Object-Oriented Design Agile for Software Development Story 3. 작 성 자 : 고형호 메 일 : hyungho.ko@gmail.com 홈페이지 : 최초작성일 : 2006.10.15 최종작성일 : 2007.09.12 1
Goal Object Oriented Design Principles 2
Contents 1. Review 2. Principles(SRP, DIP, OCP) 3. Design Pattern 4. Principles(LSP) 5. Principles(ISP) 6. Object Oriented Design Principles 7. Class Diagram in Practice 8. Design Pattern in Practice 9. Summary 3
4 1. Review
Review Class = User Defined Data Type VS. Object = Service Provider 무엇을하는가 (WHAT) 하는연산으로정의되어야한다 ( 변화하지않는것 ). 어떻게 (HOW) 연산을수행하는가는철저히은닉되어야한다 ( 변화하는것 ). 5
Review Log How to? Log delegation IOutputStream +SetOutputStream(IOutputStream*) FileOutputStream DBOutputStream 6
7 2. Principle (SRP, DIP, OCP)
Principles Object-Oriented Design Principles 1. SRP(Single Responsibility Principle) : 단일책임원칙 2. DIP(Dependency Inversion Principle) : 의존관계역전의원칙 3. ISP(Interface Segregation Principle) : 인터페이스분리의원칙 4. LSP(Liskov Substitution Principle) : 리스코프대체원칙 5. OCP(Open-Closed Principle) : 개방폐쇄원칙 8
Customer Requirement 요구사항 : Log 데이터를 File 과 DB 에출력 ( 저장 ) 한다. WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) HOW ( 세부구현, 변화하는것 ) 철저히은닉되어야한다. 9
Single Responsibility Principle 요구사항 : Log 데이터를 File 과 DB 에출력 ( 저장 ) 한다. 문제점 : 기존설계를유지하면서요구사항을반영할수없다. (Write함수수정없이는 ) Log 출력 ( 저장 ) / File WHAT / HOW void Log::Write(const void* lpbuf, UINT nlen) // File 저장 } void Log::SetOutputStream(OutputStream* poutputstream) m_poutputstream = poutputstream; } 무엇을 과 어떻게 를분리시킨다. void Log::Write(const void* lpbuf, UINT nlen) m_poutputstream->write(lpbuf, nlen); // delegation } Log +SetOutputStream(OutputStream*) delegation OutputStream 10 출력 ( 저장 ) 서비스이용 CLIENT ( 서비스사용자 ) 무엇을 과 어떻게 를분리하여변경의국지화시킨다. 객체는하나의책임만을갖아야한다. 출력 ( 저장 ) WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) 책임 (Responsibility) : 변경을위한이유 ( 변경의축 ) ( 변경의축은변경이실제로일어날때만변경의축이된다.) 단일책임의원칙 (SRP: Single Responsibility Principle)
Dependency Inversion Principle Log +SetOutputStream(OutputStream*) delegation OutputStream 문제점 추가요구사항을위해 OutputStream::Write 함수구현은변경된다 (SRP: 변경의국지화 ). Log 는 OutputStream(Concrete Class) 을인지 (Acquaintance) 하고있다. 그러므로, Log 는 OutputStream 변화에영향을받는다. 구체클래스는변화기쉽다. Log +SetOutputStream(IOutputStream*) delegation IOutputStream 11 출력 ( 저장 ) 서비스이용 CLIENT ( 서비스사용자 ) 출력 ( 저장 ) WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) 클라이언트는구체클래스가아닌인터페이스에의존하여변화에대처한다. 클라이언트는구체클래스 (Concrete Class) 변화에대해알지못해도된다. ( 아직만들어내지않은객체조차제어할수있음을의미한다.) 인터페이스에의존하여구체적인구현을은닉 (Hiding) 한다. (Log 는 IOutputStream 의파생클래스추가로인한변화에영향을받지않는다.) 의존관계역전의원칙 (DIP: Dependency Inversion Principle)
Dependency Inversion Principle DIP 준수가이드라인 1. 어떤변수도구체클래스에대한포인터나참조값을가져선안된다. 2. 어떤클래스도구체클래스에서파생되어서는안된다. 3. 어떤함수도그상위클래스에서구현된함수를 Overriding해서는안된다. 12
