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💾 [CS] 1Day 1CS - 컴퓨터 구조의 큰 그림
💾 [CS] 컴퓨터 구조의 큰 그림.
1️⃣ 컴퓨터가 이해하는 정보.
프로그램을 개발하기 위해서는 프로그래밍 언어로 소스 코드를 작성해야 합니다.
컴퓨터는 Java, C++, Python과 같은 프로그래밍 언어를 직접 이해하지 못합니다.
여기서 잠깐 ☝️
“소스 코드(Source Code)란?” 🤔
소프트웨어 프로그램의 동작과 기능을 정의하기 위해 프로그래밍 언어로 작성된 텍스트를 말합니다.
즉, 프로그래머가 작성하는 코드로, 컴퓨터가 실행할 수 있는 형태로 변환되기 전의 원본 코드입니다.
컴퓨터가 이해할 수 있는 정보
데이터와 명령어
데이터
숫자, 문자, 이미지, 동영상과 같은 정적인 정보를 의미합니다.
컴퓨터와 주고받는 정보나 컴퓨터에 저장된 정보 자체를 데이터라고 통칭하기도 합니다.
데이터는 있는 그대로의 정보를 말합니다.
명령어에 종속적인 정보
명령어의 명령의 대상
명령어의 재료
명령어
데이터를 활용하는 정보.
소스 코드는 내부적으로 컴퓨터가 이해할 수 있는 데이터와 명령어의 형태로 변환된 뒤에 실행됩니다.
명령어는 수행할 동작과 수행할 대상으로 이루어져 있습니다.
명령어
수행할 동작
수행할 대상
소스 코드 예시:
더하라. 1과 2를
출력하라. "hello world"를
USB 메모리에 저장하라. cat.jpg를
데이터 : 1, 2라는 숫자, “hello, world”라는 문자열, ‘cat.jpg’라는 파일명.
명령어 : “더하라”, “출력하라”, “USB 메모리에 저장하라”
컴퓨터는 기본적으로 0과 1만 이해할 수 있습니다.
데이터와 명령어 또한 0과 1로 이루어져 있습니다.
즉, 컴퓨터는 0과 1만으로 다양한 숫자(정수, 실수)와 문자 데이터를 표현하며, 이 데이터를 활용해 명령어를 실행합니다.
명령어를 실행하는 주체 : CPU
CPU
컴퓨터의 핵심 부품 중 하나.
명령어를 이해하고 실행하는 주체.
CPU의 종류에 따라 실행 가능한 세부적인 명령어의 종류와 처리의 양상이 달라질 수 있음을 의미.
큰 틀에서 보면 CPU의 종류와 무관하게 공통적으로 활용되는 명령어는 어느 정도 정해져 있음.
명령어 사이클
CPU가 명령어를 처리하는 순서.
2️⃣ 컴퓨터의 핵심 부품.
컴퓨터를 작동시키는 컴퓨터의 핵심 부품.
CPU(중앙처리장치), 메모리(주기억장치), 캐시 메모리, 보조기억장치, 입출력장치
1️⃣ CPU(Central Processing Unit)
컴퓨터가 이해하는 정보에는 크게 데이터와 명령어가 있다고 했습니다.
이러한 정보를 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 부품이 바로 CPU(Central Processing Unit)입니다.
CPU의 내부
산술논리연산장치(ALU, Arithmetic and Logic Unit)
사칙 연산, 논리 연산과 같은 연산을 수행할 회로로 구성되어 있는 일종의 계산기.
CPU가 처리할 명령어를 실질적으로 연산하는 요소.
제어장치(CU, Control Unit)
명령어를 해석해 제어 신호라는 전기 신호를 내보내는 장치.
제어 신호(control signal)란 부품을 작동시키기 위한 신호를 말합니다.
CPU가 메모리를 향해 제어 신호를 보내면 메모리를 작동시킬 수 있고, 입출력장치를 향해 제어 신호를 보내면 입출력장치를 작동시킬 수 있습니다.
레지스터(register)
CPU 내부의 작은 임시 저장장치.
데이터와 명령어를 처리하는 과정의 중간값을 저장합니다.
CPU 내에는 여러 개의 레지스터가 존재하며, 각기 다른 이름과 역할을 가지고 있습니다.
이 중 가장 중요한 구성 요소는 레지스터
CPU가 처리하는 명령어는 반드시 레지스터에 저장되기 때문에 레지스터 값만 잘 관찰해도 프로그램이 어떻게 실행되는지 가장 낮은 단계에서 파악할 수 있습니다.
2️⃣ 메모리와 캐시 메모리.
메인 메모리(main memory) 역할을 하는 하드웨어는 RAM과 ROM이 있습니다.
일반적으로 ‘(메인) 메모리’라는 용어는 RAM을 지칭합니다.
메모리
CPU가 읽어 들이고, 해석하고, 실행하는 모든 정보는 어딘가에 저장되어 있어야 하며, 이 정보를 저장하는 장치.
즉, 메모리는 현재 실행 중인 프로그램을 구성하는 데이터와 명령어를 저장하는 부품
여기서 중요한 것은 ‘실행 중인’ 프로그램을 저장한다는 것.
