정보처리기사 - 서버 프로그램 구현 #73~75

73. 객체지향(Object-Oriented)

73.1 객체지향(Object-Oriented)

소프트웨어의 각 요소들을 객체(Object)로 만든 후, 객체들을 조립해서 소프트웨어를 개발하는 기법

• 구조적 기법의 문제점으로 인한 소프트웨어 위기의 해결책으로 채택되어 사용되고 있음
• 소프트웨어의 재사용 및 확장이 용이하여 고품질의 소프트웨어를 빠르게 개발할 수 있고 유지보수가 쉬움
• 객체지향의 구성 요소
  • 객체(Object)
  • 클래스(Class)
  • 메시지(Message)
• 객체지향의 특징
  • 캡슐화(Encapsulation)
  • 상속(Inheritance)
  • 다형성(Polymorphism)
  • 연관성(Relationship)

73.2 객체(Object)

데이터와 이를 처리하기 위한 함수를 묶어 놓은 소프트웨어 모듈

종류	내용
데이터	객체가 가지고 있는 정보로, 속성이나 상태, 분류 등
함수	- 객체가 수행하는 기능으로 객체가 갖는 데이터를 처리하는 알고리즘 - 객체의 상태를 참조하거나 변경하는 수단

73.3 클래스(Class)

공통된 속성과 연산을 갖는 객체의 집합

• 각각의 객체들이 갖는 속성과 연산을 정의하고 있는 틀
• 클래스에 속한 각각의 객체를 인스턴스(Instance)라고 함

73.4 메시지(Message)

객체들 간의 상호작용에 사용되는 수단으로, 객체의 동작이나 연산을 일으키는 외부의 요구 사항

• 메시지를 받은 객체는 대응하는 연산을 수행하여 예상된 결과를 반환

73.5 캡슐화(Encapsulation)

외부에서의 접근을 제한하기 위해 인터페이스를 제외한 세부 내용을 은닉하는 것

• 캡슐화된 객체는 외부 모듈의 변경으로 인한 파급 효과가 적음
• 객체들 간에 메시지를 주고받을 때 상대 객체의 세부 내용은 알 필요가 없으므로 인터페이스가 단순해지고, 객체 간의 결합도가 낮아짐

73.6 상속(Inheritance)

상위 클래스의 모든 속성과 연산을 하위 클래스가 물려받는 것

• 하위 클래스는 물려받은 속성과 연산을 다시 정의하지 않아도 즉시 자신의 속성으로 사용할 수 있음
• 하위 클래스는 상속받은 속성과 연산 외에 새로운 속성과 연산을 첨가하여 사용할 수 있음

73.7 다형성(Polymorphism)

하나의 메시지에 대해 각각의 객체가 가지고 있는 고유한 방법으로 응답할 수 있는 능력

• 객체들은 동일한 메소드명을 사용하며 같은 의미의 응답을 함
• 예) '+' 연산자의 경우 숫자 클래스에서는 덧셈, 문자 클래스에서는 문자열의 연결 기능으로 사용됨

73.8 연관성(Relationship)

두 개 이상의 객체들이 상호 참조하는 관계를 의미

• 연관성의 종류

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74. 객체지향 분석 및 설계

74.1 객체지향 분석(OOA; Object Oriented Analysis)

사용자의 요구사항과 관련된 객체, 속성, 연산, 관계 등을 정의하여 모델링하는 작업

• 개발을 위한 업무를 객체와 속성, 클래스와 멤버, 전체와 부분 등으로 나누어서 분석
• 클래스를 식별하는 것이 객체지향 분석의 주요 목적

74.2 객체지향 분석의 방법론

종류	내용
Rumbaugh(럼바우) 방법	분석 활동을 객체 모델, 동적 모델, 기능 모델로 나누어 수행
Booch(부치) 방법	- 미시적(Micro) 개발 프로세스와 거시적(Macro) 개발 프로세스를 모두 사용 - 클래스와 객체들을 분석 및 식별하고 클래스의 속성과 연산을 정의
Jacobson 방법	유스케이스(Use Case)를 강조하여 사용
Coad와 Yourdon 방법	- E-R 다이어그램을 사용하여 객체의 행위를 모델링 - 객체 식별, 구조 식별, 주제 정의, 속성과 인스턴스 연결 정의, 연산과 메시지 연결 정의 등의 과정으로 구성
Wirfs-Brock 방법	분석과 설계 간의 구분이 없고, 고객 명세서를 평가해서 설계 작업까지 연속적으로 수행

74.3 럼바우(Rumbaugh)의 분석 기법

모든 소프트웨어 구성 요소를 그래픽 표기법을 이용하여 모델링하는 기법

• 객체 모델링 기법(OMT, Object-Modeling Technique)이라고도 함
• 분석 활동은 '객체 모델링→동적 모델링→기능 모델링' 순으로 이루어짐

종류	내용
객체 모델링 (Object Modeling, Information Modeling)	정보 모델링(Information Modeling) 이라고도 하며, 시스템에서 요구되는 객체를 찾아내어 속성과 연산 식별 및 객체들 간의 관계를 규정하여 객체 다이어그램으로 표시하는 것
동적 모델링 (Dynamic Modeling)	상태 다이어그램을 이용하여 시간의 흐름에 따른 객체들 간의 제어 흐름, 상호 작용, 동작 순서 등의 동적인 행위를 표현하는 모델링
기능 모델링 (Functional Modeling)	자료 흐름도(DFD)를 이용하여 다수의 프로세서들 간의 자료 흐름을 중심으로 처리 과정을 표현한 모델링

