Reflexões sobre Coesão e Acoplamento de Software

A palestra traz uma reflexão prática e profunda sobre coesão e acoplamento, destacando sua importância na arquitetura de software. Ele também aborda os tipos de coesão (como funcional e acidental) e de acoplamento (implementação, temporal, aferente e eferente), além de boas práticas como injeção de dependência e o princípio da inversão de dependência, essenciais para evitar códigos frágeis e difíceis de evoluir. A palestra também contempla os temas como módulos, microsserviços e monolitos modulares, reforçando a importância desses conceitos tanto no nível de código quanto de arquitetura.

Transcript

1. de software Marcel Gonçalves dos Santos @marcelgsantos coesão e acoplamento re fl exões sobre
2. pensandonaweb.com.br tech lead e engenheiro de software Marcel Gonçalves dos Santos @marcelgsantos
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6. Coesão
7. O Que é Coesão?
8. A coesão é uma medida que indica o grau de relação entre membros de um módulo.
9. Isto é, quando os elementos de um módulo estão relacionados a um tema comum.
10. A coesão diz que códigos que mudam juntos devem permanecer juntos.
11. A coesão é inversamente proporcional ao número de responsabilidades distintas que um módulo ou componente possui.
12. A coesão é uma medida intra-componentes, isto é, procura medir um componente individualmente.
13. "Cohesi on ref er s to h ow s tron gly the int er nal elements of a module ar e related to each oth e . High cohesi on within modules is a hallm ar k of g oo d design." - L arr y C on stantine
14. Níveis de Coesão
15. A coesão pode variar entre baixa e alta.
16. A baixa coesão é quando o grau de relação entre os membros de um módulo é baixo.
17. A alta coesão é quando o grau de relação entre os membros de um módulo é alto.
18. class Cart { private array $items; public function _ _ construct() { $this - > items = []; } public function numberOfItems() : int { return count($this - > items); } public function calculateDeliveryPrice() : float { / / calcula o valor da entrega } }
19. A baixa coesão é um indicativo de baixa qualidade interna de um módulo ou componente.
20. "A s tr uct ur e is stable if cohesi on is high, and c ou pling is l o ." - L arr y C on stantine
21. Um módulo com baixa coesão é difícil de manter, evoluir e possui riscos de bugs.
22. Coesão entre Serviços
23. A medida de coesão também pode ser observada em serviços, sejam eles módulos ou microsserviços.
24. Todos os elementos de um serviço (seja um módulo ou um microsserviço) deveriam colaborar para o mesmo objetivo de negócio.
25. Um serviço deve ser responsável por um único contexto de negócio alinhado a um contexto delimitado.
26. Representação de módulos ou microsserviços com baixa coesão.
27. "A coesão não é apenas um a tr ibuto de classes ou funções. Em sistemas mod er nos, ela é fundamental no nível de módulos e mi cr oss er viços."
28. Tipos de Coesão
29. Coesão acidental Os elementos são agrupados sem nenhuma relação real.
30. Coesão lógica Os elementos são agrupados porque fazem parte de uma mesma categoria real.
31. Coesão temporal Os elementos são agrupados porque são executados juntos no tempo.
32. Coesão procedural Os elementos são agrupados porque são executados em uma sequência especí fi ca.
33. Coesão funcional Os elementos são agrupados porque trabalham juntos para executar uma única função bem de fi nida.
34. "Devemos minimiz ar a coesão acidental e m ax imiz ar a coesão funci on al."
35. Indicativos de Alta e Baixa Coesão
36. Alta coesão 1. nome claro e especí fi co 2. responsabilidade única 3. poucos motivos para mudança 4. métodos e atributos relacionados 5. facilidade para explicar
37. Baixa coesão 1. nome genérico ou confuso 2. múltiplas responsabilidades 3. muitos motivos para mudança 4. métodos e atributos não relacionados 5. di fi culdade para explicar
38. Métricas de Coesão
39. A LCOM, lack of cohesion of methods ou falta de coesão dos métodos é uma métrica conhecida para medir a coesão de classes.
