[정보처리기사] 서버프로그램 구현

모듈화

• 모듈화(Modularity)는 소프트웨어의 성능 향상, 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등이 용이하도록 시스템의 기능들을 모듈 단위로 나누는 것을 의미한다.
• 모듈화는 모듈 간 결합도의 최소화와 모듈 내 요소들의 응집도 최대화를 하는 것이 목표이다.

추상화

• 추상화(Abstraction)는 문제의 전체적이고 포괄적인 개념을 설계한 후 차례로 세분화하여 구체화시켜 나가는 것이다.
• 추상화의 유형
  과정 추상화: 자세한 수행 과정을 정의하지 않고, 전반적인 흐름만 파악할 수 있게 설계하는 방법.
  자료 추상화: 데이터의 세부적인 속성이나 용도를 정의하지 않고, 데이터 구조를 대표할 수 있는 표현으로 대체하는 방법.
  제어 추상화: 이벤트 발생의 정확한 절차나 방법을 정의하지 않고, 대표할 수 있는 표현으로 대체하는 방법

정보 은닉

• 정보 은직(Inforamtion Hiding)은 한 모듈 내부에 포함된 절차와 자료들의 정보가 감추어져 다른 모듈이 접근하거나 변경하지 못하도록 하는 기법이다.
• 정보 은닉을 통해 모듈을 독립적으로 수행할 수 있다.
• 하나의 모듈이 변경되더라도 다른 모듈에 영향을 주지 않으므로 수정, 시험, 유지보수가 용이하다.

협약에 의한 설계

• 협약에 의한 설계는 컴포넌트를 설계할 떄 클래스에 대한 여러 가정을 공유할 수 있도록 명세한 것이다.
• 컴포넌트에 대한 정확한 인터페이스를 명세한다.
• 명세에 포함될 조건
  선행 조건: 오퍼레이션이 호출되기 전에 참이 되어야 할 조건
  결과 조건: 오퍼레이션이 수행된 후 만족되어야 할 조건
  불변 조건: 오퍼레이션이 실행되는 동안 항상 만족 되어야 할 조건

파이프 - 필터 패턴

• 파이프 - 필터 패턴(Pipe - Filter Pattern)은 데이터 스트림 절차의 각 단계를 필터로 캡슐화하여 파이프를 통해 전송하는 패턴이다.
• 앞 시스템의 처리 결과물을 파이프를 통해 전달받아 처리한 후 그 결과물을 다시 파이프를 통해 다음 시스템으로 넘겨주는 패턴을 반복한다.
• 데이터 변환, 버퍼링, 동기화 등에 주로 사용된다.
• 대표적으로 UNIX의 쉘이 있다.

기타 패턴

• 마스터-슬레이브 패턴
  슬레이브 컴포넌트에서 처리된 결과물을 다시 돌려받는 방식으로 작업을 수행하는 패턴이다.
  ex) 장애 허용 시스템, 병렬 컴퓨팅 시스템

• 브로커 패턴
  사용자가 원하는 서비스와 특성을 브로커 컴포넌트에 요청하면 브로커 컴포넌트가 요청에 맞는 컴포넌트와 사용자를 연결해주는 패턴이다.
  ex) 분산 환경 시스템

• 피어-투-피어 패턴
  피어라 불리는 하나의 컴포넌트가 클라이언트가 될 수도, 서버가 될 수도 있는 패턴이다.
  ex) 파일 공유 네트워크

• 이벤트-버스 패턴
  소스가 특정 채널에 이벤트 메시지를 발행하면, 해당 채널을 구독한 리스너들이 메시지를 받아 이벤트를 처리하는 패턴이다.
  ex) 알림 서비스

• 블랙보드 패턴
  모든 컴포넌트들이 공유 데이터 저장소와 블랙보드 컴포넌트에 접근이 가능한 패턴이다.
  ex) 음성 인식, 차량 식별, 신호 해석

• 인터프리터 패턴
  프로그램 코드의 각 라인을 수행하는 방법을 지정하고, 기호마다 클래스를 갖도록 구성된 패턴이다.
  ex) 번역기, 컴파일러, 인터프리터

클래스

• 클래스는 공통된 속성과 연산을 갖는 객체의 집합이다.
• 각각의 객체들이 갖는 속성과 연산을 정의하고 있는 틀이다.
• 클래스에 속한 각각의 객체를 인스턴스라고 한다.