프로그램이 실행되려면 그 프로그램을 이루는 데이터와 명령어가 메모리에 저장되어 있어야 합니다.
메모리(RAM)와 관련해 기억해야 할 중요한 배경 지식
주소(Address)
휘발성(volatile)
주소(Address)
CPU가 메모리에 접근할 때 컴퓨터가 빠르게 작동하기 위해 메모리속 데이터와 명령어가 정돈되어 있어야 합니다.
그래서 사용되는 개념이 주소(Address) 입니다.
- CPU가 원하는 정보로 접근하기 위해서는 주소가 필요합니다.
아래 그림은 1번지와 2번지에는 명령어, 3번지와 4번지에는 데이터가 저장되어 있고, 5번지와 6번지에는 아무것도 저장되어 있지 않은 상태의 메모리를 표현한 그림입니다.
휘발성(volatile)
전원이 공급되지 않을 때 저장하고 있는 정보가 지워지는 특성을 의미합니다.
메모리(RAM)는 휘발성 저장장치로, 메모리에 저장된 정보는 컴퓨터의 전원이 꺼지면 모두 삭제됩니다.
이는 메모리를 이해하기 위한 중요한 특성이므로 기억.
메모리를 학습할 때 반드시 함께 알아 두어야 할 저장장치 : 캐시 메모리(Cache Memory)
캐시 메모리(Cache Memory)
CPU와 메모리 사이에는 반드시 하나 이상의 캐시 메모리가 있습니다.
CPU가 조금이라도 더 빨리 메모리에 저장된 값에 접근하기 위해 사용하는 저장장치입니다.
빠른 메모리 접근을 보조하는 저장장치인 셈입니다.
캐시 메모리는 CPU 안에 위치하기도 하고, CPU 밖에 위치하기도 하며, 여려 종류가 있습니다.
3️⃣ 보조기억장치.
보조기억장치(secondary storage)
컴퓨터의 전원이 꺼지면 저장된 정보를 모두 잃습니다. 이를 보조하기 위해 사용하는 장치입니다.
즉, 전원이 꺼져도 저장된 정보가 사라지지 않는 비휘발성(non-volatile) 저장장치입니다.
CD-ROM, DVD, 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리(SSD, USB 메모리), 플로피 디스크와 같은 저장장치가 보조 기억장치의 일종
보조기억 장치는 보관할 프로그램을 저장합니다.
메모리가 현재 실행 중인 프로그램을 저장하는 것과 대비됩니다.
유의점 : CPU가 보조기억장치에 저장된 프로그램을 곧장 가져와 실행할 수 없다는 점
어떠한 프로그램을 실행시 보조기억장치에서 보관하고 있던 프로그램을 메모리로 복사해야 합니다.
4️⃣ 입출력장치.
입출력장치(Input/Output device)
컴퓨터 외부에 연결되어 컴퓨터 내부와 정보를 교환하는 장치를 말합니다.
입력장치 : 컴퓨터에 어떠한 입력을 할 때 사용하는 장치
예 : 마우스, 키보드, 마이크
출력장치 : 컴퓨터의 정보를 받기 위해 사용하는 장치
예 : 스피커, 모니터, 프린터
참고: 보조기억장치와 입출력장치는 완전히 배타적인 개념이 아닙니다.
보조기억장치는 결국 메모리를 보조하는 임무를 수행하는 특별한 입출력장치로 볼 수 있습니다.
주변장치(peripheral device) : 보조기억장치가 컴퓨터 내부와 정보를 주고받는 방식이 입출력장치와 크게 다르지 않기 때문에, 보조기억장치와 입출력장치를 주변장치라고 통칭하기도 합니다.
5️⃣ 메인 보드와 버스
메인 보드(main board) 혹은 마더 보드(mother board)
앞에서 살펴본 컴퓨터의 핵심 부품들은 공중에 떠 있지 않습니다.
이 부품들을 고정하고 연결하는 기판에 연결되어 있습니다.
이 기판을 메인보드 혹은 마더보드라고 부릅니다.
메인 보드에는 컴퓨터의 핵심 부품을 비롯한 여러 부품들을 연결할 수 있는 슬롯과 연결 단자들이 있습니다.
버스(Bus)
메인 보드에 연결된 부품들은 각자의 역할을 적절히 수행하기 위해 서로 정보를 주고받습니다.
이때 각 컴퓨터 부품들이 정보를 주고받는 통로
버스의 종류는 다양하지만, 앞서 설명한 핵심 부품들을 연결하는 시스템 버스(System Bus)가 가장 중요하다고 할 수 있습니다
3️⃣ 컴퓨터 구조 지도 그리기
한눈에 정리된 위의 컴퓨터 구조 지도를 보면서 미리 학습의 흐름을 정리해봅시다.
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💾 [CS] Artifact(아티팩트)란 무엇일까요?
💾 [CS] Artifact(아티팩트)란 무엇일까요?
Artifact는 소프트웨어 개발에서 빌드나 배포의 결과물을 지칭하는 용어입니다.