40. Ela mede se os métodos de uma classe operam sobre os mesmos atributos.
41. Se muitos métodos usam os mesmos atributos, a classe possui alta coesão.
42. Acoplamento
43. O Que é Acoplamento?
44. O acoplamento é uma medida que indica o grau de dependência entre módulos.
45. O acoplamento ocorre quando o código de um módulo utiliza código de outro módulo, seja ao chamar uma função ou acessar algum dado.
46. class Car { private Engine $engine; public function _ _ construct() { $this - > engine = new Engine(); } public function start() : void { $this - > engine - > start(); } } $car = new Car(); $car - > start(); / / Liga o motor do carro
47. O acoplamento poder ocorrer também entre sistemas.
48. Exemplo 1 Um microsserviço A depende ou está acoplado ao microsserviço B.
49. Exemplo 2 Um módulo depende ou está acoplado ao banco de dados.
50. Exemplo 3 Um caso de uso depende ou está acoplado a uma API REST externa.
51. "O ac op lamento diz respeito a uma alt er ação em um local ex ig ir uma mudança em outr o." - Sam Newman
52. O acoplamento é uma medida inter- componentes, isto é, é uma medida entre componentes de um conjunto.
53. Tipos de Acoplamento
54. Acoplamento de dados É quando vários serviços precisam acessar a mesma base de dados ou as mesmas tabelas.
55. Exemplo 1 Se um serviço de pedidos e um serviço de faturamento usam uma mesma tabela de pedidos, tem-se um acoplamento de dados.
56. Acoplamento temporal É quando um serviço depende que o outro serviço esteja disponível no mesmo momento para funcionar.
57. Exemplo 2 Se um serviço estiver fora do ar, o outro não consegue funcionar. Isso pode ser reduzido com a comunicação assíncrona.
58. Também existem outros tipos como acoplamento de implantação e acoplamento de domínio.
59. Acoplamento Estático e Dinâmico
60. O acoplamento estático é aquele que pode ser identi fi cado a partir de análise estática.
61. O acoplamento dinâmico é aquele que pode ser identi fi cado em tempo de execução.
62. Acoplamento Aferente e Eferente
63. O acoplamento aferente ocorre quando um componente é referenciado por outro componente.
64. O acoplamento eferente ocorre quando um componente referencia outro componente.
65. Exemplo 1 Se o componente A referencia os componen- tes B e C, diz-se que o componente A possui acoplamento eferente de 2.
66. Exemplo 2 Se o componente B é referenciado pelo componente A, diz-se que o componente B possui acoplamento aferente de 1.
67. Um componente com acoplamento eferente alto tende a quebra com mais frequência…
68. …pois a sua qualidade interna é fortemente impactada pela qualidade interna de suas dependências.
69. Um componente com acoplamento aferente alto é um potencial ponto de falha crítico pois se ele quebrar, todas as suas dependências quebram.
70. Um banco de dados monolítico possui acoplamento aferente alto.
71. Níveis de Acoplamento
72. O acoplamento pode variar em um intervalo entre baixo e alto.
73. Os componentes com baixo acoplamento ou acoplamento fraco são considerados mais independentes ou menos acoplados que outros componentes.
74. Os componentes com alto acoplamento ou acoplamento forte são considerados mais dependentes ou mais acoplados a outros componentes.
75. O conceito de information hiding diz que um módulo deve "guardar para si" as informa- ções que o interessa com o objetivo de minimizar o conhecimento compartilhado.
76. Isso favorece o baixo acoplamento.
77. Mas o acoplamento é bom?
78. Não é possível escrever um sistema em que seus componentes estejam completamente desconectados.
79. O signi fi cado de acoplamento é "conectado".
80. O acoplamento é algo desejado, porém, que deve ser controlado.
81. Ao controlar o acoplamento, o software torna-se mais fl exível e fácil de manter.
82. E como podemos reduzir o acoplamento entre classes ou módulos?
83. Injeção de Dependência
84. A injeção de dependência é uma técnica que permite reduzir o acoplamento entre classes ou módulos…
85. …e consiste em fornecer uma dependência do mundo externo para uma classe.
