모듈
모듈화를 통해 분리된 시스템의 각 기능, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등과 같은 의미로 사용
- 모듈은 단독으로 컴파일이 가능하며 재사용할 수 있다.
- 모듈의 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립됨을 의미, 모듈이 하나의 기능만 수행하고 다른 모듈과의 과도한 상호작용을 배제함으로 이뤄짐
- 독립성이 높은 모듈일수록 모듈을 수정하더라도 다른 모듈에게 거의 영향을 미치지 않으며, 오류가 발생해도 쉽게 발견하고 해결 가능
- 모듈의 독립성은 결합도와 응집도에 의해 측정, 독립성을 높이려면 모듈의 결합도는 약하게, 응집도는 강하게, 모듈의 크기는 작게 만들어야 함
결합도
모듈 간 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관 관계를 의미
- 다양한 결합으로 모듈을 구성할 수 있으나 결합도가 약할수록 품질이 높고, 강할수록 품질이 낮다.
- 결합도가 강하면 시스템 구현 및 유지보수 작업이 어려움
- 자료 -> 스탬프 -> 제어 -> 외부 -> 공통 -> 내용
(약한 결합도 <-> 강한 결합도)
자료 결합도
- 모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성
- 어떤 모듈이 다른 모듈을 호출하면서 매개 변수나 인수로 데이터를 넘겨주고, 호출 받은 모듈은 받은 데이터에 대한 처리 결과를 돌려주는 방식
스탬프 결합도
- 모듈 간의 인터페이스가 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 모듈 및 변화되는 필드를 실제로 조회하지 않는 모듈에까지도 영향을 미치게 된다.
제어 결합도
- 어떤 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어 신호를 이용하여 통신하거나 제어 요소를 전달하는 결합도
- 한 모듈이 다른 모듈의 상세한 처리 절차를 알고 있어 이를 통제하는 경우나 처리 기능이 두 모듈에 분리되어 설계된 경우
- 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 내리는 권리 전도현상이 발생하게 된다.
외부 결합도
- 어떤 모듈에서 선언한 데이터를 외부의 다른 모듈에서 참조할 떄의 결합도
- 참조되는 데이터의 범위를 각 모듈에서 제한할 수 있다.
공통 결합도
- 공유되는 공통 데이터 영역을 여러 모듈이 사용할 떄의 결합도
- 공통 데이터 영역의 내용을 조금만 변경하더라도 이를 사용하는 모든 모듈에 영향을 미치므로 모듈의 독립성을 약하게 만듦
내용 결합도
- 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 해당한다.
응집도
정보 은닉 개념을 확장한 것으로, 명령어나 호출문 등 모듈의 내부 요소들의 서로 관련되어 있는 정도, 즉 모듈이 독립적인 기능으로 정의되어 있는 정도를 의미한다.
- 다양한 기준으로 모듈을 구성할 수 있으나 응집도가 강할수록 품질이 높고, 약할수록 품질이 낮다.
- 기능적 -> 순차적 -> 교환적 -> 절차적 -> 시간적 -> 논리적 -> 우연적
(응집도 강함 <-> 응집도 약함)
기능적 응집도
- 모듈 내부의 모든 기능 요소들이 단일 문제와 연관되어 수행될 경우의 응집도
순차적 응집도
- 모듈 내 하나의 활도응로부터 나온 출력 데이터를 그 다음 활동의 입력 데이터로 사용할 경우의 응집도
교환 응집도
- 동일한 입력과 출력을 사용하여 서로 다른 기능을 수행하는 구성요소들이 모였을 경우의 응집도
절차적 응집도
- 모듈이 다수의 관련 기능을 가질 때 모듈 안의 구성 요소들이 그 기능을 순차적으로 수행할 경우의 응집도
시간적 응집도
- 특정 시간에 처리되는 몇 개의 기능을 모아 하나의 모듈로 작성할 경우의 응집도
논리적 응집도
- 유사한 성격을 갖거나 특정 형태로 분류되는 처리 요소들로 하나의 모듈이 형성되는 경우의 응집도
우연적 응집도
- 모듈 내부의 각 구성 요소들이 서로 관련 없는 요소로만 구성된 경우의 응집도
팬인(Fan-In)/팬아웃(Fan-Out)
- 팬인은 어떤 모듈을 호출하는 모듈의 수를 나타낸다
- 팬아웃은 어떤 모듈에 의해 호출되는 모듈의 수를 나타낸다
- 팬인과 팬아웃을 분석하여 시스템의 복잡도를 알 수 있다.
- 팬인이 높다는 것은 재사용 측면에서 설계가 잘 되어있다고 볼 수 있으나, 단일 장애점이 발생할 수 있으므로 중점적인 관리 및 테스트가 필요하다
- 팬아웃이 높은 경우 불필요하게 다른 모듈을 호출하고 있는지 검ㄴ토하고, 단순화시킬 수 있는지 여부에 대한 검토가 필요하다
- 시스템 복잡도를 최적화하려면 팬인은 높게, 팬아웃은 낮게 설계해야한다.
화살표가 나가면 팬아웃 화살표가 들어오면 팬인
공통 모듈
여러 프로그램에서 공통적으로 사용할 수 있는 모듈
- 자주 사용되는 계산식이나 매번 필요한 사용자 인증과 같은 기능들이 공통 모듈로 구성될 수 있다.
- 모듈의 재사용성 확보와 중복 개발 회피를 위해 설계 과정에서 공통 부분을 식별하고 명세를 작성할 필요가 있다.
- 공통 모듈을 구현할 떄는 다른 개발자들이 해당 기능을 명확히 이해할 수 있도록 다음의 명세 기법을 준수해야 한다.
| 종류 | 설명 |
|---|---|
| 정확성 | 시스템 구현 시 해당 기능이 필요하다는 것을 알 수 있도록 정확히 작성 |
| 명확성 | 해당 기능을 이해할 떄 중의적으로 해석되지 않도록 명확하게 작성 |
| 완전성 | 시스템 구현을 위해 필요한 모든 것을 기술 |
| 일관성 | 공통 기능들 간 상호 충돌이 발생하지 않도록 작성 |
| 추적성 | 기능에 대한 요구사항의 출처, 관련 시스템 등의 관계를 파악할 수 있도록 작성 |
재사용
비용과 시스템 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 공개해야한다.
- 재사용되는 대상은 외부 모듈과의 결합도는 낮고, 응집도는 높아야 한다.
- 함수와 객체는 클래스나 메소드 단위의 소스 코드를 재사용
- 컴포넌트는 자체에 대한 수정 없이 인터페이스를 통해 통신하는 방식으로 재사용
- 애플리케이션은 공통된 기능을 제공하는 애플리케이션을 공유하는 방식으로 재사용
효과적인 모듈 설계 방안
- 결합도는 줄이고 응집도는 높여 모듈의 독립성과 재사용성을 높임
- 모듈의 제어 영역 안에서 그 모듈의 영향 영역을 유지
- 복잡도와 중복성을 줄이고 일관성율 유지
- 모듈의 기능은 예측이 가능해야 하며 지나치게 제한적이어서는 안 된다
- 유지보수가 용이해야 한다
- 모듈 크기는 시스템의 전반적인 기능과 구조를 이해하기 쉬운 크기로 분해한다
- 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 한다
- 인덱스 번호나 기능 코드들이 전반적인 처리 논리 구조에 예기치 못한 영향을 끼치지 않도록 모듈 인터페이스를 설계해야 한다
- 효과적인 제어를 위해 모듈 간의 계층적 관계를 정의하는 자료가 제시되어야 한다.