개발 작업의 산출물로, 프로젝트가 실행 가능한 상태나 배포 가능한 상태로 변환될 때 생성되는 모든 파일을 포함합니다.
Artifact는 소스 코드가 빌드, 테스트, 그리고 패키징 단계를 거치면서 만들어지며, 소프트웨어를 실행하거나 배포하는 데 필요한 핵심 구성 요소입니다.
1️⃣ Artifact의 주요 예.
1️⃣ 컴파일된 바이너리 파일.
.jar, .war, .ear 파일(Java).
.dll(Windows 라이브러리).
.exe(실행 파일).
2️⃣ 라이브러리 파일.
외부에서 재사용 가능한 .jar 또는 .so 와 같은 파일.
3️⃣ 설치 패키지.
설치 가능한 배포물(예: .deb, .rpm, .msi, .apk, ,ipa).
4️⃣ 테스트 리포트.
빌드 프로세스 중 생성된 테스트 결과 파일(HTML, XML 등).
5️⃣ 소스 코드 번들.
배포 또는 유지보수를 위해 포함된 소스 코드 파일.
6️⃣ 도큐멘트.
프로젝트 문서, API 설명서(예: Javadoc, Markdown 파일)
2️⃣ Artifact의 활용.
1️⃣ CI/CD 파이프라인.
Continuous Integration/Continuous Deployment(CI/CD) 과정에서 생성된 아티팩트를 저장하고 이후 배포 파이프라인에서 사용합니다.
2️⃣ 아티팩트 저장소.
생성된 아티팩트를 저장하고 공유하기 위해 Artifactory, Nexus Repository, GitHub Packages 같은 저장소를 사용합니다.
3️⃣ 배포 및 실행.
최종 사용자에게 전달하거나 서버 환경에서 실행 가능한 소프트웨어로 사용됩니다.
4️⃣ 버전 관리.
아티팩트는 버전 번호를 통해 추적되며, 특정 버전으로 롤백하거나 디버깅할 수 있습니다.
3️⃣ 아티팩트의 중요성.
재현성 : 동일한 소스 코드로 동일한 결과물을 다시 생성할 수 있음.
이식성 : 하나의 실행 파일이나 패키지를 다양한 환경에 배포 가능.
추적 가능성 : 특정 버전의 소스 코드와 관련된 아티팩트를 쉽게 식별할 수 있음.
자동화 지원 : CI/CD 파이프라인에서 배포를 자동화하기 위한 핵심 요소.
4️⃣ 예제: Java 프로젝트에서 아티팩트.
1️⃣ Maven 프로젝트.
Maven 빌드 도구를 사용하면 pom.xml에 정의된 대로 .jar 또는 .war 파일을 생성합니다.
mvn package
실행 결과: target/myapp-1.0.jar(아티팩트)
2️⃣ Gradle 프로젝트.
Gradle에서는 build.gradle 파일을 기반으로 빌드한 뒤 .jar 파일을 생성합니다.
gradle build
실행 결과: build/libs/myapp-1.0.jar(아티팩트)
5️⃣ 요약.
아티팩트는 소프트웨어 개발의 결과물로, 빌드, 테스트, 패키징 등 개발 과정의 핵심 산출물입니다.
이는 배포와 실행의 기본 단위로 사용되며, 자동화된 배포 환경(CI/CD)에서 매우 중요한 역할을 합니다.
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💾 [CS] GitHub에 코드를 저장하는 이유?
💾 [CS] GitHub에 코드를 저장하는 이유?
GitHub에 코드를 저장하는 것은 단순히 파일을 저장하는 것 이상으로 다양한 장점을 제공합니다.
1️⃣ GitHub에 코드를 저장하는 주요 이유.
1️⃣ 코드 백업.
1️⃣ 안정적인 원격 저장소.
로컬 컴퓨터에서 작업하다가 파일이 손실되거나 컴퓨터가 고장나도 GitHub에 저장된 코드는 복구할 수 있습니다.
2️⃣ 버전 관리.
모든 코드 변경 기록이 저장되어 있어, 언제든지 특정 시점의 코드 상태로 복원할 수 있습니다.
2️⃣ 협업 및 팀 작업 지원.
1️⃣ 다중 사용자 협업.
팀원틀과 동시에 같은 프로젝트에서 작업할 수 있습니다.
2️⃣ Pull Request 및 코드 리뷰.
팀원들이 작성한 코드를 컴토하고 개선 사항을 제안할 수 있습니다.
3️⃣ 브랜치 관리.
브랜치를 사용해 독립적으로 작업한 후, 병합(Merge)을 통해 통합할 수 있습니다.
3️⃣ 배포와 CI/CD 지원.
1️⃣ 자동 배포.
Github Actions 같은 CI/CD(지속적 통합 및 배포) 도구를 사용해, 코드를 푸시(push)하면 자동으로 테스트와 배포가 이루어지도록 설정할 수 있습니다.
2️⃣ 호환성 테스트.
Github에서 테스트 스크립트를 실행해 코드의 품질을 유지할 수 있습니다.
4️⃣ 오픈 소스 프로젝트 호스팅.
1️⃣ 오픈 소스 생태계.
