UML과 UP 기반 객체지향적 개발 환경하에서의 디자인 패턴의 활용 천혜성 이현우 김영일 김종철 고석하 comets2000@hanmail.net donjamon72@nate.com misoh001@hanmail.net jjong9999@hanmail.net shkoh@cbnu.ac.kr 충북대학교 경영정보학과 043) 272-4034 283
목차 I. 연구의 배경 및 목적 II. 관련연구 UML UP QFD 디자인 패턴 III. 연구수행방법 UP 적용 방법 디자인 패턴의 재구성 디자인 패턴을 적용한 분석 및 설계 (3) IV. 연구수행결과(3) V. 결론 및 향후 연구과제(2) VI. 참고문헌(3) 284 284
1. 연구의 배경 I. 연구의 배경 및 목적 다양한 기능과 요구사항으로 소프트웨어의 규모가 점점 더 대 형화되고 복잡화 되어감. 프로젝트의 시간과 비용을 절감하고 효율적인 프로젝트의 수 행이 중요한 이슈로 대두 됨. 이런 현상에 대해 최근에는 객체지향개념을 도입한 다양한 방 법론과 모델링 언어의 지원이 필요함. 2. 연구의 목적 실증자료로 품질기능전개 소프트웨어 개발사례를 바탕으로 UML과 UP 개발 프로세스를 적용하여 시스템 구축에 필수적 인 분석과 최적화된 설계 산출물을 제공하고자 한다. 시스템 분석과 설계 과정에서 디자인 패턴을 적절하고 효율적 으로 수행 할 수 있도록 산재해 있는 패턴들을 유형과 종류에 따라 파악하고 이를 통합하여 각각의 패턴들이 가지고 있는 특성에 맞게 분류하고 재정리하고자 한다. 285 285
II. 관련연구 - UML 1. UML (Unified Modeling Language) 다른 많은 우수한 방법론을 통합하여 객체지향 분석과 설계 분야 에서 표준을 위한 기초를 제공. 시스템 개발과정에서 객체지향 시스템의 결과물을 명세화하고 시각화하고 문서화하기 위하여 사용되는 모델링 언어 UML 다이어그램과 View 시스템의 다양한 관점을 제공하는 9개의 다이어그램 Class Use case Activity Sequence Collaboration Object State Chart Component Deployment Diagram 4 in 1 View를제공 Design Implementation Deployment Process Use case View 286 286
2. UP (Unified Process) II. 관련연구 - UP UP는 객체지향 시스템을 개발하기 위한 개발 프로세스이며 UML 을 기반으로 하고 반복적이고 점진적으로 수행한다. 프로세스 디시플린 인셉션 일레버레이션 컨스트럭션 트랜지션 UP의 4단계 Inception Elaboration Construction Transition 비즈니스 모델링 요구사항 분석과 설계 구현 테스트 배치 작업흐름들 형상관리 관리 환경 반복적인 수행 287 287
II. 관련연구 - QFD 3. 품질기능전개 (Quality Function Deployment) 고객의 의견을 듣고 그들이 원하는 것이 무엇인지 알아내어 어떻 게 하면 한정된 자원을 가지고 고객의 요구를 충족시킬 수 있는 지 를 결정해주는 합리적인 시스템을 만들어내는 방법상의 도구 HOQ (House of Quality) VOC 고객요구사항 Correlations Matrix Engineering Characteristics EC 고객요구사항을 충족시키기 위한 기술 Voice Of Customer Relationships Matrix Planning Matrix Technical Matrix 288 288
II. 관련연구 디자인 패턴 4. 디자인 패턴 (Design Pattern) 디자인 패턴은 반복적으로 발견하게 되는 설계 문제에 대한 반복적인 솔루션이 다. 소프트웨어 개발 영역에서 일정한 작업을 수행하는 방법을 설명하는 규칙의 집합이다. 다양한 디자인 패턴 카테고리 Gamma et al.(1995)의 Design Patterns - Creational Structural Behavioral Patterns (3가지) Mark Grand(1998)의 Patterns in Java - Fundamental Creational Partitioning Structural Behavioral GRASP Concurrency GUI Design Organizational Coding Coding Optimization Code Robustness Testing Patterns (12가지) Steve Metsker(2002)는 "Design Patterns JavaTM Workbook - Interface Responsibility Construction Operation Expansion Patterns (5가지) Paul Evitts(2000)의 "A UML Pattern Language" - Domain Product Component Patterns (3가지) Schmidt et al.(2000)의 Pattern-Oriented Software Architecture - Service Access and Configuration Patterns Event Handling Patterns Synchronization Patterns Concurrency Patterns (4가지) 289 289