Open-Closed Principle Log +SetOutputStream(IOutputStream*) delegation IOutputStream 인터페이스상속으로다형성구현 Log +SetOutputStream(IOutputStream*) delegation IOutputStream 출력 ( 저장 ) WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) 출력 ( 저장 ) 서비스이용 CLIENT ( 서비스사용자 ) FileOutputStream DBOutputStream File 과 DB HOW ( 세부구현, 변화하는것 ) 13 인터페이스상속으로확장에대해열려있고, 수정에는대해닫혀있다. 확장 : 요구사항이변경되어새로운동작 ( 다형성 ) 을추가하는것. 수정 : 확장이기본소스 / 바이너리의변경으로이어지지않는것. 확장을위해올바른상속 (LSP 준수 ) 으로다형성획득은필수적이다. 개방폐쇄원칙 (OCP: Open-Closed Principle)
14 3. Design Pattern
Design Pattern Log 캡슐화 (SRP) Log +SetOutputStream(OutputStream*) delegation OutputStream 은닉 (DIP) Log +SetOutputStream(IOutputStream*) delegation IOutputStream 15 다형성 (OCP) void Log::SetOutputStream(IOutputStream* poutputstream) m_poutputstream = poutputstream; } void Log::Write(const void* lpbuf, UINT nlen) m_poutputstream->write(lpbuf, nlen); // delegation } Log +SetOutputStream(IOutputStream*) delegation FileOutputStream IOutputStream DBOutputStream
Design Pattern Log +SetOutputStream(IOutputStream*) Context delegation IOutputStream Strategy Strategy Pattern FileOutputStream DBOutputStream Concrete Strategy Concrete Strategy Strategy : 알고리즘으로의접근을허용하는인터페이스 Concrete Strategy : Strategy 인터페이스를따라특정알고리즘을구현한다. Context : Strategy 인터페이스를통해알고리즘을사용한다. 어떤알고리즘을위한전략을정의하는인터페이스를정의한다. 상호교환가능한클래스군이인터페이스를구현하며, 하나의클래스는하나의알고리즘을나타낸다. 16 출처 : 실전코드로배우는실용주의디자인패턴 ( 사이텍미디어, 송치형 )
17 4. Principle (LSP)
Liskov Substitution Principle 예제목표 : 올바른상속을위한 IS A 관계의모순해결하기 요구사항 : 직사각형 (Square) 를구현하라. class Rectangle public: virtual void SetWidth(double w) m_dwwidth = w; } virtual void SetHeight(double h) m_dwheight = h; }... private: double m_dwwidth, m_dwheight; }; 상속 ( IS A 관계 ) 구현 : 정사각형은직사각형이다즉, IS A 관계이므로상속을이용한다. 18 class Square : public Rectangle public: virtual void SetWidth(double w) Rectangle::SetWidth(w); Rectangle::SetHeight(w); } virtual void SetHeight(double h) Rectangle::SetWidth(h); Rectangle::SetHeight(h); } };
Liskov Substitution Principle class Square : public Rectangle public: virtual void SetWidth(double w) Rectangle::SetWidth(w); Rectangle::SetHeight(w); } virtual void SetHeight(double h) Rectangle::SetWidth(h); Rectangle::SetHeight(h); } }; void DoSomething(Rectangle* pr) pr->setwidth(6); pr->setheight(4); assert(24 == pr->area()); } Square s; DoSomething( &s ); [ 문제점 ] IS A 관계로인한 DoSomething 함수매개변수로 Square 를넘겨받으면에러 (assert) 가발생된다. 즉, Rectangle/Square 계층구조가취약하다. 19
Liskov Substitution Principle 상속 ( IS A 관계 ) 의취약점 : 계약에의한설계 (DBC, Design By Contract) 파생클래스는 사전조건과같거나더약한수준에서그것을대체할수있다. 사후조건과같거나더강한수준에서그것을대체할수있다. void DoSomething(Rectangle* pr) pr->setwidth(6); pr->setheight(4); assert(24 == pr->area()); } class Square : public Rectangle public: virtual void SetWidth(double w) Rectangle::SetWidth(w); Rectangle::SetHeight(w); } }; 20 << 사후조건 (SetWidth) >> assert((m_dwwidth == w) && (m_dwheight == old.m_dwheight)); Rectangle/Square 계층구조에서는사후조건이거짓이된다. 즉, 올바르지않은계층구조이다. 기반클래스는파생클래스로대체가능해야한다. 다형성을이용하기위하여올바른상속 ( IS A 관계 ) 를위해 DBC 를만족해야한다. 리스코프대체원칙 (LSP: Liskov Substitution Principle) LSP 위반은잠재적인 OCP 위반 ( 불안정한다형성획득 ) 이된다.
