3장 - 애플리케이션 설계 | 섹션20. 모듈, 섹션21. 공통 모듈

2024년도 시나공 필기 책 내용 정리

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섹션20. 모듈

 

1. 모듈(Module)의 개요

 

• 모듈화를 통해 분리된 시스템의 각 기능들로 서브루틴, 서브시스템, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등과 같은 의미로 사용됨
• 단독으로 컴파일이 가능하며 재사용 할 수 있음
• 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립됨을 의미하는 것으로, 모듈이 하나의 기능만을 수행하고 다른 모듈과의 과도한 상호작용을 배제함으로써 이루어짐
• 독립성이 높은 모듈일수록 모듈을 수정하더라도 다른 모듈들에게는 거의 영향을 미치지 않으며  오류가 발생해도 쉽게 발생해도 쉽게 발견하고 해결할 수 있음
• 모듈의 독립성은 결합도(Coupling)와 응집도(Cohesion)에 의해 측정되며 독립성을 높이려면 모듈의 결합도는 약하게, 응집도는 강하게, 모듈의 크기는 작게 만들어야 함

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2. 결합도(Coupling)

 

• 모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관 관계를 의미함
• 다양한 결합으로 모듈을 구성할 수 있으나 결합도가 약할수록 품질이 높고 강할수록 품질이 낮음
• 결합도가 강하면 시스템 구현 및 유지보수 작업이 어려움

결합도의 종류와 결합도의 정도(결합도 낮음 -> 결합도 강함)

자료 결합도

스탬프 결합도

제어 결합도

외부 결합도

공통 결합도

내용 결합도

자료 결합도 (Data Coupling)	모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성될 때의 결합도 어떤 모듈이 다른 모듈을 호출하면서 매개 변수나 인수로 데이터를 넘겨주고 호출 받은 모듈은 받은 데이터에 대한 처리 결과를 다시 돌려주는 방식 모듈 간의 내용을 전혀 알 필요가 없는 상태로서 한 모듈의 내용을 변경하더라도 다른 모듈에는 전혀 영향을 미치지 않는 가장 바람직한 결합도
스탬프(검인)결합도 (Stamp Coupling)	모듈 간의 인터페이스로 배열이나 레코드 등의 자료 구조가 전달될 때의 결합도 두 모듈이 동일한 자료 구조를 조회하는 경우의 결합도이며 자료 구조의 어떠한 변화 즉 포맷이나 구조의 변화는 그것을 조회하는 모든 모듈 및 변화되는 필드를 실제로 조회하지 않는 모듈에까지도 영향을 미치게 됨
제어 결합도 (Control Coupling)	어떤 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어 신호를 이용하여 통신하거나 제어 요소(Function Code, Switch, Tag, Flag)를 전달하는 결합도 한 모듈이 다른 모듈의 상세한 처리 절차를 알고 있어 이를 통제하는 경우나 처리 기능이 두 모듈에 분리되어 설계된 경우에 발생 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 내리는 권리 전도현상이 발생하게 된다
외부 결합도 (External Coupling)	어떤 모듈에서 선언한 데이터(변수)를 외부의 다른 모듈에서 참조할 때의 결합도 참조되는 데이터의 범위를 각 모듈에서 제한할 수 있음
공통(공유) 결합도 (Common Coupling)	공유되는 공통 데이터의 영역을 여러 모듈이 사용할 때의 결합도 공통 데이터의 내용을 조금만 변경하더라도 이를 사용하는 모든 모듈에 영향을 미치므로 독립성을 약하게 만듦
내용 결합도 (Content Coupling)	한 모듈이 다른 모듈의 내부 기능 및 그 내부 자료를 직접 참조하거나 수정할 때의 결합도 한 모듈에서 다른 모듈의 내부로 제어가 이동하는 경우에도 내용 결합도에 해당됨

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3. 응집도(Cohesion)

 

• 정보 은닉 개념을 확장한 것으로 명령어나 호출문 등 모듈의 내부 요소들이 서로 관련되어 있는 정도(모듈이 독립적인 기능으로 정의되어 있는 정도)를 의미
• 응집도가 강할수록 품질이 높고, 약할수록 품질이 낮음

응집도의 종류와 응집도의 정도(응집도 약함 -> 응집도 높음)

우연적 응집도

논리적 응집도

시간적 응집도

절차적 응집도

교환적 응집도

순차적 응집도

기능적 응집도

우연적 응집도 (Coincidental Cohesion)	모듈 내부의 각 구성 요소들이 서로 관련 없는 요소로만 구성된 경우의 응집도
논리적 응집도 (Logical Cohesion)	유사한 성격을 갖거나 특정 형태로 분류되는 처리 요소들로 하나의 모듈이 형성되는 경우의 응집도
시간적 응집도 (TemPoral Cohesion)	특정 시간에 처리되는 몇 개의 기능을 모아 하나의 모듈로 작성할 경우의 응집도
절차적 응집도 (Procedural Cohesion)	모듈이 다수의 관련 기능을 가질 때 모듈 안의 구성 요소들이 그 기능을 순차적으로 수행할 경우의 응집도
교환(통신)적 응집도 (Communication Cohesion)	동일한 입력과 출력을 사용하여 서로 다른 기능을 수행하는 구성 요소들이 모였을 경우의 응집도
순차적 응집도 (Sequential Cohesion)	모듈 내 하나의 활동으로부터 나온 출력 데이터를 그 다음 활동의 입력 데이터로 사용할 경우의 응집도
기능적 응집도 (Functional Cohesion)	모듈 내부의 모든 기능 요소들이 단일 문제와 연관되어 수행될 경우의 응집도

