Chapter 6. 객체 지도
유일하게 변하지 않는 것은 모든 것이 변한다는 사실뿐이다.
-헤라클레이토스(Heraclitus of Ephesus)-
여행 중 다른 마을로 이동해야 하는데 길을 모른다고 가정해 보자. 이 경우 사람들은 다음의 두 가지 방법 중 하나를 이용해 길을 찾는다. 첫 번째 방법은 지나가는 사람에게 마을까지 가는 길을 직접 물어 보는 것이고, 두 번째 방법은 지도에 표시된 길을 따라가는 방법이다.
다른 사람에게 길을 물어보는 방법은 '기능적이고 해결책 지향적인 접근법'이다. 길을 가르쳐 주는 사람은 다른 마을까지 가는 경로를 단계별로 상세히 설명해야 한다. 사람들이 올바른 길을 알려주고 지시를 올바르게 따른다면 원하는 마을로 이동할 수 있을 것이다. 그러나 이 방법은 일반적이지도, 재사용 가능하지도 않다. 강이나 산과 같은 중요한 랜드마크가 없다면 경로를 설명하기 어려울 뿐만 아니라 설명만으로 경로를 찾기도 쉽지 않다.
이에 비해 지도는 실세계의 지형을 기반으로 만들어진 추상화된 모델이다. 지도에는 길을 찾는 데 필요한 풍부한 컨텍스트 정보가 함축돼 있다. 지도를 이용해 길을 찾는 방법은 길을 묻는 방법보다 쉽고 간단하다. 지도상에서 현재의 마을 위치와 가고자 하는 마을의 위치를 찾은 후 두 마을 사이에 나 있는 길을 따라 연결하기만 하면 된다. 길을 찾는 데 필요한 모든 정보가 지도 안에 포함돼 있기 때문에 산이나 강과 같은 특정한 랜드마크를 이용해 길을 설명할 필요가 없다.
길을 직접 알려주는 방법이 기능적이고 해결 방법 지향적인 접근법이라면 지도를 이용하는 방법은 '구조적이고 문제 지향적인 접근법'이다. 지도는 길을 찾는 데 필요한 구체적인 기능이 아니라 길을 찾을 수 있는 '구조'를 제공한다.
지도는 현재의 목적뿐만 아니라 다양한 목적을 위해 재사용될 수 있다. 즉, 지도는 범용적이다. 지도가 범용적인 이유는 지도를 사용하려는 사람들이 원하는 '기능'에 비해 지도에 표시된 '구조'가 더 안정적이기 때문이다. 앞에서 살펴본 것처럼 지도를 사용하는 사람들의 요구사항은 계속 바뀐다. 마을까지의 길을 찾을 수도 있고 기차역으로 이동하는 길을 찾을 수도 있다. 이처럼 기능에 대한 요구사항이 계속 변함에도 지도는 이 모든 요구사항을 수요할 수 있는데, 지도는 기능에 비해 상대적으로 잘 변하지 않는 안정적인 지형 정보를 기반으로 하고 있기 때문이다.
전통적인 소프트웨어 개발 방법은 변경이 빈번하게 발생하는 기능에 안정적인 구조를 종속시키는 길을 묻는 방법과 유사하다. 반면에 객체지향 개발 방법은 안정적인 구조에 변경이 빈번하게 발생하는 기능을 종속시키는 지도의 방법과 유사하다. 이것이 객체지향이 과거의 전통적인 방법보다 범용적이고, 재사용성이 높으며, 변경에 안정적인 이유다. 즉, 객체지향은 자주 변경되는 기능이 아니라 안정적인 구조를 기반으로 시스템을 구조화한다.
이번 장에서는 기능이 아니라 구조를 바탕으로 시스템을 분할하는 객체지향의 또 다른 측면에 관해 설명한다. 자주 변경되는 기능이 아니라 안정적인 구조를 기반으로 시스템을 분할하는 객체지향적인 접근법은 역할, 책임, 협력을 기반으로 시스템의 기능을 구현하는 책임-주도 설계의 본질을 이해하는 데도 도움이 될 것이다.
