密相關(guān)。

4. 避免過長的類或方法

過長的類或方法往往承擔了過多的職責，難以維護。將它們拆分成更小的單元可以提高內(nèi)聚性。

5. 使用內(nèi)聯(lián)方法（Inline Method）

如果一個方法只在一個類中被調(diào)用，可以考慮將其內(nèi)聯(lián)，以減少方法間的不必要分離。

6. 提煉類（Refactoring to Class）

如果一組相關(guān)數(shù)據(jù)和行為分散在多個類中，可以提煉出一個新類來封裝這些相關(guān)元素。

7. 增強封裝性

通過限制對內(nèi)部數(shù)據(jù)的直接訪問，提供公共接口來操作數(shù)據(jù)，可以增加類的內(nèi)聚性。

8. 利用組合而非繼承

組合可以提供更靈活的方式來組織代碼，避免繼承帶來的復雜性和緊密耦合。

9. 模塊化設(shè)計

將系統(tǒng)分解為多個模塊，每個模塊負責系統(tǒng)的一個特定方面，減少了模塊間的依賴。

10. 職責鏈模式（Chain of Responsibility Pattern）

通過創(chuàng)建一系列處理者對象來處理請求，每個處理者只處理它負責的請求類型，從而提高內(nèi)聚性。

11. 策略模式（Strategy Pattern）

定義一系列算法，并將每一個算法封裝起來，使它們可以互換，算法的變化不會影響到使用算法的客戶。

12. 狀態(tài)模式（State Pattern）

允許一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時改變其行為，從而將相關(guān)的變更邏輯封裝在類內(nèi)部。

13. 聚合關(guān)系（Aggregation）

使用聚合關(guān)系來表示整體與部分的關(guān)系，但部分可以獨立于整體存在，這有助于保持類的職責單一和內(nèi)聚。

14. 服務(wù)類（Utility Classes）

對于提供通用功能但與業(yè)務(wù)邏輯無關(guān)的類，可以將其設(shè)計為服務(wù)類，這些類通常包含靜態(tài)方法，用于執(zhí)行特定的輔助任務(wù)。

15. 領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計（Domain-Driven Design, DDD）

通過DDD的戰(zhàn)術(shù)設(shè)計模式，如實體（Entity）、值對象（Value Object）、聚合（Aggregate）、領(lǐng)域服務(wù)（Domain Service）等，來提高模型的內(nèi)聚性。

16. 模塊化編程（Modular Programming）

將程序分解為可重用的模塊，每個模塊包含一組相關(guān)的功能，減少模塊間的依賴。

17. 依賴注入（Dependency Injection）

使用依賴注入來降低組件之間的耦合度，提高組件的內(nèi)聚性，因為組件不再負責其依賴的創(chuàng)建和管理。

18. 策略枚舉（Strategy Enums）

在某些語言中，可以使用枚舉來實現(xiàn)策略模式，每個枚舉實例代表一個策略，這樣可以將策略的變體封裝在一個小的、內(nèi)聚的范圍內(nèi)。

8、高內(nèi)聚（High Cohesion）與充血模型（Rich Domain Model）區(qū)別：

高內(nèi)聚

• 定義：高內(nèi)聚是指一個模塊或類中的元素彼此之間功能相關(guān)的程度高，每個模塊或類負責一項任務(wù)或職責。
• 目的：高內(nèi)聚的目的是確保代碼的可讀性、可維護性和可重用性。它通過集中相關(guān)功能來減少模塊間的交互。
• 應(yīng)用：通常在設(shè)計單個類或模塊時使用，強調(diào)一個類應(yīng)該只有一個改變的原因。

充血模型

• 定義：充血模型是一種軟件設(shè)計模式，其中領(lǐng)域?qū)ο蟛粌H包含數(shù)據(jù)，還包含操作這些數(shù)據(jù)的行為和邏輯。
• 目的：充血模型旨在創(chuàng)建一個高度模塊化和可維護的系統(tǒng)，領(lǐng)域?qū)ο筘撠熥约旱男袨楹蜖顟B(tài)，提高了系統(tǒng)的靈活性和可維護性。
• 應(yīng)用：通常應(yīng)用于整個系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，強調(diào)領(lǐng)域?qū)ο蟮淖宰阈院蜆I(yè)務(wù)邏輯的封裝。

主要區(qū)別

1. 設(shè)計層面：

• 高內(nèi)聚原則更側(cè)重于單個類或模塊的設(shè)計，確保它們功能集中。
• 充血模型更側(cè)重于系統(tǒng)架構(gòu)層面，強調(diào)整個系統(tǒng)的模塊化和領(lǐng)域?qū)ο蟮淖宰阈浴?/span>

2. 設(shè)計哲學：

• 高內(nèi)聚是一種設(shè)計原則，關(guān)注于減少類內(nèi)部元素的多樣性，確保它們緊密相關(guān)。
• 充血模型是一種設(shè)計模式，關(guān)注于領(lǐng)域?qū)ο蟮耐暾院妥宰阈裕_保它們能夠獨立地執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。

3. 實現(xiàn)方式

• 高內(nèi)聚通過確保類或模塊的功能緊密相關(guān)來實現(xiàn)。
• 充血模型通過將業(yè)務(wù)邏輯和狀態(tài)管理封裝在領(lǐng)域?qū)ο髢?nèi)部來實現(xiàn)。

4. 目的

• 高內(nèi)聚原則的目的是提高代碼的內(nèi)聚性和可維護性。
• 充血模型的目的是創(chuàng)建一個高度模塊化和可維護的系統(tǒng)，使得領(lǐng)域?qū)ο竽軌颡毩⒌貓?zhí)行業(yè)務(wù)邏輯。

9. 參考開源框架

許多領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計（DDD）框架，如Axon Framework和Apache Isis，都遵循高內(nèi)聚原則來組織代碼。

10. 總結(jié)

高內(nèi)聚原則是GRASP原則中的一個重要組成部分，它通過將數(shù)據(jù)和行為封裝在同一個類中，提高了代碼的內(nèi)聚性和可維護性。遵循高內(nèi)聚原則有助于創(chuàng)建一個清晰、直觀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，簡化了數(shù)據(jù)管理。雖然在某些情況下可能需要權(quán)衡封裝的程度。