モジュール結合度の6段階

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モジュール結合度とは

モジュール結合度とは、モジュール同士の依存（つながり）の強さを示す尺度です。モジュール（＝機能ごとに分けたプログラムの部品）が、お互いにどれだけ深く関わり合っているかを表します。

やり取りが「必要最小限のデータだけ」なら結合度は弱く（良く）、「相手の内部まで踏み込んで使う」なら結合度は強く（悪く）なります。前のテーマである強度（凝集度）が「1つの部品の中身」を見るのに対し、結合度は「部品と部品の間」を見る指標です。

身近な例で考えると、部署同士の連携に似ています。「決まった書類1枚を渡すだけ」で済む関係は身軽（弱い結合）ですが、「相手の机の中を勝手にいじる」ような関係は混乱を招きます（強い結合）。上の図解では、弱い順に6段階を並べています。一番上のデータ結合が最も良い状態です。

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6段階の意味

モジュール結合度は、弱い順に6段階に分類されます。上ほど良く、下ほど避けたい状態です。

それぞれの段階を具体的に見ると次のようになります。
・データ結合：必要なデータだけを引数（＝渡す値）で受け渡す理想形
・スタンプ結合：データの集まり（構造体）をまとめて渡す。不要な項目も含まれうる
・制御結合：相手の動作を指示する制御情報（フラグなど）を渡す
・外部結合：外部宣言した必要なデータを複数モジュールで共有する
・共通結合：共通領域（グローバル変数）を多くのモジュールで共有する
・内容結合：相手モジュールの内部を直接参照・変更する最も悪い状態

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弱い方が良い理由

モジュール結合度は弱い方が良いとされます。その理由は、結合度が弱いモジュールほど次の利点があるからです。
・独立性が高い：他に依存しないので、単独で理解・開発できる
・影響範囲が限定的：1つを修正しても他のモジュールに波及しにくい
・再利用しやすい：他とのつながりが少ないので別のシステムでも使える
・テストしやすい：そのモジュール単体で動作を確認できる

逆に結合度が強いモジュールは、相手の内部やグローバル変数に深く依存しているため、1か所直すと連鎖的に他のモジュールも壊れる恐れがあり、修正もテストも難しくなります。だからモジュール設計では「できるだけデータ結合に近づける」ことを目指します。

前のテーマである強度（凝集度）とセットで「強度は強く、結合度は弱く」が良い設計の合言葉です。強度は強いほど良い、結合度は弱いほど良いと、向きが逆である点に注意しましょう。

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結合度が高いと連鎖修正が起きる理由

結合度が高い（強い）状態では、複数のモジュールが同じデータや変数を直接共有しています。この状態で1つのモジュールを修正すると、連鎖的に他のモジュールも動作が変わってしまうのはなぜでしょうか。

上の図のように、モジュールA・B・Cが共通のデータ領域（変数など）を直接読み書きしているとします。Aがそのデータの形式を変えると、同じデータを使っているBもCも正しく動かなくなります。
・共通結合・内容結合：複数のモジュールが「同じデータを直接いじる」ため、1か所を変えると全員に影響が出る
・テスト範囲が広がる：Aを直すだけでもB・C・…すべての動作を確認し直す必要が生じる
・把握が困難になる：どのモジュールがどのデータに触れているか追いきれなくなる

なぜデータ結合が理想なのか。データ結合（＝必要なデータだけを引数で渡す）では、モジュールが外部の共通領域に頼らず「もらった値だけ」を使って処理します。だから修正の影響はそのモジュールの中だけで収まり、他のモジュールを壊しません。引数のやり取りを「窓口」として1本に絞ることが、連鎖修正を防ぐ鍵です。

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データ結合とスタンプ結合の違い

結合度の1位と2位、データ結合とスタンプ結合は、どちらも「引数でデータを渡す」点は同じです。では何が違うのでしょうか。

・データ結合：必要な値だけを1つずつ渡す。例えば「金額」だけを渡せば済む処理に金額だけを引数にする
・スタンプ結合：データの集まり（構造体）をまとめて渡す。例えば「注文情報全体」を渡すと、受け取る側は金額・住所・品名など必要かどうかに関わらず全部持つことになる

なぜデータ結合の方が良いのか。スタンプ結合では、受け取る側が「このモジュールへ何を渡したら動くか」を調べるために構造体の中身を全部知る必要が出てきます。構造体の定義が変わると受け取る側も修正が必要になります。データ結合なら渡す値が明確で、変更の影響を最小限に抑えられます。どちらも「良い」側ですが、できるだけデータ結合を目指すのが設計の基本です。