15장: 디자인 패턴과 프레임워크
디자인 패턴과 설계 재사용
소프트웨어 패턴
소프트웨어 설계에서 반복적으로 발생하는 문제에 대해 반복적으로 적용할 수 있는 해결 방법
설계를 재사용하는 것이 목적이다.
패턴이란
반복적으로 발생하는 문제와 해법의 쌍
이미 알려진 문제와 이에 대한 해법을 문서로 정리할 수 있으며, 이 지식을 다른 사람과 의사소통할 수 있다.
추상적인 원칙과 실제 코드 작성 사이의 간극을 메워주며 실질적인 코드 작성을 돕는다.
패턴은 실무에서 유용하게 사용해왔고 다른 실무 컨텍스트에서도 유용할 것으로 예상되는 아이디어라고 정의할 수도 있다.
패턴은 경험을 통해 축적된 실무 지식을 효과적으로 요약하고 전달하여 유연하고 품질 높은 소프트웨어 개발에 도움을 준다.
패턴의 범위에는 개발과 직접적인 연관성을 가진 설계, 구현을 비롯하여 프로젝트 일정 추정 방법, 요구사항 관리 방법 등 반복적인 규칙을 발견할 수 있는 모든 영역이 해당된다.
패턴 언어: 연관된 패턴들의 집합이 모여 하나의 언어를 구성하는 것. 패턴 생성 규칙, 같은 패턴 언어에 속한 다른 패턴과의 관계 및 협력 규칙 등을 포함한다. 패턴시스템과 유사한 의미이다.
패턴 분류
패턴의 범위나 적용 단계에 따라 패턴이 분류된다.
아키텍처 패턴
소프트웨어의 전체적인 구조 결정에 사용한다.
미리 정의된 서브시스템들을 제공하고, 각 서브시스템들의 책임을 정의하며, 서브시스템들 사이의 관계를 조직화하는 규칙과 가이드라인을 포함한다.
구체적인 소프트웨어 아키택처를 위한 템플릿을 제공한다.
디자인 패턴의 상위 개념이며 프로그래밍 언어나 패러다임에 독립적이다.
분석 패턴
도메인 내의 개념적인 문제를 해결을 목적으로 하며 업무 모델링 시에 발견되는 공통적인 구조를 표현하는 개념들의 집합이다.
단 하나의 도메인에 대해서만 적절할 수도 있고 여러 도메인에 걸쳐 적용할 수도 있다.
디자인 패턴
특정 정황 내에서 일반적인 설계 문제를 해결하며, 협력하는 컴포넌트들 사이에서 반복적으로 발생하는 구조를 서술한다.
중간 규모의 패턴으로, 특정한 설계 문제를 해결하는 것을 목적으로 하며, 프로그래밍 언어나 프로그래밍 패러다임에 독립적이다.
이디엄
특정 프로그래밍 언어에만 국한된 하위 레벨 패턴으로, 주어진 언어의 기능을 사용해 컴포넌트, 혹은 컴포넌트 간의 특정 측면을 구현하는 방법을 서술한다.
특정 언어의 이디엄은 다른 언어에서 무용지물인 경우가 존재한다. 예를 들어 C++에서 자신을 참조하는 객체의 개수가 없을 경우 스스로 삭제하는 Count Pointer 이디엄은 GC 기능을 가진 자바 언어에서는 전혀 유용하지 않다.
패턴 & 책임 주도 설계
패턴은 반복적으로 발생하는 문제에 대해 공통으로 사용할 수 있는 역할, 책임, 협력의 템플릿이다.
특정한 상황에 적용 가능한 패턴을 잘 알고 있다면 책임 주도 설계의 절차를 하나하나 따르지 않고도 시스템 안에 구현할 객체들의 역할과 책임, 협력 관계를 빠르고 손쉽게 구성할 수 있다.
패턴의 구성 요소는 클래스가 아니라
역할과 책임이다. 역할은 동일한 오퍼레이션에 대해 응답할 수 있는 책임의 집합을 암시하므로 하나의 객체가 여러 역할을 수행할 수도 있다*.*디자인 패턴을 따른다는 것은 특정 구현 방식을 강제하는 것이 아니라 역할, 책임, 협력의 관점에서 유사성을 공유한다는 것이다.