21 5. Principle (ISP)
Interface Segregation Principle 요구사항 : File 은특정시간단위로자동출력 ( 저장 ) 한다. 구현 -. 출력 ( 저장 ) 기능을재사용하기위하여 ITimer 인터페이스를상속시킨다. IOutputStream ITimer 0..* Timer -m_nmagicid : int FileOutputStream 요구사항구현하기 IOutputStream FileOutputStream -m_ntimeid : int +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() 22
Interface Segregation Principle 요구사항 : 데이터를 File 과 DB 에출력 ( 저장 ) 한다. ITimer ITimer IOutputStream FileOutputStream -m_ntimeid : int 요구사항구현하기 FileOutputStream -m_ntimeid : int IOutputStream DBOutputStream -m_ntimeid : int 23
Interface Segregation Principle 요구사항 : DB 은자동출력 ( 저장 ) 이필요없다. ITimer 0..* Timer -m_nmagicid : int IOutputStream +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() void DBOutputStream::TimeOut(int ntimeid) // do something } FileOutputStream -m_ntimeid : int DBOutputStream -m_ntimeid : int void DBOutputStream::TimeOut(int ntimeid) throw _T( no implement ); // nothing } DBOutputStream::TimeOut 함수의문제점 ( 구현퇴화 ) 기반클래스의규약은파생클래스가기반클래스의몇몇메소드가작동하길원하지않을때예외를던진다고말해주지않는다. 예외로인하여클라이언트는다형성을이용한코딩을하지못하게된다 (LSP 위반 ). IOutputStream 의파생클래스모두 ITimer 인터페이스를필요로하는것은아니다. 24
Interface Segregation Principle ITimer IOutputStream 0..* Timer -m_nmagicid : int +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() ITimer 클라이언트 FileOutputStream -m_ntimeid : int IOutputStream 클라이언트 DBOutputStream -m_ntimeid : int IOutputStream 클라이언트 25 Client 분리로인한문제점 ( 결합도증가 ) ITimer, IOutputStream 인터페이스는완전히다른클라이언트가사용하는인터페이스를의미한다. 클라이언트가분리되어있으면, 인터페이스도분리된상태이어야한다 ( 클라이언트가자신이사용하는인터페이스에영향을끼치기때문이다.) ITimer 클라이언트 (Timer) 로인하여 ITimer 인터페이스가변경되면 IOutputStream 클라이언트 (File/DBOutputStream) 에게도영향을주게된다.
Interface Segregation Principle ITimer IOutputStream 0..* Timer -m_nmagicid : int +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() FileOutputStream -m_ntimeid : int DBOutputStream -m_ntimeid : int 불필요한인터페이스분리 Timer -m_nmagicid : int +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() 0..* ITimer FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) register delegation create FileOutputStream -m_ntimeid : int IOutputStream DBOutputStream 26
Interface Segregation Principle Timer -m_nmagicid : int 0..* ITimer IOutputStream +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) register delegation create FileOutputStream -m_ntimeid : int DBOutputStream 인터페이스분리로인하여 ITimer 인터페이스변화가 IOutputStream 클라이언트에게영향을주지않는다 ( 결합도증가문제제거 ). // 해당함수제거 void DBOutputStream::TimeOut(int ntimeid) throw _T( no implement ); // nothing } 인터페이스분리로인하여올바른상속 ( 다형성획득 ) 구조를갖게된다 ( 구현퇴화문제제거 ). 27
Interface Segregation Principle Timer -m_nmagicid : int 0..* ITimer IOutputStream +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) register delegation create FileOutputStream -m_ntimeid : int DBOutputStream 클라이언트에특화된여러개의인터페이스가하나의범용인터페이스보다낫다. 클라이언트는자신이실제로호출하는함수에만의존해야한다 ( 결합도감소 ). 하나의역할만을맡고있지만관점에따라서는 2 개이상의인터페이스를구현하고있을수있다. ( 여러개의클라이언트특징적 (Client-Specific) 인터페이스로분해할수있다 : 위임을통한분리 ) 하나의거대한인터페이스보다는작은여러개의인터페이스좋다. 인터페이스분리의원칙 (ISP: Interface Segregation Principle) 28
29 6. Object Oriented Design Principles
Object Oriented Design Principles Log +SetOutputStream(IOutputStream*) DIP delegation Timer -m_nmagicid : int 0..* ITimer ISP SRP IOutputStream +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) register delegation create FileOutputStream -m_ntimeid : int OCP(LSP) DBOutputStream 30
31 7. Class Diagram in Practice
Class Diagram in Practice Timer -m_nmagicid : int 0..* ITimer IOutputStream +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) register delegation create FileOutputStream -m_ntimeid : int DBOutputStream C++ Program Code 로표현해보자! 32