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4. 팬인(Fan-In) / 팬아웃(Fan-out)

 

• 팬인은 어떤 모듈을 제어(호출)하는 모듈의 수를 나타냄
• 팬아웃은 어떤 모듈에 의해 제어(호출)되는 모듈의 수를 나타냄
• 팬인과 팬아웃을 분석하여 시스템의 복잡도를 알 수 있음
• 팬인이 높다는 것은 재사용 측면에서 설계가 잘 되어있다고 볼 수 있으나, 단일 장애점이 발생할 수 있으므로 중점적인 관리 및 테스트가 필요함
• 팻아웃이 높은 경우 불필요하게 다른 모듈을 호출하고 있는지 검토하고 단순화 시킬 수 있는지 여부에 대한 검토가 필요함
• 시스템 복잡도를 최적화 하려면 팬인은 높게, 팬아웃은 낮게 설계해야함

*단일 장애점(단일 실패점) : 시스템의 구성요소 중 동작하지 않으면 전체 시스템이 중단되어 버리는 요소를 의미

 

N-S 차트(Nassi-Schneiderman Chart)

 

• 논리의 기술에 중점을 둔 도형을 이용한 표현 방법으로 박스 다이어그램,  Chapin Chart라고도 함
• 연속, 선택 및 다중선택, 반복 등의 제어 논리 구조를 표현
• GOTO나 화살표를 사용하지 않음
• 조건이 복합되어 있는 곳의 처리를 시각적으로 명확히 식별하는데 적합
• 선택과 반복 구조를 시각적으로 표현
• 이해하기 쉽고 코드 변환이 용이함
• 읽기는 쉽지만 작성하기가 어렵고 임의로 제어를 전이하는 것이 불가능함
• 총체적인 구조 표현과 인터페이스를 나타내기 어려움
• 단일 입구와 단일 출구로 표현

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섹션21. 공통모듈

 

1. 공통 묘듈의 개요

 

• 여러 프로그램에서 공통적으로 사용할 수 있는 모듈을 의미
• 자주 사용되는 계산식이나 매번 필요한 사용자 인증과 같은 기능들이 공통 모듈로 구성될 수 있음
• 모듈의 재사용성 확보와 중복 개발 회피를 위해 설계 과정에서 공통 부분을 식별하고 명세를 작성할 필요가 있음
• 공통 모듈을 구현할 때는 다른 개발자들이 해당 기능을 명확히 이해할 수 있도록 다음 명세 기법을 준수해야함

정확성(Correctness)	시스템 구현 시 해당 기능이 필요하다는 것을 알 수 있도록 정확히 작성
명확성(Clarity)	해당 기능을 이해할 때 중의적으로 해석되지 않도록 명확하게 작성
완전성(Completeness)	시스템 구현을 위해 필요한 모든 것을 기술
일관성(Consistency)	공통 기능들 간 상호 충돌이 발생하지 않도록 작성
추적성(Traceability)	기능에 대한 요구사항의 출처, 관련 시스템 등의 관계를 파악할 수 있도록 작성

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2. 재사용(Reuse)

 

• 비용과 개발 시간을 절약하기 위해 이미 개발된 기능들을 파악하고 재구성하여 새로운 시스템 또는 기능 개발에 사용하기 적합하도록 최적화 시키는 작업
• 재사용을 위해서는 누구나 이해할 수 있고 사용이 가능하도록 사용법을 공개해야함
• 재사용되는 대상은 외부 모듈과의 결합도는 낮고 응집도는 높아야 함

재사용 규모에 따른 분류

함수와 객체	클래스나 메소드 단위의 소스 코드를 재사용함
컴포넌트	독립적인 업무 또는 기능을 수행하는 실행 코드 기반으로 작성된 모듈 컴포넌트 자체에 대한 수정 없이 인터페이스를 통해 통신하는 방식으로 재사용
애플리케이션	공통된 기능들을 제공하는 애플리케이션을 공유하는 방식으로 재사용

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3. 효과적인 모듈 설계 방안

 

• 결합도는 줄이고 응집도는 높여서 모듈의 독립성과 재사용성을 높임
• 모듈의 제어 영역 안에서 그 모듈의 영향 영역을 유지 시킴
• 복잡도와 중복성을 줄이고 일관성을 유지 시킴
• 모듈의 기능은 예측이 가능해야 하며 지나치게 제한적이여서는 안됨
• 유지보수가 용이해야 함
• 모듈 크기는 시스템의 전반적인 기능과 구조를 이해하기 쉬운 크기로 분해
• 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 해야 함
• 인덱스 번호나 기능 코드들이 전반적인 처리 논리 구조에 예기치 못한 영향을 끼치지 않도록 모듈 인터페이스를 설계해야함
• 효과적인 제어를 위해 모듈 간의 계층적 관계를 정의하는 자료가 제시 되어야 함