캡슐화
각 디자인 패턴은 특정한 변경을 캡슐화하기 위한 독자적인 방법을 정의하고 있다.
디자인 패턴에서 어떤 변경을 캡슐화하는지와 캡슐화 하기 위해 사용되는 방법을 이해하는 것이 중요하다.
예를 들어 전략 패턴에서는 알고리즘의 변경을 캡슐화하기 위해 객체 합성을 이용한다. Movie 클래스 내에 DiscountPolicy를 합성으로 두고, 실제로는 이 인터페이스를 구현한 클래스들을 사용하는 것이다.
템플릿 메서드 패턴에서는 변경을 캡슐화하기 위해 상속을 이용한다. 변경하지 않는 부분은 부모 클래스에 두고 변경이 발생하는 부분은 자식 클래스가 구현할 수 있도록 분리한다. Movie 클래스 내에서 구체적으로 가격을 계산하는 로직은 calculateDiscountAmount라는 추상 메서드를 두고 이를 자식 클래스에서 구현해 사용한다.
데코레이터 패턴에서는 객체의 행동을 결합하기 위해 객체 합성을 사용한다. 선택 가능한 옵션의 개수와 순서에 대한 변경을 캡슐화할 수 있다.
패턴의 목적
패턴이 제시하는 구조를 맹목적으로 따르거나 패턴이 필요하지 않은 상태에서 적용한다면, 불필요하게 복잡하고 난해하며 유지보수하기 어려운 시스템을 만들게 된다.
컨텍스트의 적절성을 파악하여 패턴을 현재 상황에 맞게 수정해 사용해야 한다.
패턴은 출발점이다. 현재 코드를 제대로 파악하여 패턴을 지향하거나 패턴을 목표로 리팩토링하며 적용해야 한다.
프레임워크와 코드 재사용
프레임워크란 추상 클래스나 인터페이스를 정의하고 인스턴스 사이의 상호작용을 통해 시스템 전체 혹은 일부를 구현해 놓은 재사용 가능한 설계이다.
설계와 코드를 함께 재사용하는 것이 목적이다.
프레임워크는 애플리케이션의 아키텍처를 구현 코드의 형태로 제공하므로, 이를 요구사항에 맞게 커스터마이징하면 쉽고 빠르게 시스템을 구현할 수 있다.
프레임워크는 클래스와 객체들의 분할, 전체 구조, 클래스와 객체들 간의 상호작용, 객체와 클래스 조합 방법, 제어 흐름에 대해 미리 정의해두므로 애플리케이션 구현 시 애플리케이션에 종속된 부분에 대해서만 설계하면 된다.
프레임워크는 변하는 부분과 변하지 않는 부분을 서로 다른주기로 배포할 수 있도록 별도의 패키지로 세분화해야 한다.
이 때 세부 사항을 구현한 패키지는 항상 상위 정책을 구현한 패키지에 의존해야 한다.
프레임워크는 여러 애플리케이션 간 일관성 있는 협력을 구현하고 코드를 재사용할 수 있도록 한다.
요구사항이 빠르게 진화하는 코드에서 의존성 역전 원리가 적절하게 지켜지지 않고 있다면 그곳에는 변경을 적절하게 수용할 수 없는 하향식의 절차적인 코드가 존재할 수밖에 없다.
프레임워크를 사용할 경우 전체적인 협력 흐름은 프레임워크가 가지며, 애플리케이션에 속하는 서브클래스의 메서드를 호출하게 된다. 이 때 개별 애플리케이션에서 프레임워크로 제어 흐름의 주체가 이동하는 것을 Inversion of Control(제어의 역전) 이라고 부른다.
프레임워크에서 애플리케이션에 따라 달라질 수 있는 동작은 비워두며 이를 **훅(hook)**이라고 부른다. 사용자에 의해 정의된 훅은 제어 역전 원리에 따라 프레임워크에서 필요한 시점에 호출된다.
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