74.4 객체지향 설계 원칙

변경이나 확장에 유연한 시스템을 설계하기 위해 지켜져야 할 원칙

• SRP, OCP, LSP, ISP, DIP의 다섯 가지 원칙의 앞 글자를 따 SOLID 원칙이라고 부름

종류	내용
단일 책임 원칙 (SRP, Single Responsibility Principle)	객체는 단 하나의 책임만 가져야 한다는 원칙
개방-폐쇄 원칙 (OCP, Open-Close Principle)	기존의 코드를 변경하지 않고 기능을 추가할 수 있도록 설계해야 한다는 원칙
리스코프 치환 원칙 (LSP, Liskov Subsitution Principle)	자식 클래스는 최소한 부모 클래스의 기능은 수행할 수 있어야 한다는 원칙
인터페이스 분리 원칙 (ISP, Interface Segregation Principle)	자신이 사용하지 않는 인터페이스와 의존 관계를 맺거나 영향을 받지 않아야 한다는 원칙
의존 역전 원칙 (DIP, Dependency Inversion Principle)	의존 관계 성립 시 추상성이 높은 클래스와 의존 관계를 맺어야 한다는 원칙

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75. 모듈

75.1 모듈(Module)

모듈화를 통해 분리된 시스템의 각 기능으로, 서브루틴, 서브시스템, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등을 의미

• 모듈의 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립됨을 의미

• 모듈의 독립성은 결합도(Coupling)와 응집도(Cohesion)에 의해 측정
• 모듈화(Modularity) : 소프트웨어의 성능을 향상시키거나 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등을 위해 시스템의 기능들을 모듈 단위로 분해하는 것

• 모듈의 독립성 : 모듈이 다른 모듈과의 과도한 상호작용을 배제하고 하나의 기능만을 수행함으로써 이루어지며, 독립성을 높이려면 모듈의 결합도는 약하게, 응집도는 강하게, 모듈의 크기는 작게 만들어야 함

75.2 결합도(Coupling)

모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관 관계

• 결합도가 약할수록 품질이 높고, 강할수록 품질이 낮음
• 결합도의 종류와 강도

75.3 결합도의 종류

종류	내용
내용 결합도 (Content Coupling)	한 모듈이 다른 모듈의 내부 기능 및 그 내부 자료를 직접 참조하거나 수정할 때의 결합도
공통 결합도 (Common Coupling, 공유 결합도)	- 공유되는 공통 데이터 영역을 여러 모듈이 사용할 때의 결합도 - 파라미터가 아닌 모듈 밖에 선언된 전역 변수를 사용하여 전역 변수를 갱신하는 방식으로 상호작용하는 때의 결합도
외부 결합도 (External Coupling)	어떤 모듈에서 선언한 데이터(변수)를 외부의 다른 모듈에서 참조할 때의 결합도
제어 결합도 (Control Coupling)	- 어떤 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어 신호나 제어 요소를 전달하는 결합도 - 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 내리는 권리 전도 현상이 발생하게 됨
스탬프 결합도 (Stamp Coupling, 검인 결합도)	모듈 간의 인터페이스로 배열이나 레코드 등의 자료 구조가 전달될 때의 결합도
자료 결합도 (Data Coupling)	모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성될 때의 결합도

75.4 응집도(Cohesion)

모듈의 내부 요소들이 서로 관련되어 있는 정도

• 응집도가 강할수록 품질이 높고, 약할수록 품질이 낮음
• 응집도의 종류와 강도

75.5 응집도의 종류

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

75.6 팬인(Fan-In)/팬아웃(Fan-Out)

팬인은 어떤 모듈을 제어하는 모듈의 수, 팬아웃은 어떤 모듈에 의해 제어되는 모듈의 수를 의미

• 팬인이 높다는 것은 재사용 측면에서 설계가 잘 되어있다고 볼 수 있음
• 팬인이 높은 경우 단일 장애점이 발생할 수 있으므로 중점적인 관리 및 테스트가 필요
• 단일 장애점(SPOF, Single Point Of Failure, 단일 실패점) : 시스템의 구성 요소 중 동작하지 않으면 전체 시스템이 중단되어 버리는 요소를 의미

75.6.1 예제

• 다음의 시스템 구조도에서 각 모듈의 팬인과 팬아웃은?

모듈	팬인
A	0
B·C·D·E·G	1
F·H·I	2

모듈	팬아웃
H·I	0
C·E·F·G	1
B·D	2
A	3

75.7 N-S 차트(Nassi-Schneiderman Chart)

논리의 기술에 중점을 두고 도형을 이용해 표현하는 방법

• 박스 다이어그램, Chapin Chart라고도 함
• GOTO나 화살표를 사용하지 않음
• 연속, 선택 및 다중 선택, 반복의 3가지 제어 논리 구조로 표현
• 조건이 복합되어 있는 곳의 처리를 시각적으로 명확히 식별하는 데 적합