High Cohesion (Tương đồng cao) và Loosely Coupled (Liên kết lỏng)

Mở đầu

Có thể bạn đã được nghe về các thuật ngữ này từ các câu hỏi trong các buổi phỏng vấn, trong một bài đăng medium nào đó, trong một cuộc thảo luận của anh em trong giang hồ. Vậy chính xác các term như high cohesion, low cohesion, loosely coupled, highly coupled có nghĩa là gì?

Cohesion (Tương đồng – Gắn kết)

In computer programming, cohesion refers to the degree to which the elements inside a module belong together.^[1] In one sense, it is a measure of the strength of relationship between the methods and data of a class and some unifying purpose or concept served by that class. In another sense, it is a measure of the strength of relationship between the class’s methods and data themselves.

Cohesion is an ordinal type of measurement and is usually described as “high cohesion” or “low cohesion”. Modules with high cohesion tend to be preferable, because high cohesion is associated with several desirable traits of software including robustness, reliability, reusability, and understandability. In contrast, low cohesion is associated with undesirable traits such as being difficult to maintain, test, reuse, or even understand.

Cohesion is often contrasted with coupling. High cohesion often correlates with loose coupling, and vice versa.^[2] The software metrics of coupling and cohesion were invented by Larry Constantine in the late 1960s as part of Structured Design, based on characteristics of “good” programming practices that reduced maintenance and modification costs. Structured Design, cohesion and coupling were published in the article Stevens, Myers & Constantine (1974)^[3] and the book Yourdon & Constantine (1979);^[1] the latter two subsequently became standard terms in software engineering

Wikipedia

Bản dịch

• Trong khoa học máy tính, cohesion (tính tương đồng) thường được nhắc tới như một góc độ đánh giá nào đó, về việc các phần tử trong 1 module “tương đồng” với nhau.
• Thông thường có thể nhắc tới việc sự liên kết bền chặt giữa các hàm (function) và các biến (property) trong 1 class có sự liên kết với nhau
• Thông thường sẽ có 2 định nghĩa chính là “high cohesion” (tương đồng cao) và “low cohesion” (tương đồng thấp).
• High cohesion thường đi cùng với việc code chặt chẽ hơn, dễ tái sử dụng, dễ bảo trì và dễ hiểu.

Vậy có thể hiểu là, high cohesion thường được ám chỉ các hàm và các biến trong 1 class đều cùng phục vụ mục đích, hoặc được sử dụng cho một ý nghĩa gì đó có tính tương đồng cao với nhau.

• Trong cuốn Clean Code của Uncle Bobs có viết:
• “Một class chỉ nên có ít biến. Các hàm trong class đó nên tác động lên một hoặc nhiều các biến trên. Nếu các hàm trong 1 class càng dùng nhiều các biến có sẵn, thì class có tính tương đồng càng cao”

• => Tức là một class được đánh giá là tương đồng cao nên chỉ làm các tác vụ bên trong class đó, phục vụ chung 1 mục đích.

Ví dụ:

• Bạn có một nhân vật trong 1 con game của mình. Bạn có các code logic cho việc nhân vật di chuyển từ các nút bấm trên bàn phím, và một số code logic để hiển thị việc nhân vật di chuyển trên trục toạ độ trên màn hình (render hình ảnh)
• Nếu toàn bộ code đều nằm trong 1 class, code của bạn có 1 số hàm xử lí toán học cho nhân vật di chuyển, lại có 1 số hàm, biến để render hiển thị lên. Rõ ràng chúng có tính tương đồng yếu. Một cách đơn giản để nhận biết, bạn có thể nhìn các tên biến, tên hàm xem chúng có liên quan đến tên class không
• Ví dụ: class tên là “InvoiceManager” (Quản lý hoá đơn), nếu có 1 hàm nào đó tên là “InHoaDon” thì cũng k ổn lắm, nó nên nằm trong “Printer”, hay có 1 hàm nào đó là “GuiEmailHoaDon” (thì hàm đó cũng nên làm trong class nào đó tên là EmailManager, …)

Coupled/Coupling (Tính liên kết)

• Thoạt nghe thì nó có vẻ là 1 thuật ngữ trái ngược với cohesion? Vậy High Cohesion (tương đồng cao) thì sẽ có Tightly Coupling (Liên kết chặt) ?
• Ở trường hợp này thì không. Cohesion thường dùng để xem xét giữa các phần tử (hàm, biến) trong 1 module (class). Trong khi Couple thường dùng để đánh giá tính liên kết giữa nhiều module