GitHub은 많은 오픈 소스 프로젝트를 호스팅합니다. 누구나 코드를 보고 학습하거나, 직접 기여(Pull Request)를 할 수 있습니다.
2️⃣ 다양한 기여자 확보.
전 세계 개발자들이 프로젝트에 기여할 수 있어, 더 빠르게 프로젝트를 발전시킬 수 있습니다.
5️⃣ 포트폴리오 및 커리어 관리.
1️⃣ 개발자 포트폴리오.
GitHub에 저장된 코드는 본인의 개발 능력을 보여주는 포트폴리오로 활용할 수 있습니다.
2️⃣ 커리어 발전.
많은 회사에서 GitHub 계정을 참고해 지원자의 코드 품질 프로젝트 경험, 협업 능력을 평가합니다.
6️⃣ 코드 가시성 및 접근성.
1️⃣ 언제 어디서나 접근 가능.
인터넷만 있으면 전 세계 어디서든 코드에 접근할 수 있습니다.
2️⃣ 플랫폼 간 작업.
다른 컴퓨터에서도 동일한 프로젝트를 계속 작업할 수 있습니다.
7️⃣ 이슈 관리 및 프로젝트 관리.
8️⃣ 이슈 트래킹.
버그 또는 개선 사항을 기록하고 추적할 수 있습니다.
9️⃣ 프로젝트 관리 도구.
칸반 보드, 마일스톤 등을 사용해 작업을 체계적으로 관리할 수 있습니다.
8️⃣ 커뮤니티와 지식 공유.
1️⃣ 다른 개발자들과 협력.
커뮤니티와 함께 문제를 해결하고, 새로운 기술을 배우거나 적용할 수 있습니다.
2️⃣ 지식 공유.
코드와 함께 문서나 예제를 제공해 다른 개발자들에게 학습 자료를 제공할 수 있습니다.
9️⃣ 무료로 제공되는 서비스.
1️⃣ 무료 저장소.
개인 및 팀을 위한 무료 저장소를 제공하므로 비용 부담 없이 코드를 관리할 수 있습니다.
2️⃣ 프라이빗 저장소.
개인 프로젝트의 경우, 비공개 저장소로 관리할 수도 있습니다.
2️⃣ 결론.
GitHub은 단순히 코드를 저장하는 공간이 아니라, 코드 관리, 협업, 배포, 학습 등 다양한 기능을 지원하는 플랫폼입니다.
이러한 이유로 많은 개발자와 팀이 GitHub를 사용해 코드를 저장하고 관리합니다.
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💾 [CS] GitHub이란 무엇일까요?
💾 [CS] GitHub이란 무엇일까요?
Git 기반의 분산 버전 관리 시스템을 사용하여 소스 코드와 프로젝트를 관리하는 웹 기반 플랫폼입니다.
Github은 단순히 코드 저장소를 제공하는 것뿐만 아니라, 팀 간 협업, 코드 리뷰, 이슈 관리, CI/CD(지속적 통합/지속적 배포)등을 지원하며, 전 세계 개발자들이 오픈 소스 프로젝트와 상용 프로젝트를 개발하고 협력하는데 널리 사용됩니다.
1️⃣ GitHub의 주요 특징.
1️⃣ 원격 저장소 관리.
로컬 Git 저장소와 원격 저장소를 동기화하여 프로젝트의 코드와 이력을 저장하고 공유할 수 있습니다.
팀원 간 코드 변경 사항을 공유하거나 통합하는 데 유용합니다.
2️⃣ 협업 지원
Pull Request(코드 변경 요청)를 통해 코드 리뷰 및 병합을 관리할 수 있습니다.
Issue Tracker를 사용하여 프로젝트의 문제점, 버그, 개선 사항 등을 관리할 수 있습니다.
3️⃣ 버전 관리.
Git을 기반으로 하여 코드 변경 내역을 추적하고 특정 시점으로 되돌릴 수 있습니다.
4️⃣ 오픈 소스 프로젝트 지원.
많은 오픈 소스 프로젝트가 GitHub에 호스팅되며, 누구나 코드에 기여할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
5️⃣ 브랜치 기반 워크플로우.
GitHub는 Git의 브랜치 기능을 통해 독립적인 기능 개발, 버그 수정 등을 효율적으로 관리할 수 있도록 지원합니다.
6️⃣ CI/CD 지원.
GitHub Actions를 통해 지속적 통합(Continuous Integration)과 지속적 배포(Continuous Delivery)를 구현할 수 있습니다.
7️⃣ 웹 기반 인터페이스.
명령줄 대신 웹 브라우저에서 코드, 커밋 내역, 브랜치 등을 확인하고 관리할 수 있습니다.
8️⃣ 통합 도구 및 서비스.
다양한 외부 도구(Jira, Slack, Trello 등)와 통합할 수 있으며, Visual Studio Code 등 IDE와도 호환됩니다.
2️⃣ GitHub의 주요 기능.
1️⃣ Repository(저장소)
GitHub에서 프로젝트를 저장하고 관리하는 공간.
Public Repository(공개 저장소)와 Private Repository(비공개 저장소)를 지원합니다.