자주 변경되는 기능이 아니라 안정적인 구조를 따라 역할, 책임, 협력을 구성하라. 이것이 이번 장의 주제다.
1. 기능 설계 대 구조 설계
모든 소프트웨어 제품의 설계에는 두 가지 측면이 존재한다. 하나는 '기능' 측면의 설계이고, 다른 하나는 '구조' 측면의 설계다. 기능 측면의 설계는 제품이 사용자를 위해 무엇을 할 수 있는지에 초점을 맞춘다. 구조 측면의 설계는 제품의 형태가 어떠해야 하는지에 초점을 맞춘다. 설계의 가장 큰 도전은 기능과 구조라는 두 가지 측면을 함께 녹여 조화를 이루도록 만드는 것이다.
훌륭한 기능이 훌륭한 소프트웨어를 만드는 충분조건이라고 한다면 훌륭한 구조는 훌륭한 소프트웨어를 만들기 위한 필요조건이다. 성공적인 소프트웨어들이 지닌 공통적인 특징은 훌륭한 기능을 제공하는 동시에 사용자가 원하는 새로운 기능을 빠르고 안정적으로 추가할 수 있다는 것이다. 비록 최종 사용자들이 소프트웨어의 내부 구조를 볼 수는 없지만 깔끔하고 단순하며 유지보수하기 쉬운 설계는 사용자의 변하는 요구사항을 반영할 수 있도록 쉽게 확장 가능한 소프트웨어를 창조할 수 있는 기반이 된다.
개발자의 삶이 고단하면서 흥미로운 이유는 요구사항이 예측 불가능하게 변경되기 때문이다. 훌륭한 설계자는 사용자가 만족할 수 있는 훌륭한 기능을 제공하는 동시에 예측 불가능한 요구사항 변경에 유연하게 대처할 수 있는 안정적인 구조를 제공하는 능력을 갖춰야 한다.
객체 지도는 빠르게 변화하는 기능을 수용할 수 있는 자리를 제공한다. 객체 지도는 안정적이며 재사용 가능하면서도 범용적이다. 사람들에게 길을 묻지 마라. 객체를 이용해 지도를 만들어라. 기능은 지도에 표시된 길을 따라 자연스럽게 흘러갈 것이다.
2. 두 가지 재료: 기능과 구조
객체지향 세계를 구축하기 위해서는 사용자에게 제공할 '기능'과 기능을 담을 안정적인 '구조'라는 재료가 준비돼 있어야 한다. 기능은 사용자가 자신의 목표를 달성하기 위해 사용할 수 있는 시스템의 서비스다. 구조는 시스템의 기능을 구현하기 위한 기반으로, 기능 변경을 수용할 수 있도록 안정적이어야 한다.
이제 초점은 이 두 재료를 어디에서 구하느냐로 이동한다. 객체지향 개발에 관한 과거의 다양한 경험과 연구로부터 사람들은 기능과 구조를 표현하기 위해 일관되게 적용할 수 있는 두 가지 기법을 발견했다.
- 구조는 사용자나 이해관계자들이 도메인(domain)에 관해 생각하는 개념과 개념들 간의 관계로 표현된다.
- 기능은 사용자의 목표를 만족시키기 위해 책음을 수행하는 시스템의 행위로 표현한다.
일반적으로 기능을 수집하고 표현하기 위한 기법을 유스케이스 모델링이라고 하고 구조를 수집하고 표현하기 위한 기법을 도메인 모델링이라고 한다. 쉽게 예상할 수 있는 것처럼 두 가지 모델링 활동의 결과물을 각각 유스케이스와 도메인 모델링이라고 한다.
3. 안정적인 재료: 구조
도메인 모델
소프트웨어를 사용하는 사람들은 자신이 관심을 가지고 있는 특정한 분야의 문제를 해걀하기 위해 소프트웨어를 사용한다. 이처럼 사용자가 프로그램을 사용하는 대상 분야를 도메인이라고 한다.