II. 관련연구 디자인 패턴 Name Fundamental Design Patterns Creational Patterns Partitioning Patterns Structural Patterns Behavioral Patterns Concurrency Patterns GUI Design Patterns Organizational Coding Patterns Cording Optimization Patterns Code Robustness Patterns Testing Patterns Domain Patterns Product Patterns Component Patterns Service Access and Configuration Patterns Event Handling Patterns Synchronization Patterns GRASP Patterns 가장 기초적이고 중요한 패턴 인스턴티에이션 프로세스를 추상화하며. 객체들을 생성 조합하는 방법이나 표현하는 방법에 있어 시스템을 독립적으로 만드는데 도움을 주는 패턴 객체들을 생성하는 방법에 있어 안내를 제공하는 패턴 다중 클래스로부터 복잡한 actor들과 개념을 분할하는 방법에 대한 안내를 제공하는 패턴 클래스들과 객체들이 더 큰 구조형태를 구성하기 위한 방법을 제공하는 패턴 다른 형태(type)의 객체들이 서로 통신하기 위해 조직될 수 있는 공통의 방법들을 제공하는 패턴 객체들 간에 알고리즘과 책임 할당과 관련되어 있으며 객체들 또는 클래스들의 패턴을 정의하는 것뿐만 아 니라 그들 간의 통신과 관련된 안내를 제공하는 패턴 (클래스 객체들을) 조직하고 관리(처리)하고 행동(behavior)을 조합(결합)하는 방법을 제공하는 패턴 동시성 제어에 필요하며 공유된 자원과 조작(가동)순서에 관한 안내를 제공하는 패턴 컴포넌트 서브시스템 어플리케이션에 대한 다양한 형태의 동시 구조와 디자인 이슈를 표현하는 패턴 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 디자인에 대한 방향을 제공하는 패턴 읽기 쉽고(read) 유지보수를 더 쉽게 하기 위한 코드를 조직화시키는 방법을 제공하는 패턴. 컴파일러의 자동 최적화가 할 수 없는 것을 프로그램의 수행능력을 향상시키는 방법을 제공하는 패턴 코드를 더 강건하게 만드는 방법을 제공하는 패턴 소프트웨어를 테스팅하는 여러 방법들을 제공하는 패턴 도메인은 패턴 언어의 가장 높은 수준을 제공 프로덕트는 패턴에 대한 두 번째 단계의 아키텍처의 를을 제공 소프트웨어 배치에 연관된 모델링 문제들을 다루는 방법을 제공하는 패턴 stand-alone과 네트웍 시스템에서 서비스와 컴포넌트에 접속하고 구성하기 위한 효율적인 APIs를 설계하 는패턴 네트워크 시스템에 있는 프로세스 이벤트들을 받고 촉발시키고 신속히 처리하는 방법을 제공. 병행시스템에서 locking 을 단순화 하는 패턴 Description 일반적인 분류 범주가 아니며 일반적인 분류 기준과도 상관이 없음 290 290
II. 관련연구 디자인 패턴 패턴명 Abstract Factory Pattern Adapter Pattern Builder Pattern Bridge Pattern Composite Pattern Command Pattern Chain of Responsibility Pattern Decorator Pattern Factory Method Pattern Facade Pattern Flyweight Pattern Iterator Pattern 설명 구체적인 클래스를 지정하지 않고 관련성을 갖는 객체들의 집합을 생성하거나 서로 독립적인 객체들의 집합을 생성할 수 있는 인터페이스를 제공한다. 클래스의 인터페이스를 다른 필요한 클래스의 인터페이스에 맞게 변환해 준다. Adapter는 서로 호환성이 없는 인터 페이스들도 서로 작동할 수 있도록 만든다. 복합 객체의 생성 과정과 표현 방법을 분리함으로써 동일한 생성 공정이 서로 다른 표현을 만들 수 있게 한다. 기능의 클래스 계층과 구현의 클래스 계층을 분리하는 것. 두 개로 클래스 계층을 나눠두면 각각의 클래스 계층을 독 립적으로 확장할 수 있다. 부분-전체 계층을 나타내기 위해 복합 객체를 트리 구조로 만든다. Composite 패턴은 클라이언트가 개별적 객체와 복합 객체 모두를 동일하게 다루도록 한다. 