2️⃣ Pull Request.
다른 브랜치나 포크(fork)된 저장소의 변경 사항을 병합 요청하는 기능.
코드 리뷰 과정을 통해 변경 사항을 검토한 후 병합할 수 있습니다.
3️⃣ Issue Tracker.
프로젝트에서 발생하는 문제점, 버그, 새로운 기능 요청 등을 기록하고 관리하는 도구.
4️⃣ Fork.
다른 사용자의 저장소를 복제하여 독립적으로 작업할 수 있도록 해주는 기능.
오픈 소스 프로젝트에 기여할 때 유용합니다.
5️⃣ Actions.
CI/CD 파이프라인을 구성하려 코드를 빌드하고 테스트하거나 배포하는 작업을 자동화할 수 있습니다.
6️⃣ Code Review.
Pull Request를 통해 팀원 간 코드 리뷰를 수행하고, 피드백을 주고받을 수 있습니다.
7️⃣ Projects.
칸반 보드 형태로 프로젝트 작업 흐름을 관리할 수 있는 기능.
8️⃣ Wiki.
프로젝트에 대한 문서를 저장하고 관리할 수 있는 공간.
9️⃣ Github Pages
저장소에 있는 HTML 파일을 기반으로 간단한 웹사이트를 무료로 호스팅할 수 있는 기능.
1️⃣0️⃣ Collaborator & Permission Management
프로젝트 협업자를 초대하고, 각 사용자의 접근 권한을 설정할 수 있습니다.
3️⃣ GitHun의 장점.
1️⃣ 오픈 소스 친화적.
수많은 오픈 소스 프로젝트가 GitHub에 호스팅되며, 누구나 기여할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.
2️⃣ 쉬운 협업.
코드 리뷰, 이슈 관리, 브랜치 관리 등 팀원 간 협업을 효과적으로 지원합니다.
3️⃣ 웹 기반 관리.
Git을 잘 몰라도 브라우저를 통해 기본적인 작업을 할 수 있습니다.
4️⃣ 대규모 커뮤니티.
전 세계 수많은 개발자와 프로젝트가 GitHub에서 활동하며, 풍부한 리소르와 문서를 제공합니다.
5️⃣ 자동화 지원.
GitHub Actions와 같은 기능으로 빌드, 테스트, 배포를 자동화할 수 있습니다.
6️⃣ 다양한 통합 도구.
Slack, Jira, Trello 등과 연동하여 프로젝트 관리를 한층 더 효율적으로 할 수 있습니다.
7️⃣ 무료로 제공되는 기능.
기본적인 기능은 무료로 제공되며, 소규모 팀도 충분히 사용할 수 있습니다.
4️⃣ GitHub의 단점.
1️⃣ 인터넷 연결 필요.
GitHub는 원격 저장소(Remote Repository)를 제공하므로, 작업 동기화를 위해 인터넷 연결이 필요합니다.
2️⃣ 프라이버시 우려.
무료 계정에서 공개 저장소를 사용할 경우, 모든 사용자가 코드를 볼 수 있습니다(Private Repository는 유료 또는 제한적으로 제공).
3️⃣ 사용법 학습 필요.
Git과 GitHub를 처음 접하는 사용자에게는 학습 곡선이 있을 수 있습니다.
5️⃣ GitHub의 실제 활용 예시.
1️⃣ 오픈 소스 프로젝트 호스팅.
많은 유명한 오픈 소스 프로젝트(예: React, TensorFlow, Spring Framework)가 GitHub에 호스팅되고 있습니다.
2️⃣ 팀 프로젝스 관리.
협업 도구와 기능을 사용하여 팀 개발에서의 효율성을 높입니다.
3️⃣ 포트폴리오 제작.
개인 프로젝트를 업로드하고, 이를 기반으로 자신의 개발 역량을 홍보할 수 있습니다.
4️⃣ 코드 리뷰 및 피드백.
코드 품질을 높이기 위해 리뷰 과정을 포함한 협업을 진행합니다.
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💾 [CS] git이란 무엇일까요?
💾 [CS] git이란 무엇일까요?
분산 버전 관리 시스템(Distributed Version Control System)으로, 소스 코드의 변경 사항을 추적하고 협업을 효율적으로 지원하기 위한 도구입니다.
Git은 개발자가 소프트웨어 프로젝트의 이력을 관리하고, 동시에 여러 사람과 협력하여 코드를 관리할 수 있도록 설계되었습니다.
1️⃣ Git의 주요 특징.
1️⃣ 분산 버전 관리.
Git은 중앙 서버뿐 아니라 각 사용자의 컴퓨터에 전체 소스 코드 히스토리를 저장합니다.
네트워크 연결이 없어도 로컬에서 모든 기능(브랜치, 커미스 로그 확인 등)을 사용할 수 있습니다.
2️⃣ 빠른 성능.
Git은 대규모 프로젝트에서도 빠르게 동작하도록 설계되었습니다.
로컬에서 동작하므로, 파일 변경 추적, 브랜치 생성, 병합 등이 빠르게 처리됩니다.