메시지

• 메시지는 객체들 간의 상호작용에 사용되는 수단으로, 객체의 동작이나 연산을 일으키는 외부의 요구 사항이다.
• 메시지를 받은 객체는 대응하는 연산을 수행하여 예상된 결과를 반환한다.

캡슐화

• 캡슐화(Encapsulation)는 외부에서 접근을 제한하기 위해 인터페이스를 제외한 세부 내용을 은닉하는 것이다.
• 캡슐화된 객체는 외부 모듈의 변경으로 인한 파급 효과가 적다.
• 객체들 간에 메시지를 주고받을 때 상대 객체의 세부 내용은 알 필요가 없으므로 인터페이스가 단순해지고, 객체 간의 결합도가 낮아진다.

객체지향 분석

• 객체지향 분석(OOA; Object Oriented Analisys)은 사용자의 요구사항과 관련된 객체, 속성, 연산, 관계 등을 정의하여 모델링하는 작업이다.
• 개발을 위한 업무를 객체와 속성, 클래스와 멤버, 전체와 부분 등으로 나누어서 분석한다.
• 클래스를 식별하는 것이 객체지향 분석의 주요 목적이다.

객체지향 분석의 방법론

• Rumbaugh(럼바우)방법: 분석 활동을 객체 모델, 동적 모델, 기능 모델로 나누어 수행함.
• Booch(부치) 방법: 미시적 개발 프로세스와 거시적 개발 프로세스를 모두 사용하며, 클래스와 객체들을 분석 및 식별하고 클래스의 속성과 연산을 정의함.
• Jacobson 방법: 유스케이스를 강조ㅓ하여 사용함.
• Coad와 Yourdon 방법: E-R 다이어그램을 사용하여 객체의 행위를 모델링하며, 객체 식별, 구조 식별, 주제 정의, 속성과 인스턴스 연결 정의, 연산과 메시지 연결 정의 등의 과정으로 구성함.
• Wirfs-Brock 방법: 분석과 설계 간의 구분이 없고, 고객 명세서를 평가해서 설계 작업까지 연속적으로 수행함.

럼바우의 분석 기법

• 럼바우의 분석 기법은 모든 소프트웨어 구성 요소를 그래픽 표기법을 이용하여 모델링하는 기법이다.
• 객체 모델링 기법이라고도 한다.
• 분석활동은 "객체 모델링 -> 동적 모델링 -> 기능적 모델링" 순으로 이루어진다.
  1. 객체 모델링: 정보 모델링이라고도 하며, 시스템에서 요구되는 객체를 찾아내어 속성과 연산 식별 및 객체들 간의 관계를 규정하여 객체 다이어그램으로 표시하는 모델링.
  2. 동적 모델링: 상태 다이어그램을 이용하여 시간의 흐름에 따른 객체들 간의 제어 흐름, 상호 작용, 동작 순서 등의 동적인 행위를 표현하는 모델링.
  3. 기능 모델링: 자료 흐름도를 이용하여 다수의 프로세스들 간의 자료 흐름을 중심으로 처리 과정을 표현한 모델링.

객체지향 설계 원칙(SOLID 원칙)

• 단일 책임 원칙(SRP): 객체는 단 하나의 책임만 가져야 한다는 원칙
• 개방-폐쇄 원칙(OCP): 기존의 코드를 변경하지 않고 기능을 추가할 수 있도록 설계해야 한다는 원칙
• 리스코프 치환 원칙(LSP): 자식 클래스는 최소한 부모 클래스의 기능은 수행할 수 있어야 한다는 원칙
• 인터페이스 분리 원칙(ISP): 자신이 사용하지 않는 인터페이스와 의존 관계를 맺거나 영향을 받지 않아야 한다는 원칙
• 의존 역전 원칙(DIP): 의존 관계 성립 시 추상성이 높은 클래스와 의존 관계를 맺어야 한다는 원칙

모듈

• 모듈은 모듈화를 통해 분리된 시스템의 각 기능으로, 서브루틴, 서브시스템, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등을 의미한다.
• 모듈의 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립됨을 의미한다.
• 하나 또는 몇 개의 논리적인 기능을 수행하기 위한 명령어들의 집합이라고도 할 수 있다.
• 모듈의 독립성은 결합도와 응집도에 의해 측정된다.

