7장. 객체 분해

❐ 1. 프로시저 추상화와 데이터 추상화

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프로그래밍 페러다임이란?

• 적절한 추상화의 윤곽을 따라 시스템을 어떤 식으로 나눌 것인지 결정하는 원칙과 방법의 집합

1-1. 프로시저 추상화와 데이터 추상화 비교하기

현대적 프로그래밍 언어의 특징

• “무엇을 해야 하는지(프로시저 추상화)”와 “무엇을 알아야 하는지(데이터 추상화)”라는 두 추상화 메커니즘을 제공
• 각 추상화를 기준으로 시스템을 나누는 방식이 프로그래밍 패러다임을 결정한다.

시스템을 분해하는 방법

• 프로시저 추상화를 중심으로 한 전통적 방식 → 기능 분해(알고리즘 분해)
• 데이터 추상화 중심 → 추상 데이터 타입(ADT)과 객체지향(클래스+다형성)

프로그래밍 언어의 관점에서 객체지향

• 데이터를 중심으로 ‘데이터 추상화’와 ‘프로시저 추상화’를 통합한 객체를 이용해 시스템을 분해하는 방법
• 이런 객체를 구현하기 위해 대부분의 객체지향 언어는 “클래스” 라는 도구를 지원한다.

❐ 2. 프로시저 추상화와 기능분해

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2-1. 메인 함수로서의 시스템

프로시저 추상화란?

• 반복적으로 실행되거나 거의 유사하게 실행되는 작업들을 하나의 장소에 모아놓음으로써
  로직을 재사용하고 중복을 방지할 수 있는 추상화 방법
• 내부의 상세 구현을 모르더라도 인터페이스만 알면 프로시저를 사용할 수 있음.
• 따라서 프로시저는 잠재적으로 정보은닉의 가능성을 제시하지만,
  이것만으로 효과적인 정보은닉체계를 구축하는데 한계가 있음.

하향식 접근법(Top-Down Approach)

• 시스템을 구성하는 가장 최상위 기능을 정의하고, 이 최상위 기능을 좀 더 작은 단계의 하위 기능으로 분해해 나가는 방법

• 전통적인 기능 분해는 하향식 접근을 따른다.
  1. 시스템의 최상위 기능을 한 문장으로 정의한다.
  2. 그 문장을 더 구체적인 하위 기능들로 계속 쪼갠다.
  3. 더 이상 쪼갤 수 없을 정도(프로그래밍 언어로 바로 구현 가능한 수준)까지 세분화한다.
• 각 단계에서:
  • 하위 기능은 상위 기능보다 더 구체적이고 덜 추상적이어야 한다.
  • 전체 구조는 트리로 표현할 수 있다,
    • 루트: 메인 함수(최상위 기능)
    • 자식 노드: 상위 기능을 구현하기 위한 절차 단계들

2-2. 급여관리 시스템

급여 계산을 위한 모든 절차

• 기능 분해의 결과
  • 최상위 기능을 수행하는 데 필요한 절차들을 실행되는 시간 순서에 따라 나열한 것.
• 기능 분해 방법에서는 기능을 중심으로 필요한 데이터를 결정한다.
  • 기능이 우선이고, 데이터는 기능을 뒤따른다.

기능 구현

• 직원의 급여를 계산한다.
  1. 사용자로부터 소득세율을 입력 받는다.
     • “세율을 입력하세요 : “ 라는 문장을 화면에 출력한다.
     • 키보드를 통해 세율을 입력 받는다.
  2. 지원의 급여를 계산한다.
     • 전역 변수(employees, basePays)에 저장된 직원의 기본급 정보를 얻는다.
     • 급여를 계산한다.
  3. 양시에 맞게 결과를 출력한다.

def main(name)
end

def getTaxRate()
    print("세율을 입력하세요.")
    return gets().chomp().to_f
end

def calculatePayFor(name, taxRate)
    index = $employees.index(name)
    basePay = $basePays[index]
    return basePay - (basePay * taxRate)
end

def describeResult(name, pay)
    return "이름: #{name}, 급여: #{pay}"
end

2-3. 하향식 기능 분해의 문제점

하나의 메인 함수라는 비현실적 아이디어

• 실제 시스템은 하나의 메인 함수로 구성되지 않음
• 시간이 지나면서 여러 동등한 수준의 기능들이 추가됨
• 새 기능 추가 시마다 메인 함수를 계속 수정해야 함 (메인함수의 빈번한 재설계)
• “실제 시스템에 정상(top)이란 존재하지 않는다” - 버트랜드 마이어

