Ⅰ. 소프트웨어 설계 : 애플리케이션 설계

1. 소프트웨어 아키텍처

소프트웨어 아키텍처
소프트웨어의 골격이 되는 기본 구조이자 소프트웨어를 구성하는 요소들 간의 관계를 표현하는 시스템의 구조 또는 구조체

 

소프트웨어 아키텍처 설계: 좋은 품질을 유지하며 사용자의 비기능적 요구사항으로 나타난 제약을 반영하고, 기능적 요구사항을 구현하는 방법을 찾는 해결 과정

 

소프트웨어 아키텍처 설계의 기본 원리

• 모듈화 : 소프트웨어의 성능을 향상하거나 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등이 용이하도록 시스템의 기능들을 모듈 단위로 나누는 것
• 추상화 : 문제의 전체적이고 포괄적인 개념 설계 후 차례로 세분화하여 구체화하는 과정 
  • 과정 추상화 : 전반적인 흐름만 파악
  • 데이터 추상화 : 데이터의 세부 사항을 정의하지 않고, 데이터 구조를 대표할 수 있는 표현으로 대체
  • 제어 추상화 : 이벤트 발생의 세부 사항을 정의하지 않고, 대표할 수 있는 표현으로 대체
• 단계적 분해 : 문제를 상위 중요 개념으로부터 하위의 개념으로 구체화시키는 하향식 설계 전략
• 정보 은닉 : 한 모듈에 포함된 정보들을 감추어 다른 모듈이 접근, 변경하지 못하게 하는 기법

소프트웨어 아키텍처의 설계 과정

소프트웨어 아키텍처의 설계 과정

 

2. 아키텍처 패턴

아키텍처 패턴
아키텍처를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제로 소프트웨어 시스템의 구조를 구성하기 위한 기본적인 윤곽 제시

 

아키텍처 패턴의 장점

• 개발 시간 단축
• 고품질의 소프트웨어 생산 가능
• 검증된 구조로 작업을 하기 때문에 안정적인 개발 가능
• 개발에 참여하지 않아도 유지보수가 쉬움

아키텍처 패턴의 종류

• 레이어 패턴
  시스템을 계층으로 구분하여 구성
  상위 계층은 하위 계층에 대한 서비스 제공자, 하위 계층은 상위 계층에 대한 클라이언트가 됨
  마주보는 두 계층 사이에만 상호작용이 이루어짐
  특정 계층만을 교체해 시스템 개선 가능
  대표적 레이어 패턴 : OSI 참조 모델
• 클라이언트-서버 패턴
  하나의 서버와 다수의 클라이언트로 구성
  서버는 클라이언트의 요청에 대비해 항상 대기 상태 유지
  클라이언트나 서버는 요청과 응답을 받기 위해 동기화되는 경우를 제외하고는 서로 독립적
• 파이프-필터 패턴
  데이터 스트림 절차의 각 단계를 필터 컴포넌트로 캡슐화하여 파이프를 통해 데이터를 전송하는 패턴
  필터 컴포넌트는 재사용성이 좋고, 추가가 쉬워 확장이 용이하며, 재배치를 통해 다양한 파이프라인 구축 가능
  데이터 변환, 버퍼링, 동기화 등에 주로 사용
  대표적 파이프-필터 패턴 : UNIX의 쉘(Shell)
  데이터 스트림 : 데이터가 송수신되거나 처리되는 일련의 연속적인 흐름
• 모델-뷰-컨트롤러 패턴(MVC 패턴)
  서브 시스템을 모델, 뷰, 컨트롤러의 3개 부분으로 구조화하는 패턴
  각 부분은 별도로 분리되어 있어 독립적인 개발 작업 수행 가능
  여러 개의 뷰를 만들 수 있으므로 한 개의 모델에 대해 여러 개의 뷰를 필요로 하는 대화형 애플리케이션에 적합 
  • 모델 : 서브 시스템의 핵심 기능과 데이터 보관
  • 뷰 : 사용자에게 정보 표시
  • 컨트롤러 : 사용자로부터 받은 입력 처리
• 마스터-슬레이브 패턴 : 마스터 컴포넌트에서 슬레이브 컴포넌트로 작업을 분할한 후 슬레이브 컴포넌트에서 처리된 결과물을 다시 돌려받는 방식으로 작업 수행
• 브로커 패턴 : 사용자가 원하는 서비스와 특성을 브로커 컴포넌트에 요청하면 브로커 컴포넌트가 요청에 맞는 컴포넌트를 연결
• 피어-투-피어 패턴 : 피어를 하나의 컴포넌트로 간주하여 각 피어가 클라이언트 또는 서버가 될 수 있는 패턴
• 이벤트-버스 패턴 : 소스가 특정 채널에 이벤트 메시지를 발행하면 해당 채널을 구독한 리스너들이 메시지를 받아 이벤트를 처리
• 블랙보드 패턴 : 모든 컴포넌트들이 공유 데이터 저장소와 블랙보드 컴포넌트에 접근이 가능해 검색을 통해 블랙보드에서 원하는 데이터를 찾을 수 있음
• 인터프리터 패턴 : 프로그램 코드의 각 라인을 수행하는 방법을 지정하고 기호마다 클래스를 갖도록 구성

 

3. 객체지향

객체지향
현실 세계의 개체(Entity)를 기계의 부품처럼 하나의 객체(Object)로 만들어 해당 객체를 조립해 작성할 수 있는 기법

 

객체지향의 특징

• 구조적 기법의 문제점을 해결하기 위해 사용
• 소프트웨어의 재사용 및 확장이 용이하여 고품질의 소프트웨어를 빠르게 개발할 수 있고, 유지보수가 쉬움
• 멀티미디어 및 데이터 병렬 처리 지원

객체지향의 구성 요소

• 객체 (Object)
  물리적으로 존재하거나 추상적으로 생각할 수 있는 것 중 자신의 속성을 가지고 있고, 다른 것과 식별 가능한 것
  데이터(객체가 가진 정보)와 함수(특정한 목적의 작업을 수행하기 위한 코드의 집합)로 구성됨
  객체의 특성
  • 독립적으로 식별 가능한 이름을 가짐
  • 객체가 가질 수 있는 조건인 상태(State)는 시간에 따라 변함
  • 객체 간의 상호 연관성에 의해 관계 형성
  • 객체가 반응할 수 있는 메시지의 집합을 행위하고 하며, 객체는 행위의 특징을 나타낼 수 있음
  • 일정한 기억 장소를 가지고 있음
• 클래스
  특정 객체를 생성하기 위해 변수와 메소드를 정의해 놓은 일종의 틀
  인스턴스 : 클래스에 속한 각각의 객체
  인스턴스화 : 클래스로부터 새로운 객체를 생성하는 행위
  슈퍼 클래스 : 특정 클래스의 상위(부모) 클래스
  서브 클래스 : 특정 클래스의 하위(자식) 클래스
• 캡슐화
  객체의 속성과 행위를 하나로 묶고, 실제 구현 내용 일부를 외부에 감추어 은닉하는 방법으로 핵심은 보안
  인터페이스가 단순해지고 객체 간의 결합도가 낮아지는 효과
• 상속
  이미 정의된 상위 클래스의 모든 속성과 연산을 하위 클래스가 물려받는 것
  객체와 클래스의 재사용을 높이는 개념
  다중 상속 : 한 개의 클래스가 두 개 이상의 상위 클래스로부터 상속받는 것으로 의도치 않은 영향을 미칠 수 있어 이를 허용하지 않는 프로그래밍 언어도 존재
• 다형성
  하나의 객체가 여러 타입을 가질 수 있는 것