결합도

• 결합도는 모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관 관계이다.
• 결합도가 약할수록 품질이 높고, 강할수록 품질이 낮다.
• 결합도의 종류와 강도

결합도 강함	<-----------	-------------	-------------	------------->	결합도 약함
내용 결합도	공통 결합도	외부 결합도	제어 결합도	스탬프 결합도	자료 결합도

결합도의 종류

내용 결합도(Content Coupling)
한 모듈이 다른 모듈의 내부 ㅁ기능 및 그 내부 자료를 직접 참조하거나 수정할 때의 결합도이다.

공통 결합도(Common Coupling)

• 공유되는 공통 데이터 영역을 여러 모듈이 사용할 때의 결합도이다.
• 파라미터가 아닌 모듈 밖에 선언된 전역 변수를 사용하여 전역 변수를 갱신하는 방식으로 상호작용하는 때의 결합도이다.

외부 결합도(External Coupling)
어떤 모듈에서 선언한 데이터를 외부의 다른 모듈에서 참조할 때의 결합도이다.

제어 결합도(Control Coupling)

• 어떤 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어 신호나 제어 요소를 전달하는 결합도이다.
• 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 내리는 권리 전도 현상이 발생하게 된다.

스탬프(검인) 결합도(Stemp Coupling)
모듈 간의 인터페이스로 배열이나 레코드 등의 자료구조가 전달될 때의 결합도이다.

자료 결합도(Data Coupling)
모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성될 때의 결합도이다.

응집도

• 응집도는 모듈의 내부 요소들이 서로 관련되어 있는 정도이다.
• 응집도가 강할수록 품질이 높고 약할수록 품질이 낮다.
• 응집도의 종류와 강도

응집도 강함	<-----------	-------------	-------------	---------------	------------->	응집도 약함
기능적 응집도	순차적 응집도	교환적 응집도	절차적 응집도	시간적 응집도	논리적 응집도	우연적 응집도

응집도의 종류

기능적 응집도(Functional Cohesion)
모듈 내부의 모든 기능 요소들이 단일 문제와 연관되어 수행될 경우의 응집도이다.

순차적 응집도(Sequential Cohesion)
모듈 내 하나의 활동으로부터 나온 출력 데이터를 그 다음 활동의 입력 데이터로 사용할 경우의 응집도이다.

교환(통신)적 응집도(Communication Cohesion)
동일한 입력과 출력을 사용하여 서로 다른 기능을 수행하는 구성 요소들이 모였을 경우의 응집도이다.

절차적 응집도(Procedural Cohesion)
모듈이 다수의 관련 기능을 가질 때 모듈 안의 구성 요소들이 그 기능을 순차적으로 수행할 경우의 응집도이다.

시간적 응집도(Temporal Cohesion)
특정 시간에 처리되는 몇 개의 기능을 모아 하나의 모듈로 작성할 경우의 응집도이다.

논리적 응집도(Logical Cohesion)
유사한 성격을 갖거나 특정 형태로 분류되는 처리 요소들로 하나의 모듈이 형성되는 경우의 응집도이다.

우연적 응집도(Concidental Cohesion)
모듈 내부의 각 구성 요소들이 서로 관련 없는 요소로만 구성된 경우의 응집도이다.

팬인 / 팬아웃

• 팬인은 어떤 모듈을 제어하는 모듈의 수이다.
• 팬아웃은 어떤 모듈에 의해 제어되는 모듈의 수를 의미한다.

N-S 차트

• N-S 차트는 논리의 기술에 중점을 두고 도형을 이용해 표현하는 방법이다.
• GOTO나 화살표를 사용하지 않는다.
• 연속, 선택 및 다중 선택, 반복의 3가지 제어 논리 구조로 표현한다.
• 조건이 복합되어 있는 곳의 처리를 시각적으로 명확히 식별하는 데 적합하다.