요청을 객체로 캡슐화함으로써 서로 다른 요청으로 클라이언트를 파라미터화하고 요청을 저장하거나 기록을 남겨서 오퍼레이션의 취소도 가능하게 한다. 요청을 처리할 수 있는 기회를 하나 이상의 객체에서 부여함으로써 요청하는 객체와 처리하는 객체 사이의 결합도를 없애려는 것이다. 요청을 해결할 객체를 만날 때까지 객체 고리를 따라서 요청을 전달한다. 객체의 동적으로 책임을 추가할 수 있게 한다. 이 패턴은 기능의 유연한 확장을 위해 상속 대신 사용할 수 있는 방법이 다. 중심이되는객체에장식과같은부가적인기능을하나씩입혀서좀더목적에어울리는객체를만들수있다. 객체를 생성하는 인터페이스를 정의하지만 인스턴스를 만들 클래스의 결정은 서브클래스가 한다. 이 패턴에서는 클 래스의 인스턴스를 만드는 시점을 서브클래스로 한다. 서브시스템에 있는 인터페이스 집합에 대해서 하나의 통합된 인터페이스를 제공한다. 이 패턴은 서브시스템을 좀 더 사용하기 편하게 하기 위해서 높은 수준의 인터페이스를 제공한다. 작은 크기의 객체들이 여러 개 있는 경우 객체를 효과적으로 사용하는 방법으로 객체를 공유하게 한다. 내부 표현 방법을 노출하지 않고 복합 객체의 원소를 순차적으로 접근할 수 있는 방법을 제공한다. 가장 간단하고 빈 번하게 사용되는 패턴 중에 하나이다. Interpreter Pattern Mediator Pattern 언어에 따라서 문법에 대한 표현을 정의한다. 또 언어의 문장을 해석하기 위해 정의한 표현에 기반하여 분석기를 정의 한다. 수많은 패턴들이 존재하고 계속적으로 만들어지고 있다. 객체들 간의 상호작용을 객체로 캡슐화한다. Mediator 패턴은 객체들 간의 참조 관계를 객체에서 분리함으로써 상호 작용만을 독립적으로 다양하게 확대할 수 있다. 291 291
III. 연구수행방법 1. UP 적용 방법 - 본 논문은 UP 개발 프로세스의 인셉션과 일레버레이션 단계에서 연구가 수행. - UP는 분석 및 설계와 구현단계에서는 객체지향 프로그래밍을 위해 특화된 인조물을 생성할 것을 권장. - 이러한 인조물들 생성에 필요한 것이 UML과 디자인 패턴. 인조물 도메인 모델 쓰임새 모델 비젼 보충적 명세서 용어 풀이 설계 모델 소프트웨어 아키텍쳐 문서 자료 프로세스 디시플린 비즈니스 모델링 요구사항 분석과 설계 구현 테스트 배치 작업흐름들 형상관리 관리 환경 인셉션 일레버레이션 컨스트럭션 반복적인 수행 트랜지션 292 292
III. 연구수행방법 인조물의 반복적이고 점진적인 수행 타임박싱내에서 UML과 디자인 패턴을 반복적이고 점진적으로 수행 적용함으로써 검증되고 최적화된 산출물을 도출 쓰임새 모델 보충적 명세서 도메인 모델 Time Boxing 설계모델 아키텍쳐 문서 시작 구현모델 293 293
분석과정에서의 UML 적용 III. 연구수행방법 UP의 반복적인 수행과정에서 도출된 분석과정에서의 UML 산출물 294
2. 디자인 패턴의 재구성 III. 연구수행방법 - 앞서 조사된 패턴 카테고리만 18개이며 패턴의 종류도 100여 개 이상. - 패턴은 계속해서 생겨나고 있으며 조사되지 않은 것을 합하면 1000여 개 이상 될 것으로 추정. - 방대하고 다양한 분류체계와 패턴들을 프로젝트 수행 과정에서 보다 쉽고 효율적으로 적용할 수 있는 가이드라인을 모색. 적용대상 Operation의 종류 UML과의 관계 객체지향 및 프로그램 개념/기법 목적 유형과 특성을 파악하여 통합하고 재구성 295 295
III. 연구수행방법 디자인 패턴의 재구성 수행과정 - 제시된 서적과 논문들에서 저자가 사용한 용어와 대표적인 패턴 서적 등에서 빈번하게 사용된 용어의 Glossary를 중심으로 재구성. 패턴의 정의 및 의도 활용성 파악 패턴의 목적 파악 재사용성 확장성 제어용이 Operation의 종류 Creational Behavior Structural UML과의 관계 객체지향 및 프로그래밍 개념/기법 패턴의 적용대상 본질 설명 적용 다형성 상속 위임 클래스 객체 296 296
III. 연구수행방법 재구성된 패턴의 예 Iteratior 패턴 - 내부 표현 방법을 노출하지 않고 복합객체에 상관없이 원소를 순차적으로 접근할 수 있는 방법을 제공. Iterator는 객체의 구성형태와 관련 객체와 효과적인 구조를 대상. UML과의 관계는 Iterator 패턴의 기본구조가 UML 다이어그램의 구조와 큰 변형없이 그대로 적용될 수 있는 정형적인 구조이다. Iterator의 구조는 모두 동일한 인터페이스를 이용하여 접근할 수 있는 다형성을 이용한다. 이는 복합객체의 형태가 변경이 되어도 수정할 필요 없이 새로운 클래스(Concreate)를 추가 함으로써 서로 간의 커플링을 최소화한다. UML로 표현된 Iterator 패턴 디자인 패턴의 적용결과 패턴명 Iterator 다범주 (클래스) 범위 (적용대상) 단일범주 (객체) Operation 종류 Behavioral Partitioning UML 과의 관계 정형적 객체지향 및 프로그래밍 개념/기법 다형성 목적 Decoupling 297 297