86. / / Injeção de dependência via construtor class Car { private Engine $engine; public function _ _ construct(Engine $engine) { $this - > engine = $engine; } public function start() : void { $this - > engine - > start(); } }
87. / / Injeta uma dependência de Engine em Car $engine = new Engine(); $car = new Car($engine); $car - > start(); / / Inicia o motor
88. Utilizar injeção de dependências auxilia nos testes unitários pois tornam os módulos fracamente acoplados, altamente coesos e facilita o mocking de objetos.
89. “Pref ir a classes c om alta coesão e ba ix o ac op lamento.”
90. Princípio da Inversão de Dependência
91. O princípio de inversão de dependência é a letra “D” do SOLID.
92. O princípio de inversão de dependência diz: 1. módulos de alto nível não devem depender de módulos de baixo nível 2. módulos de alto nível devem depender de abstrações e não de implementações 3. módulos de baixo nível também devem depender de abstrações
93. Classe A Classe B referencia
94. / / Implementação concreta para obter as coordenadas a / / partir do endereço no Google Maps e OpenStreetMap. class GoogleMaps { public function getCoordinatesFromAddress(string $address) : Coordinate { / / Chama o serviço do GoogleMaps. } } class OpenStreetMap { public function getCoordinatesFromAddress(string $address) : Coordinate { / / Chama o serviço da OpenStreetMap. } }
95. / / A classe StoreService depende de uma implementação / / concreta do serviço de geolocalização do GoogleMaps. class StoreService { public function getStoreCoordinates(Store $store) : Coordinate { $geolocation = new GoogleMaps(); return $geolocation - > getCoordinatesFromAddress($store - > getAddress()); } }
96. StoreService GoogleMaps referencia
97. Uma classe não deve depender de um módulo de baixo nível.
98. Classe B referencia Classe A Interface implementa
99. / / Abstração do serviço de geolocalização (contrato). / / Toda implementação concreta deve obedecer este contrato. interface GeolocationService { public function getCoordinatesFromAddress(string $address) : Coordinate; }
100. / / A implementação concreta deve obedecer o contrato. class GoogleMaps implements GeolocationService { public function getCoordinatesFromAddress(string $address) : Coordinate { / / Chama o serviço do GoogleMaps. } } class OpenStreetMap implements GeolocationService { public function getCoordinatesFromAddress(string $address) : Coordinate { / / Chama o serviço do OpenStreetMap. } }
101. / / A classe deve depender da abstração (GeolocationService). class StoreService { private GeolocationService $geolocationService; public function _ _ construct(GeolocationService $geolocationService) { $this - > geolocationService = $geolocationService; } public function getStoreCoordinates(Store $store) : Coordinate { return $this - > geolocationService - > getCoordinatesFromAddress($store - > getAddress()); } }
102. GoogleMaps referencia StoreService GeolocationService implementa
103. Uma classe deve depender de um contrato, abstração ou interface.
104. Ao depender de abstrações você desacopla o seu código da dependência.
105. Conclusão
106. O acoplamento está em todos os lugares e é através dele que sistemas são organizados.
107. Em vez de lutarmos contra o acoplamento, devemos usá-lo como uma ferramenta para projetar sistemas de software modulares.
108. "Uma es tr ut ur a s er á estável se a coesão f or alta e o ac op lamento f or ba ix o." - L arr y C on stantine
109. "A coesão e o ac op lamento são preocupações associadas a um softw ar e modul a ." - Sam Newman
110. Um código mau projetado é um código difícil de mudar.
111. Uma classe não deve ser forçada a depender de uma implementação especí fi ca.
112. Uma classe deve depender de um contrato, abstração ou interface.
113. Avalie!
114. @marcelgsantos speakerdeck.com/marcelgsantos Obrigado. Perguntas?