3️⃣ 브랜치 기반 워크플로우.
브랜치를 쉽게 만들고, 다양한 기능 개발이나 실험을 독립적으로 진행할 수 있습니다.
브랜치를 병합(Merge)하거나 삭제할 때도 매우 효율적입니다.
4️⃣ 데이터 무결성 보장.
Git은 데이터를 변경 불가능한 SHA-1 해시값으로 관리하여 무결성을 보장합니다.
코드의 이력과 상태가 손상되거나 변조되는 것을 방지합니다.
5️⃣ 효율적인 협업 지원.
개발자 간의 협업에서 발생하는 충돌을 최소화하고, 동시 작업을 효과적으로 관리할 수 있습니다.
pull, push, merge 등의 명령어를 통해 코드 변경 사항을 공유하고 통합합니다.
2️⃣ Git의 기본 개념.
1️⃣ Repository(저장소)
프로젝트와 관련된 모든 파일과 이들의 변경 이력을 저장하는 공간.
로컬 저장소(Local Repository)와 원격 저장소(Remote Repository)가 있습니다.
2️⃣ Commit(커밋)
변경 사항을 기록하는 스냅샷.
프로젝트의 특정 상태를 저장하며, 커밋 메세지를 통해 변경 내용을 설명합니다.
3️⃣ Branch(브랜치)
독립적인 작업을 위한 분기점.
기본 브랜치는 main 또는 master이며, 새로운 기능이나 실험을 위해 독립적인 브랜치를 생성할 수 있습니다.
4️⃣ Clone(클론)
원격 저장소(Remote Repository)를 로컬(Local)로 복제하여 동일한 프로젝트를 시작하는 작업.
5️⃣ Pull(풀)
원격 저장소(Remote Repository)의 최신 변경 사항을 가져오는 명령어.
6️⃣ Push(푸시)
로컬 저장소(Local Repository)에서 작업한 내용을 원격 저장소(Remote Repository)에 업로드(Upload)하는 명령어.
7️⃣ Merge(병합)
한 브랜치(Branch)에서 다른 브랜치(Branch)로 변경 내용을 통합하는 작업.
8️⃣ Staging Area(스테이징 영역)
커밋(Commit)하기 전에 변경된 파일을 임시로 저장하는 곳.
git add 명령어로 변경 사항을 스테이징 영역(Staging Area)에 추가합니다.
3️⃣ Git의 장점.
1️⃣ 효율적인 협업.
여러 개발자가 동시에 작업할 수 있도록 브랜치(Branch)와 병합(Merge) 기능을 제공.
2️⃣ 히스토리 관리.
프로젝트의 모든 변경 사항을 시간순으로 기록하여 언제든지 과거 상태로 되돌릴 수 있음.
3️⃣ 분산형 구조.
네트워크에 의존하지 않고 로컬에서도 작업할 수 있음.
4️⃣ 대규모 프로젝트 지원.
대규모 코드베이스에서도 빠르고 안정적으로 동작.
5️⃣ 오픈 소스 및 커뮤니티 지원.
오픈 소스 프로젝트로서 활발한 커뮤니트와 다양한 도구 지원.
4️⃣ Git의 단점.
1️⃣ 학습 곡선.
Git 명령어와 개념이 복잡하여 초보자가 익히는 데 시간이 걸릴 수 있음.
2️⃣ 충돌 관리.
협업 중 병합 충돌(Merge Conflict)이 발생하면 수동으로 해결해야 함.
3️⃣ 파일 크기 제한.
대용량 바이너리 파일 관리에는 적합하지 않음(Git LFS 사용 필요).
5️⃣ Git이 널리 사용되는 이유.
오픈소스로 무료 제공.
Github, GitLab, Bitbucket 등의 플랫폼과의 통합.
다양한 개발 도구(IDE)와의 호환성.
대규모 협업 프로젝트를 위한 강력한 기능 제공.
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💾 [CS] 서버용 컴퓨터에서 주로 Linux를 사용하는 이유는 무엇일까요?
💾 [CS] 서버용 컴퓨터에서 주로 Linux를 사용하는 이유는 무엇일까요?
서버용 컴퓨터에서 주로 Linux를 사용하는 이유는 다양한 기술적, 경제적, 안정성 및 효율성 측면에서의 장점 때문입니다.
1️⃣ 안정성과 신뢰성.
장기적 안정성.
Linux는 높은 안정성을 제공하며, 장기간 실행 중에도 성능이 저하되지 않습니다.
이는 서버에서 매우 중요한 요구사항입니다.
크래시 감소.
Windows나 다른 운영체제와 비교해 크래시가 적고, 시스템이 다운되는 일이 드뭅니다.
업타임 보장.
미션 크리티컬한 환경(예: 은행, 클라우드 서비스)에서도 Linux는 99.99% 이상의 가용성을 제공할 수 있습니다.
2️⃣ 보안성.
오픈소스 기반의 투명성.
Linux는 오픈소스이므로, 코드가 공개되어 보안 취약점을 빠르게 식별하고 해결할 수 있습니다.
사용자 권한 관리.