• Liên kết lỏng cho rằng, giữa các module với nhau, chúng không nên biết quá nhiều về nhau (liên kết quá chặt chẽ), mà chỉ nên giao tiếp với nhau qua 1 số phương thức mang tính “khái quát” nhất định một cách lỏng lẻo (loosely coupled)

• Ví dụ: Chiếc mũ đang “liên kết lỏng lẻo” với người đàn ông. Bạn dễ dàng thêm hoặc bỏ cái mũ ra mà không phải thay đổi gì người đàn ông cả. Khi code bạn làm được như vậy, thì nó là liên kết lỏng lẻo (loosely coupled)

Ví dụ:

• Bạn đang có một class xử lí việc bán lẻ bánh ở cửa hàng của mình tên là “CuaHang”. Cửa hàng sẽ lấy bánh từ class “XuongBanh”. Ban đầu class của bạn chỉ cần cứ lấy bánh từ Xưởng rồi bán thôi, việc rất đơn giản

• Nhưng một ngày đẹp trời, bạn nhận ra khách có vẻ thích những chiếc bánh có một chút muối, rồi thì bánh có thêm chút trang trí. Dĩ nhiên việc thêm chút thứ gia vị này, bạn cần thêm một chút tiền vào giá hàng, bạn sửa code thành như sau:

• Bạn có thể thấy, điều này đáp ứng nhu cầu của bạn. Tuy nhiên bạn thấy rõ ràng lúc này class Banh và CuaHang đang gắn rất chặt với nhau. CuaHang can thiệp quá nhiều vào class Banh, và có những phương thức không phù hợp lắm. (CuaHang chỉ nên là bán hàng thôi, chỉ nên có giá tiền). Rõ ràng bạn có thể làm chúng liên kết lỏng hơn như sau:

• Rõ ràng, lúc này class CuaHang chỉ cần tập trung lấy bánh và sau đó tính ra tổng tiền. Không cần quan tâm giá từng loại bánh từ xưởng nữa, vì việc tính tiền giá trị 1 đơn hàng sẽ được thực hiện bởi 1 class khác. CuaHang chỉ cần biết tôi sẽ có được tổng tiền từ hàm này, chứ không cần biết chính xác các class kia sẽ cụ thể làm gì, tính cái gì nữa (liên kết lỏng)
• Mở rộng hơn nữa, ví dụ một ngày bạn muốn bán kẹo thì sao? Bán gấu bông? … Nhu cầu thị trường luôn thay đổi, bạn luôn muốn giàu hơn và mở rộng hơn nữa, lúc này bạn lại nhận ra, class CuaHang đang phụ thuộc quá nhiều vào xưởng bánh, mà thực chất ta chỉ cần lấy ra danh sách sản phẩm từ 1 xưởng nào đó thôi, ta có thể sửa thành như sau:

• Ta tạo 1 interface VatPham luôn có 1 phương thức tinhTien(), sau này, ta có thể làm bánh, kẹo, trái cây, .. chỉ cần chúng implement interface VatPham, ta luôn đảm bảo ta có thể lấy giá tiền từ chúng, còn implemention thực tế chúng tính tiền thế nào là việc của class con đó.
• Tương tự, ta có 1 interface XuongSanXuat luôn trả về các danh sách vật phẩm, chúng có thể là xưởng bánh trả về bánh, xưởng kẹo trả về kẹo
• Cửa hàng bây giờ khi khởi tạo có thể truyền vào xưởng mà chúng sẽ nhận đồ để bán
• Cuối cùng, chuỗi cửa hàng của ta với nhiều cửa hàng, có thể có cửa hàng bánh, cửa hàng kẹo, còn việc chúng tính tiền thế nào làm gì cũng không phải việc của class lớn nữa. Dự án đã lỏng lẻo hơn nhiều ban đầu, và dễ mở rộng hơn.

Tổng kết

• Với các dự án lập trình, thông thường chúng ta nên nhắm tới việc đạt được cùng lúc 2 yếu tố: High Cohesion (tương đồng cao trong 1 class/module) và Loosely Coupled (liên kết lỏng giữa nhiều module)
• Việc đạt được 2 yếu tố trên giúp code dễ mở rộng, dễ bảo trì, ta dễ dàng tìm được nguyên căn nơi tạo lỗi vì chúng không share chung các code nhỏ với nhau, nên lỗi chỉ nên từ 1 nguồn
• Đây là 1 kĩ năng thiết yếu với lập trình viên cho các dự án ngày càng cần mở rộng
• High Cohesion cũng khá tương đồng với SRP trong SOLID, bạn có thể tìm hiểu thêm về SOLID tại đây http://213.35.113.17:9002/tim-hieu-solid-5-nguyen-tac-thiet-ke-huong-doi-tuong-bang-java/