III. 연구수행방법 재구성된 패턴의 예 Facade 패턴 - 서브시스템을 합성하는 다수의 객체들의 인터페이스 집합에 대해 일관된 하나의 인터페이스 를 제공할 수 있게 한다. Facade는 서브시스템을 사용하기 쉽게 하기 위한 포괄적이고 높은 수준의 인터페이스를 정의. Facade는 객체 호출의 종속관계를 최소화하는 구조와 관련 객체와 효과적인 구조를 대상. 정형적으로 표현된 디자인 패턴의 구조는 없으며 단지 일관된 하나의 인터페이스를 이용. 적용과정에서 상황 맞게 변형이 될 수 있음. 디자인 패턴의 적용결과 일관된 하나의 인터페이스를 제공 패턴명 Iterator 다범주 (클래스) 범위 (적용대상) 단일범주 (객체) Operation 종류 Behavioral Partitioning UML 과의 관계 정형적 객체지향 및 프로그래밍 개념/기법 다형성 목적 Decoupling 298 Facade Behavioral Partitioning 비정형적 - 종속관계 감소 제어용이 298
III. 연구수행방법 디자인 패턴의 적용한 분석 및 설계 Customer 1..* 1..* QualityAppraisal 0..* 평가한다 개념도 문제정의 집합체의 종류와 상관없이 내부 표 현 방법을 노출하지 않고 무엇인가 많이 모여있는(복합 객체) 것 중에 서 원소를 순차적으로 접근할 수 있 는 방법을 모색 1 Product 재구성표 패턴명 범위 (적용대상) 다 범주 (클래 스) 단일 범주 (객체 ) Operation 종류 UML 과 의 관계 객체지향 및 프로그래밍 개념/기법 목적 Command Behavioral 정형적 다형성 위임 재사용 Iterator Behavior al Partitioning 정형적 위임 Decoupling Proxy Structural 비정형적 - 구체적 적용 Iterator 패턴의 적용 299 299
IV. 연구수행결과 디 자 인 패 턴 의 재 구 성 표 Prototype Proxy Singleton Interpreter Memento Observer Strategy Command AbstractFactory Builder FactoryMethod Bridge Composite Adapter ( ) ( ) ( ) Operation Creational Structural Structural Creational Behavioral Behavioral Behavioral Behavioral Behavioral Creational Creational Creational Structural Partitioning Structural Partitioning Structural Partitioning UML / - - (Protection) - Decoupling Decoupling Decoupling Decoupling Decoupling Decorator Structural Partitioning Facade Structural Partitioning - Flyweight Behavioral Partitioning Iterator Behavioral Partitioning Decoupling Chain Of Responsibility Behavioral Responsible Mediator Behavioral Decoupling State TemplateMethod Visitor Behavioral Behavioral Behavioral Decoupling Decoupling 300 300
IV. 연구수행결과 디자인 패턴을 적용하여 도출한 품질기능전개 전체 클래스 다이어그램 Custom er QualityModel 이 - 계층관계를 규정한다 - 간의 VOC Estim ationitem 1..* 1 1 1..* 1..* +leftendofreply + rightendo fr eply 1..* 0..* 0..* Qua lity A p p ra is a l PriorityAppraisal 0..* 1..* 의 ^ 결과를 이용한다 _ 이 +AHP() 1..* 벤치마킹은 하나지만 기획품질값이 여러개 나올수 있다. 평가한다 1 1 BenchMarking +maxvalue + 품질평가평균값내기() + 우선순위평가평균값내기() + 기획품질값설정하기() 1 1 1..* FirstDeployment + 인과관계 Item 0..* 1 이 - 포함된다 - 에 0..* QFD * 관리하다 1 Administrator 1 2..* 1 이 - 대 상 이 다 - 의 Product EC ECM a trix 301 301