Linux는 기본적으로 권한 기반 구조를 사용하여 사용자의 작업 범위를 제한하고 시스템을 보호합니다.
커뮤니티 지원.
전 세계 개발자 커뮤니티가 지속적으로 보안 패치를 제공합니다.
멀웨어와 바이러스 방어.
Linux는 구조상 악성코드와 바이러스 공격에 상대적으로 안전합니다.
3️⃣ 비용 효율성.
무료 사용 가능.
대부분의 Linux 배포판(예: Ubuntu, CentOS, Debian)은 무료로 사용할 수 있으며, 라이선스 비용이 들지 않습니다.
상용 배포판.
RHEL(Red Hat Enterprise Linux)이나 SUSE 같은 상용 배포판도 있지만, 비용이 Windows Server나 macOS Server에 비해 저렴합니다.
하드웨어 요구사항 낮음.
Linux는 상대적으로 낮은 하드웨어 사양에서도 실행 가능하여, 오래된 서버 하드웨어에서도 효과적으로 작동합니다.
4️⃣ 유연성과 커스터마이징.
사용자 정의 가능.
Linux는 커널부터 시작해 모든 구성 요소를 사용자의 필요에 따라 수정하거나 재구성할 수 있습니다.
다양한 배포판.
사용 목적에 따라 Ubuntu(일반), CentOS/RHEL(기업용), Debian(안정성 중시), Alpine(경량화) 등 다양한 선택지가 있습니다.
경량 운영 가능.
불필요한 기능이나 서비스를 제외하여 가볍고 빠르게 동작하도록 설정할 수 있습니다.
5️⃣ 성능 및 효율성.
효율적인 리소스 관리.
Linux는 메모리, CPU 사용량이 적어 리소스를 효율적으로 활용할 수 있습니다.
네트워크 처리 능력.
고성능 네트워크 애플리케이션에서 뛰어난 성능을 발휘합니다.
다중 프로세스/사용자 지원.
Linux는 멀티태스킹 및 다중 사용자 환경에서 성능 저하 없이 안정적으로 작동합니다.
6️⃣ 오픈소스와 커뮤니티.
광범위한 커뮤니티 지원.
Linux는 전 세계 커뮤니티에 의해 지속적으로 개선되고 있으며, 문제 해결에 필요한 문서와 리소스가 풍부합니다.
오픈소스 생태계.
다양한 오픈소스 소프트웨어(예: Apache, Nginx, MySQL, Docker)가 Linux와 긴밀하게 통합되어 있습니다.
개발자 친화적.
많은 개발 도구와 라이브러리가 Linux 환경에서 최적화되어 제공됩니다.
7️⃣ 서버와 클라우드에서의 강점.
클라우드 호환성.
AWS, Google Clould, Microsoft Azure 등 주요 클라우드 제공업체들이 Linux 기반을 기본으로 제공합니다.
컨테이너화.
Docker, Kubernetes와 같은 컨테이너 기술은 Linux에서 가장 잘 지원됩니다.
웹 서버 사용.
Apache, Nginx, Tomcat과 같은 서버 소프트웨어가 Linux에서 안정적으로 작동하며, 성능도 뛰어납니다.
8️⃣ 업데이트와 유지 관리.
패키지 관리 시스템.
apt, yum, dnf 등의 패키지 관리 시스템을 통해 쉽게 소프트웨어를 설치, 업데이트, 삭제할 수 있습니다.
다운타임 없는 업데이트.
일부 Linux 배포판은 다운타임 없이 커널을 업데이트하는 기능을 제공합니다.
9️⃣ 라이선스 자유도.
Linux는 GNU GPL(General Public License)로 배포되며, 사용, 수정, 배포가 자유롭습니다.
이는 기업이 제약 없이 커스터마이징하고 사용하는 데 이상적입니다.
1️⃣0️⃣ 광범위한 사용 사례.
웹 서버.
대부분의 웹 서버는 Linux 기반에서 작동합니다.
데이터베이스 서버.
MySQL, PostgreSQL, MongoDB와 같은 데이터베이스는 Linux에서 최적화되어 있습니다.
네트워크 장비.
라우터, 방화벽, IoT 기기 등도 Linux 기반이 많습니다.
1️⃣1️⃣ 결론.
Linux는 안정성, 보안, 비용 효율성, 유연성 등 다양한 장점 때문에 서버 환경에서 가장 선호되는 운영체제입니다.
특히 클라우드와 컨테이너 기술의 확산으로 Linux의 중요성은 더욱 커지고 있습니다.
서버를 운영하거나 배포하는 환경에서 Linux를 배우고 사용하는 것은 개발자와 운영자 모두에게 필수적인 기술이 되고 있습니다.
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💾 [CS] 데이터 정합성(Data Integrity)이란 무엇일까요?
💾 [CS] 데이터 정합성(Data Integrity)이란 무엇일까요?
데이터의 정확성, 일관성, 신뢰성을 유지하는 것을 의미합니다.
데이터 정합성(Data Integrity)이 보장되면 애플리케이션의 로직과 데이터베이스 간의 데이터가 서로 일관성 있게 유지되며, 데이터가 의도하지 않은 변경 없이 신뢰성 있게 관리됩니다.