도메인 모델에서 모델이란 대상을 단순화해서 표현한 것이다. 모델은 지식을 선택적으로 단순화하고 의식적으로 구조화한 형태다. 모델은 복잡성의 바다에서 길을 잃지 않고 중요한 문제에 집중할 수 있도록 필요한 지식만 재구성한 것이다. 즉, 대상을 추상화하고 단순화한 것이다.
도메인과 모델의 정의를 연결하면 도메인 모델을 쉽게 정의할 수 있다. 도메인 모델이란, 사용자가 프로그램을 사용하는 대상 영역에 관한 지식을 선택적으로 단순화하고 의식적으로 구조화한 형태다. 도메인 모델은 소프트웨어가 목적하는 영역 내의 개념과 개념 간의 관계, 다양한 규칙이나 제약 등을 주의 깊에 추상화한 것이다. 도메인 모델은 소프트웨어 개발과 관련된 이해관계자들이 도메인에 대해 생각하는 관점이다.
도메인 모델은 단순히 다이어그램이 아니다. 도메인 모델은 이해관계자들이 바라보는 멘탈 모델이다. 멘탈 모델이란 사람들이 자기 자신, 다른 사람, 환경 자신이 상호작용하는 사물들에 대해 갖는 모형이다. 사람들은 세상에 존재하는 현상을 이해하고 현상에 반응하기 위해 자신의 마음 속에 멘탈 모델을 구축한다. 소프트웨어 사용자들 역시 도메인에 존재하는 현상을 이해하고 현상에 반응하기 위해 도메인과 관련된 멘탈 모델을 형성한다.
사용자의 모델과 디자인 모델이 동일하다면 이상적이겠지만 사용자와 설계자는 직접적으로 상호작용할 수 없으며 단지 최종 제품인 시스템 그 자체를 통해서만 의사소통할 수 있다. 따라서 설계자는 디자인 모델을 기반으로 만든 시스템 이미지가 사용자 모델을 정확하게 반영하도록 노력해야 한다.
도메인 모델은 도메인에 대한 사용자 모델, 디자인 모델, 시스템 이미지를 포괄하도록 추상화한 소프트웨어 모델이다. 따라서 도메인 모델은 소프트웨어에 대한 멘탈 모델이다.
도메인의 모습을 담을 수 있는 객체지향
객체지향을 사용하면 사용자들이 이해하고 있는 도메인의 구조와 최대한 유사하게 코드를 구조화할 수 있다. 객체지향은 사람들이 만지고 느끼고 볼 수 있는 실체를 시스템 안의 객체로 재창조할 수 있게 해준다. 동적인 객체가 가진 복잡성을 극복하기 위해 정적인 타입을 이용해 세상을 단순화할 수 있으며 클래스라는 도구를 이용해 타입을 코드 안으로 옮길 수 있다. 객체지향 패러다임은 사용자의 관점, 설게자의 관점, 코드의 모습을 모두 유사한 형태로 유지할 수 있게 하는 유용한 사고 도구와 프로그래밍 기법을 제공한다.
결과적으로 객체지향을 이용하면 도메인에 대한 사용자 모델, 디자인 모델, 시스템 이미지 모두가 유사한 모습을 유지하도록 만드는 것이 가능하다. 객체지향의 이러한 특정을 연결완전성, 또는 표현적 차이라고 한다.
표현적 차이
소프트웨어 객체와 현실 객체 사이의 의미적 거리를 가리켜 표현적 차이 또는 의미적 차이라고 한다. 핵심은 은유를 통해 현실 객체와 소프트웨어 객체 사이의 차이를 최대한 줄이는 것이다.
그렇다면 우리가 은유를 통해 투영해야 하는 대상은 무엇인가? 그것은 바로 사용자가 도메인에 대해 생각하는 개념들이다. 즉, 소프트웨어 객체를 창조하기 위해 우리가 은유해야 하는 대상은 바로 도메인 모델이다.
따라서 소프트웨어 객체는 그 대상이 현실적인지, 현실적이지 않은지에 상관없이 도메인 모델을 통해 표현되는 도메인 객체들을 은유해야 한다. 이것이 도메인 모델이 중요한 이유다. 도메인 모델을 기반으로 설계하고 구현하는 것은 사용자가 도메인을 바라보는 관점을 그대로 코드에 반영할 수 있게 한다. 결과적으로 표현적 차이는 줄어들 것이며, 사용자의 멘탈 모델이 그대로 코드에 녹아 스며들게 될 것이다.