V. 결론 및 향후 연구과제 결론 UP 개발 프로세스를 통해 점진적이고 반복적인 작업으로 최적화된 산 출물을 도출할 수 있었다. 여러 연구자들에 의해 산재되어 있는 객체지향 디자인 패턴을 유형과 특징에 따라 통합하고 분류하여 재구성 함으로써 시스템 개발에 참여하 는 분석가와 개발자들이 시스템의 분석과 설계 과정에서의 효율성을 보 다 극대화 시킬 수 있는 가이드라인을 제시하였다. 타 시스템 개발에 필요한 베스트 프랙티스를 제공한다. 향후 연구과제 현재 시험 단계에 있는 디자인 패턴의 분류 체계를 정제. 시스템 SDLC(분석 설계 구현 등) 네트웍 시스템 및 다양한 방면에서 디자인패턴을적용할수있는방법을모색. 302 302
VI. 참고문헌 <국내문헌> [1] 고석하(2003) 객체지향과 UML 중심의 비즈니스 시스템 분석과 설계 서울 대영사. [2] 고석하 정상철 김주성 박문철 이수정 류나정(2002) QFD를 이용한 소프트웨어 패키지의 품질 평가 방법의 개발에 관 한연구 최종연구보고서 한국정보통신기술협회. [3] 김광재(1995) Design and Quality : QFD를 통한 설계단계에서의 품질향상" 정보 IE매거진 2(1) pp.16-21. [4] 김진수(2002) KANO Model & AHP Uniboss Data Technology. [5] 김정식 이병기(1997) Comprehensive QFD를 위한 S/W tool 개발 한국경영과학회/대한산업공학회 97 춘계공동 학술대회 pp.439-442. [6] 김재배 [Six Sigma 추진 단계에서의 QFD의 효율적 활용 방안] 게재일 : 2000년 10월 참조일 : 2005년5월24일 http://www.ksim.co.kr/webzine/0010/qfd.html. [7] 박영택(1995) 품질기능전개의 확장에 관한 연구 품질경영학회지 25-2(1) pp.16-21. [8] 송상종(James W. Cooper 원저)(2002) 자바 디자인 패턴 서울 (주)피어슨 에튜케이션 코리아. <국외문헌> [24] Alexander C. S. Ishakawa M. Silverstain M. Jacobson L. Fiksdahl King and S. Angel(1997) A Pattern Language: Towns Buildings Construction New York Oxford University Press. [25] Antoniol G. G. Casazza M. Di Penta and R. Fiutem(2001) Object-Oriented Design Patterns Recovery The Journal of System and Software Vol.59. [26] Binder R.V.(2000) Testing Object-Oriented Systems: Models Patterns and Tools Reading Massachusetts: Addision-Wesley. [27] Boehm B. Software Engineering Economics Prentice-Hall 1981. [28] Brown W. R. Malveau H. McCornick and T. Mowbray(1998) AntiPatterns Addison-Wesley Reading MA. [29] Buschmann F. R. Meunier H. Rohnert P. Sommerland and M. Stahl(1996) A System of Patterns : Pattern Oriented Software Architecture Addison-Wesley MA. [30] Chan Lai Kow and Ming Lu Wu(2002) " Quality Function Deployment: A literature Review" European Journal of Operational Research 143 pp.463 497. [ [46] Rumbaugh J. M. Blaha W. Premerlani F. Eddy and W. Lorensen(1991) Object-Oriented Modeling and Design Prentice Hall. [47] Schmidt D. C. Stal Michael Rohnert Hans and Buschmann Frank(2000) Pattern-Oriented Software Architecture : Patterns for Concurrent and Networked Objects Vol2 New York John Wiley & Sons Inc. [48] Vissides J. J. Coplien and N. Kerth(1996) Pattern Languages of Programming Design Addison- Wesley Reading MA. [49] 赤 尾 洋 二 (1993) 품질기능전개 한국표준협회. 303 303
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