비즈니스 로직과 사용자 인터페이스의 결합

• 기능 분해는 처음부터 입력/출력 방식을 함께 고민하게 만듦
• “소득세율을 입력받아 급여를 계산한 후 결과를 화면에 출력”에는 비즈니스 로직과 UI 로직이 혼재
• 사용자 인터페이스는 자주 변경되지만, 비즈니스 로직은 상대적으로 안정적
• UI 변경이 비즈니스 로직까지 영향을 미치는 구조

성급하게 결정된 실행 순서

• 하향식 접근법은 “무엇(what)”이 아닌 “어떻게(how)”에 먼저 집중
• 시간적 제약(temporal constraint)을 강조 → 함수 실행 순서를 미리 결정
• 중요한 제어 구조 결정이 상위 함수에 집중되는 중앙집중 제어 스타일
• 기능을 추가하거나 변경하는 작업은 매번 기존에 결정된 함수의 제어구조를 변경하도록 만든다.
  • 해결법 : 논리적 제약(logical constraint)을 설계의 기준으로 삼기.

재사용성의 부재

• 하향식 설계와 관련된 모든 문제의 원인은 결합도다.
• 하위 함수는 항상 상위 함수가 강요하는 문맥에 종속적
• 재사용을 위해서는 일반성이 필요하지만, 하향식 분해의 하위 함수는 더 구체적
• 각 함수가 특정 문맥에 강하게 결합되어 다른 곳에서 사용 불가

데이터 변경으로 인한 파급효과

• 가장 심각한 문제: 어떤 데이터를 어떤 함수가 사용하는지 추적 불가능
• 데이터 변경 시 영향받는 모든 함수를 찾아 수정해야 함
  • 이것은 ‘의존성’, ‘결합도’, ‘테스트’의 문제
• 예제: 아르바이트 직원 타입 추가 시
  • $employees, $basePays 외에 $hourlys, $timeCards 추가 (데이터 수정)
  • calculatePay 함수 수정
  • sumOfBasePays 함수도 영향받지만 놓치기 쉬움 → 버그 발생!

2-4. 언제 하향식 분해가 유용한가?

결과적으로 하향식 분해는…

• 설계가 어느정도 안정화된 후에는 설계의 다양한 측면을 논리적으로 설명하고 문서화하기에 용이하기 때문
• 작은 프로그램과 개별 알고리즘을 위해서는 유용한 패더라임
• 그러나 실제로 동작하는 커다란 소프트웨어를 설계하는 데 적합한 방법은 아님.
• 이 방식으로 설계된 소프트웨어는 하나의 함수에 제어가 집중되기 때문에 확장이 어려움.

❐ 3. 모듈

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3-1. 정보 은닉과 모듈

정보은닉

• 시스템을 모듈 단위로 분해하기 위한 기본 원리
• 시스템에서 자주 변경되는 부분을 상대적으로 덜 변경되는 안정적인 인터페이스 뒤로 감춰라!

모듈

• 서브 프로그램이라기 보단, 책임의 할당
• 모듈화란 개별적인 모듈에 대한 작업이 시작되기 전에 정해져야 하는 설계 결정들을 포함한다.
• 모듈 분해란?
  • 감춰야 하는 비밀을 선택하고 비밀 주변에 안정적인 보호막을 설치하는 보존의 과정

모듈이 감춰야 하는 두 가지

• 복잡성 : 외부에 모듈을 추상화할 수 있는 간단한 인터페이스를 제공해서 모듈의 복잡도를 낮춰라.
• 변경 가능성 : 변경 가능한 설계 결정을 모듈 내부로 감춰라.

3-2. 모듈의 장점과 한계

장점

1. 모듈 내부의 변수가 변경되더라도 내부에만 영향을 미친다.
2. 비즈니스 로직과 사용자 인터페이스에 대한 관심사를 분리한다.
   • UI로직과 비즈니스 로직 분리
3. 전역 변수와 전역 함수를 제거함으로써 네임스페이스 오염을 방지한다.

단점

• 인스턴스의 개념을 제공하지 않는다. (추상화 레벨이 낮다)