표현적 차이가 중요한 이유는 소프트웨어를 이해하고 수정하기 쉽게 만들어주기 때문이다. 코드의 구조가 도메인의 구조를 반영하기 때문에 도메인을 이해하면 코드를 이해하기가 훨씬 수월해진다. 도메인 속의 개념과 관게가 코드 속에 녹아 있기 때문에 도메인이 알려주는 길을 따라가면 코드 속에서 길을 잃지 않을 수 있다. 결국 도메인 모델은 코드 안에 존재하는 미로를 헤쳐나갈 수 있는 지도를 제공한다.
불안정한 기능을 담는 안정적인 도메인 모델
도메인 모델을 기반으로 코드를 작성하는 두 번째 이유는 도메인 모델이 제공하는 구조가 상대적으로 안정적이기 때문이다.
도메인 모델의 핵심은 사용자가 도메인을 바라보는 관점을 반영해 소프트웨어를 설계하고 구현하는 것이다. 도메인에 대한 사용자의 관점을 반영해야 하는 이유는 사용자들이 누구보다도 도메인의 '본질적인' 측면을 가장 잘 이해하고 있기 때문이다. 사용자들은 도메인을 구성하는 중요한 개념과 개념 간의 관계를 가장 잘 알고 잇는 사람들이다.
본질적이라는 것은 변경이 적고 비교적 그 특성이 오랜 시간 유지된다는 것을 의미한다. 소프트웨어 개발의 가장 큰 적은 변경이며 변경은 항상 발생한다는 사실을 기억하라. 사용자 모델에 포함된 개념과 규칙은 비교적 변경될 확률이 적기 때문에 사용자 모델을 기반으로 설계와 코드를 만들면 변경에 쉽게 대처할 수 있을 가능성이 크다.
결론적으로 안정적인 구조를 제공하는 도메인 모델을 기반으로 소프트웨어의 구조를 설계하면 변경에 유연하게 대응할 수 있는 탄력적인 소프트웨어를 만들 수 있다. 도메인 모델은 기능을 구현할 때 참조할 수 있는 궁극적인 지도다.
4. 불안정한 재료: 기능
유스케이스
기능적 요구사항이란 시스템이 사용자에게 제공해야 하는 기능의 목록을 정리한 것이다. 훌륭한 기능적 요구사항을 얻기 위해서는 목표를 가진 사용자와 사용자의 목표를 만족시키기 위해 일련의 절차를 수행하는 시스템 간의 '상호작용' 관점에서 시스템을 바라봐야 한다.
사용자는 자신의 목표를 달성하기 위해 시스템과의 상호작용을 시작한다. 사용자가 시스템에게 작업을 요청하면 시스템은 요청을 처리한 후 사용자에게 원하는 결과를 제공한다. 사용자와 시스템 사이의 상호작용은 사용자의 목표를 만족시키거나 에러 등의 이유로 상호작용을 더 이상 진행할 수 없을 때까지 계속된다.
이처럼 사용자들의 목표를 달성하기 위해 사용자와 시스템 간에 이뤄지는 상호작용의 흐름을 텍스트로 정리한 것을 유스케이스라고 한다.
유스케이스의 가치는 사용자들의 목표를 중심으로 시스템의 기능적인 요구사항들을 이야기 형식으로 묶을 수 있다는 점이다. 산발적으로 흩어져 있는 기능에 사용자 목표라는 문맥을 제공함으로써 각 기능이 유기적인 과네를 지닌 체계를 이룰 수 있게 한다.
유스케이스의 특성
첫째, 유스케이스는 사용자와 시스템 간의 상호작용을 보여주는 '텍스트' 다. 유스케이스는 다이어그램이 아니다. 중요한 것은 유스케이스 안에 포함돼 있는 상호작용의 흐름이다. 유스케이스의 핵심은 사용자와 시스템 간의 상호작용을 일련의 이야기 흐름으로 표현하는 것이다.