Class Diagram in Practice IOutputStream class IOutputStream public: IOutputStream(void); virtual ~IOutputStream(void); public: virtual void Write(const void*, UINT) = 0; }; FileOutputStream -m_ntimeid : int DBOutputStream class DBOutputStream : public IOutputStream public: DBOutputStream(void); virtual ~DBOutputStream(void); public: virtual void Write(const void*, UINT); }; class FileOutputStream : public IOutputStream public: FileOutputStream(void); virtual ~FileOutputStream(void); public: virtual void Write(const void*, UINT); public: void TimeOut(int ntimeout); private: int m_ntimeid; }; 33
Class Diagram in Practice ITimer class ITimer public: ITimer(void); virtual ~ITimer(void); public: virtual void TimeOut(int ntimeid) = 0; }; FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) delegation FileOutputStream -m_ntimeid : int class FileOutputStreamTimer : public ITimer public: FileOutputStreamTimer(FileOutputStream& thefileoutputstream); virtual ~FileOutputStreamTimer(void); public: virtual void TimeOut(int ntimeid); private: FileOutputStream& m_thefileoutputstream; }; void FileOutputStreamTimer::TimeOut(int ntimeid) m_thefileoutputstream.timeout(ntimeid); // delegation } 34
Class Diagram in Practice Timer -m_nmagicid : int +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() class Timer public: Timer(void); ~Timer(void); private: int m_nmagicid; std::map<int, ITimer*> m_maptimer; 0..* ITimer public: void Register(int ntimeout, int& ntimeid, ITimer* poutputfileoutputstreamtimer); void UnRegister(int ntimeid); private: void Event(); }; 35
Class Diagram in Practice Timer -m_nmagicid : int +Register(nTimeOut : int, ntimeid : int&, ptimer : ITimer*) +UnRegister(nTimeID : int) -Event() FileOutputStreamTimer +FileOutputStreamTimer(FileOutputStream&) register create FileOutputStream -m_ntimeid : int FileOutputStream::FileOutputStream(void) : m_ntimeid(0) ITimer* ptimer = new FileOutputStreamTimer(*this); g_timer.register(1000, m_ntimeid, ptimer); } // Create // g_timer : 전역변수 FileOutputStream::~FileOutputStream(void) g_timer.unregister(m_ntimeid); } void FileOutputStream::Write(const void* lpbuf, UINT nlen) // do something } void FileOutputStream::TimeOut(int ntimeout) if (ntimeout!= m_ntimeid) return; // do something } 36
37 8. Design Pattern in Practice
Design Pattern in Practice 요구사항 1. 문자열길이기준으로정렬한다. 2. 정수값기준으로정렬한다. 38
Design Pattern in Practice 1. 문자열길이기준으로정렬한다. WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) HOW ( 세부구현, 변화하는것 ) 철저히은닉되어야한다. WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) 2. 정수값기준으로정렬한다. WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) HOW ( 세부구현, 변화하는것 ) 철저히은닉되어야한다. 39
Design Pattern in Practice 요구사항 WHAT : 기준 WHAT : 정렬 HOW : 문자열길이, 정수값 Strategy Pattern 구현 정렬 WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) Clinet _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) UINT pdata[10]; IComparator* pcomp = new IntegerComparator; Arrays::Sort(pData, 10, pcomp); } Context Arrays <<static>> +Sort(pData : void const*, nlen : UINT, pcomp : IComparator) Strategy Strategy StringComparator +Compare(const void*, const void*) : bool Concrete Strategy Comparator +Compare(const void*, const void*) : bool IntegerComparator +Compare(const void*, const void*) : bool Concrete Strategy 기준 WHAT ( 외부와의계약, 변화하지않는것 ) 문자열길이, 정수값 HOW ( 세부구현, 변화하는것 ) 40
41 9. Summary
Summary SRP(Single Responsibility Principle) : 객체는하나의책임 ( 변경의국지화 ) 만을맡아야한다. DIP(Dependency Inversion Principle) : 클라이언트는구체클래스가아닌인터페이스에의존하여변화에대처한다. ISP(Interface Segregation Principle) : 클라이언트에특화된여러개의인터페이스가하나의범용인터페이스보다낫다. LSP(Liskov Substitution Principle) : 기반클래스는파생클래스로대체가능해야한다. OCP(Open-Closed Principle) : 인터페이스상속으로확장에대해열려있고, 수정에는대해닫혀있다. 42