IPC

• IPC(Inter-Process Communication)는 모듈 간 통신 방식을 구현하기 위해 사용되는 대표적인 프로그래밍 인터페이스 집합이다.
• 복수의 프로세스를 수행하며 이뤄지는 프로세스 간 통신까지 구현이 가능하다.
• IPC의 대표 메소드 5가지
  1. 공유 메모리
  2. 소켓
  3. 세마포어
  4. 파이프와 네임드 파이프
  5. 메시지 큐잉

테스트 케이스

• 테스트 케이스는 구현된 소프트웨어가 사용자의 요구사항을 정확하게 준수했는지를 확인하기 위한 테스트 항목에 대한 명세서이다.
• ISO/IEC/IEEE 29119-3 표준에 따른 테스트 케이스의 구성 요소
  • 식별자: 항목 식별자, 일련번호
  • 테스트 항목: 테스트 대상
  • 입력 명세: 테스트 데이터 또는 테스트 조건
  • 출력 명세: 테스트 케이스 수행 시 예상되는 출력 결과
  • 환경 설정: 필요한 하드웨어나 소프트웨어의 환경
  • 특수 절차 요구: 테스트 케이스 수행 시 특별히 요구되는 절차
  • 의존성 기술: 테스트 케이스 간의 의존성

재사용

• 재사용은 이미 개발된 기능들을 새로운 시스템이나 기능 개발에 사용하기 적합하도록 최적화하는 작업이다.
• 새로 개발하는데 필요한 비용과 시간을 절약할 수 있다.
• 누구나 이해할 수 있고 사용이 가능하도록 사용법을 공개해야 한다.
• 재사용 규모에 따른 분류
  함수와 객체: 클래스나 메소드 단위의 소스 코드를 재사용함
  컴포넌트: 컴포넌트 자체에 대한 수정 없이 인터페이스를 통해 통신하는 방식으로 재사용함
  애플리케이션: 공통된 기능들을 제공하는 애플리케이션을 공유하는 방식으로 재사용함

코드의 종류

순차 코드
자료의 발생 순서, 크기 순서 등 일정 기준에 따라서 최초의 자료부터 차례로 일련번호를 부여하는 방법으로, 순서 코드 또는 일련번호 코드라고도 한다.
ex) 1, 2, 3, 4, ...

블록 코드
코드화 대상 항목 중에서 공통성이 있는 것끼리 블록으로 구분하고, 각 블록 내에서 일련번호를 부여하는 방법으로, 구분 코드라고도 한다.
ex) 1001 ~ 1100 : 총무부, 1101 ~ 1200 : 영업부

10진 코드
코드화 대상 항목을 0 ~ 9까지 10진 분할하고, 다시 그 각각에 대하여 10진 분할하는 방법을 필요한 만큼 반복하는 방법으로, 도서 분류식 코드라고도 한다.
ex) 1000: 공학, 1100: 소프트웨어공학, 1110: 소프트웨어 설계

그룹 분류 코드
코드화 대상 항목을 일정 기준에 따라 대분류, 중분류, 소분류 등으로 구분하고, 각 그룹 안에서 일련번호를 부여하는 방법이다.
ex) 1-01-001: 본사-총무부-인사계, 2-01-001: 지사-총무부-인사계

연상 코드
코드화 대상 항목의 명칭이나 약호와 관계있는 숫자나 문자, 기호를 이용하여 코드를 부여하는 방법이다.
ex) TV-40: 40인치, L-15-220: 15W 220V의 램프

표의 숫자 코드
코드화 대상 항목의 성질, 즉 길이, 넓이, 부피, 지름, 높이 등의 물리적 수치를 그대로 코드에 적용시키는 방법으로, 유효 숫자 코드라고도 한다.
ex) 120-720-1500: 두께 x 폭 x 길이가 120x720x1500인 강판

합성 코드
필요한 기능을 하나의 코드로 수행하기 어려운 경우 2개 이상의 코드를 조합하여 만드는 방법이다.
ex) 연상 코드 + 순차 코드
KE-711: 대한항곡 711기, AC-253: 에어캐나다 253기