둘째, 유스케이스는 하나의 시나리오가 아니라 여러 시나리오들의 집합이다. 시나리오는 유스케이스를 통해 시스템을 사용하는 하나의 특정한 이야기 또는 경로다.
유스케이스는 하나의 시나리오가 아니라 사용자의 목표와 관련된 모든 시나리오의 집합이라는 사실을 알 수 있다. 시나리오는 유스케이스 인스턴스라고도 한다.
셋째, 유스케이스는 단순한 피처 목록과 다르다. 피처는 시스템이 수행해야하는 기능의 목록을 단순하게 나열한 것이다. 유스케이스의 강점은 유스케이스가 단순히 기능을 나열하는 것이 아니라 이야기를 통해 연관된 기능들을 함께 묶을 수 있다는 점이다.
넷째, 유스케이스는 사용자가 인터페이스와 관련된 세부 정보를 포함하지 말아야 한다. 유스케이스는 자주 변경되는 사용자 인터페이스 요소는 배제하고 사용자 관점에서 시스템의 행위에 초점을 맞춘다. 이처럼 사용자 인터페이스를 배제한 유스케이스 형식을 본절적인 유스케이스라고 한다.
다섯째, 유스케이스는 내부 설계와 관련된 정보를 포함하지 않는다. 유스케이스의 목적은 연관된 시스템의 기능을 이야기 형식으로 모으는 것이지 내부 설계를 설명하는 것이 아니다. 유스케이스에서 객체 설계로의 전환은 공학적인 규칙과 원칙을 기반으로 한 변환 작업이 아니라 경험과 상식의 의사소통을 기반으로 한 창조 작업이다.
유스케이스는 설계 기법도, 객체지향 기법도 아니다
유스케이스는 시스템의 내부 구조나 실행 메커니즘에 관한 어떤 정보도 제공하지 않는다. 유스케이스에는 단지 사용자가 시스템을 통해 무엇을 얻을 수 있고 어떻게 상호작용할 수 있느냐에 관한 정보만 기술된다.
유스케이스는 시스템이 외부에 제공되어야 하는 행위만 포함하기 때문에 유스케이스로부터 시스템의 내부 구조를 유추할 수 있는 방법은 존재하지 않는다. 사실 유스케이스는 객체지향과도 상관이 없다. 유스케이스는 단지 기능적 요구사항을 사용자의 목표라는 문맥을 중심으로 묶기 위한 정리 기법일 뿐이다.
5. 재료 합치기: 기능과 구조의 통합
도메인 모델, 유스케이스, 그리고 책임 - 주도 설계
도메인 모델은 안정적인 구조를 개념화하기 위해, 유스케이스는 불안정한 기능을 서술하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 도구다. 변경에 유연한 소프트웨어를 만들기 위해서는 유스케이스에 정리된 시스템의 기능을 도메인 모델을 기반으로 한 객체들의 책임으로 분배해야 한다.
객체지향 패러다임은 모든 것이 객체라는 사상에서 출발한다. 따라서 유스케이스에 명시된 기능을 구현하는 프로그래머는 시스템을 사용자로부터 전송된 메시지를 수행하기 위해 책임을 수행하는 거대한 자율적인 객체로 본다. 시스템은 사용자와 만나는 경계에서 사용자의 목표를 만족시키기 위해 사용자와의 협력에 참여하는 커다란 객체다.
시스템이라는 객체 안에는 더 작은 규모의 객체가 포함될 수 있다. 이제 시스템이 수행해야 하는 커다란 규모의 책임은 시스템 안에 살아가는 더 작은 크기의 객체들의 협력을 통해 구현될 수 있다.
유스케이스는 사용자에게 제공할 기능을 시스템의 책임으로 보게 함으로써 객체 간의 한정적인 구조에 책임을 분해할 수 있는 출발점을 제공한다. 도메인 모델은 기능을 수용하기 위해 은유할 수 있는 안정적인 구조를 제공한다. 책임-주도 설계는 유스케이스로부터 첫 번째 메시지와 사용자가 달성하려는 목표를, 도메인 모델로부터 기능을 수용할 수 있는 안정적인 구조를 제공받아 실제로 동작하는 객체들의 협력 공동체를 창조한다.
책임-주도 설계 방법은 시스템의 기능을 역할과 책임을 수행하는 객체들의 협력 관계로 바라보게 함으로써 두 가지 기본 재료인 유스케이스와 도메인 모델을 통합한다. 물론 책임-주도 설계를 위해 유스케이스와 도메인 모델이 반드시 필요한 것으 아니고 유스케이스와 도메인 모델이 책임-주도 설계에서만 사용되는 것은 아니다.
각 객체는 자신의 책임을 완수하는 데 필요한 정보나 서비스가 필요한 경우 이를 제공할 수 있는 다른 객체에게 책임을 요청한다. 따라서 시스템의 기능은 역할과 책임을 수행하는 객체들의 협력 관계를 통해 구현된다.
기능 변경을 흡수하는 안정적인 구조
앞에서 설명한 것처럼 도메인 모델을 기반으로 객체 구조를 설계하는 이유는 도메인 모델이 안정적이기 때문이다. 도메인 모델이 안정적인 이유는 도메인 모델을 구성하는 요소가 다음과 같은 특징을 띠기 때문이다.
- 도메인 모델을 구성하는 개념은 비즈니스가 없어지거나 완전히 개편되지 않는 한 안정적으로 유지된다.
- 도메인 모델을 구성하는 개념 간의 관계는 비즈니스 규칙을 기반으로 하기 때문에 비즈니스 정책이 크게 변경되지 않는 한 안정적으로 유지된다.
도메인 모델의 이같은 특징은 도메인 모델을 중심으로 객체 구조를 설계하고 유스케이스의 기능을 객체의 책임으로 분배하는 기본적인 객체지향 설계 방식의 유연함을 잘 보여 준다. 비즈니스 정책이나 규칙이 크게 변경되지 않는 한 시스템의 기능이 변경되더라도 객체 간의 관계는 일정하게 유지된다. 기능적인 요구사항이 변경될 경우 책임과 객체 간의 대응 관계만 수정될 뿐이다. 이것은 변경에 대한 파급효과를 최소화하고 요구사항 변경에 유연하게 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있게 한다.
안정적인 도메인 모델을 기반으로 시스템의 기능을 구현할 경우 시스템의 기능이 변경되더라도 비즈니스의 핵심 정책이나 규칙이 변경되지 않는 한 전체적인 구조가 한 번에 흔들리지는 않는다. 이것이 일반적으로 객체지향이 기능의 변경에 대해 좀 더 유연하게 대응할 수 있는 패러다임이라고 일컬어지는 이유다.
객체지향의 가장 큰 장점은 도메인을 모델링하기 위한 기법과 도메인을 프로그래밍하기 위해 사용하는 기법이 동일하다는 점이다. 따라서 도메인 모델링에서 사용한 객체와 개념을 프로그래밍 설계에서의 객체와 클래스로 매끄럽게 변환할 수 있다. 앞에서 객체지향의 이 같은 특성을 연결완전성이라고 설명했다.
객체지향이 강력한 이유는 연결완전성의 역방향 역시 성립한다는 것이다. 즉, 코드의 변경으로부터 도메인 모델의 변경 사항을 유추할 수 있다. 이것은 객체지향 이전의 대부분의 개발 방법이 대응하지 못하고 쉽게 무너졌던 영역이다. 객체지향에서는 도메인 모델과 코드 모두 동일한 모델링 패러다임을 공유하기 때문에 코드의 수정이 곧 모델의 수정이 된다. 이처럼 모델에서 코드로의 매끄러운 흐름을 의미하는 연결완전성과 반대로 코드에서 모델로의 매끄러운 흐름을 의미하는 것을 가역성(reversibility)이라고 한다.
안정적인 도메인 모델을 기반으로 시스템의 기능을 구현하라. 도메인 모델과 코드를 밀접하게 연관시키기 위해 노력하라. 그것이 유지보수하기 쉽고 유연한 객체지향 시스템을 만드는 첫걸음이 될 것이다.