이는 데이터베이스와 관련된 모든 시스템에서 매우 중요한 개념입니다.
1️⃣ 데이터 정합성(Data Integrity)이 중요한 이유.
데이터 정합성(Data Integrity)은 애플리케이션의 데이터가 정확하고, 오류 없이 유지될 수 있도록 하여, 올바른 데이터 기반으로 시스템이 운영되게 합니다.
만약 데이터 정합성(Data Integrity)이 깨진다면, 잘못된 데이터로 인해 애플리케이션이 잘못된 동작을 수행할 수 있으며, 이는 사용자에게 혼란을 주고, 시스템의 신뢰성을 떨어뜨릴 수 있습니다.
2️⃣ 데이터 정합성(Data Integrity)의 종류.
데이터 정합성(Data Integrity)는 크게 정합성, 참조 정합성, 비즈니스 정합성으로 나눌 수 있습니다.
1️⃣ 엔티티 정합성(Entity Integrity)
각 엔티티(테이블)의 기본 키(Primary Key)는 유일하고 중복되지 않으며 NULL이 될 수 없음을 보장합니다.
예를 들어, User 테이블의 id 필드가 중복되지 않고 NULL 값이 없는 경우, 이는 엔티티 정합성이 유지된 것입니다.
2️⃣ 참조 정합성(Referential Integrity)
데이터베이스에서 외래 키(Foreign Key)를 통해 연관된 테이블 간의 관계가 일관되게 유지됨을 의미합니다.
예를 들어, Order 테이블이 User 테이블의 외래 키로 user_id를 가지는 경우, 모든 Order가 존재하는 user_id를 가져야 참조 정합성이 유지됩니다.
만약 User 테이블에서 삭제된 사용자의 user_id가 Order 테이블에 남아 있으면 참조 정합성이 깨진 것입니다.
3️⃣ 비즈니스 정합성(Business Integrity)
비즈니스 로직에 따라 특정 조건들이 일관되게 유지됨을 보장합니다.
즉, 비즈니스 요구 사항에 맞게 데이터가 정확히 반영되는 것을 의미합니다.
예를 들어, Account 테이블에서 계좌 잔고가 음수로 내려가지 않도록 하는 규칙이 있다면, 이 규칙을 지켜야 비즈니스 정합성이 유지됩니다.
3️⃣ 데이터 정합성 보장 방법.
데이터 정합성을 유지하기 위해 다음과 같은 기법이 사용됩니다.
1. 데이터베이스 제약 조건 : 데이터베이스 수준에서 PRIMARY KEY, FOREIGN KEY, UNIQUE, NOT NULL 등의 제약 조건을 설정하여 정합성을 보장합니다.
2. 트랜잭션 : 트랜잭션은 ACID(Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) 속성을 통해 데이터의 일관성을 유지합니다. 트랜잭션 내의 모든 작업이 성공적으로 완료되거나 모두 실패해야 데이터 정합성이 보장됩니다.
3. 애플리케이션 로직 : 비즈니스 정합성은 데이터베이스뿐만 아니라 애플리케이션 코드에서도 확인되어야 합니다. 예를 들어, 특정 규칙에 따라 데이터를 삽입하거나 업데이트하기 전에 로직을 통해 검증하는 방식입니다.
4️⃣ JPA에서의 데이터 정합성 유지.
JPA를 사용할 때는 다음과 같은 방식으로 데이터 정합성을 유지할 수 있습니다.
연관관계 주인 설정 : 연관관계 주인을 올바르게 설정하여, 양방향 관계에서 데이터베이스에 데이터가 일관되게 반영되도록 합니다.
Cascade와 Orphan 객체 처리 : CascadeType.ALL과 orphanRemoval = true 설정을 통해 부모-자식 관계에서 데이터 정합성을 유지할 수 있습니다.
트랜잭션 관리 : 데이터의 삽입, 수정, 삭제 작업을 트랙잭션으로 묶어, 작업 도중 에러가 발생해도 정합성이 깨지지 않도록 합니다.
5️⃣ 요약.
데이터 정합성은 데이터의 정확성과 신뢰성을 유지하기 위해 필수적인 개념입니다.
이를 보장하려면 데이터베이스 제약 조건, 트랜잭션 관리, 애플리케이션 로직을 통한 검증이 필요하며, JPA를 사용하는 경우 연관관계와 트랜잭션을 올바르게 관리해야 합니다.
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💾 [CS] JWT(JSON Web Token) 토큰이란 무엇일까요?
💾 [CS] JWT(JSON Web Token) 토큰이란 무엇일까요?
JWT(JSON Web Token) 토큰은 사용자 인증과 정보를 안전하게 전달하기 위한 JSON 기반의 토큰입니다.
주로 웹 애플리케이션에서 사용자 인증, 권한 부여를 위해 사용됩니다.
JWT(JSON Web Token)는 디지털 서명을 통해 변조 방지가 가능하며, 이를 통해 클라이언트와 서버 간의 데이터 전송이 안전하게 이루어집니다.
1️⃣ JWT의 구조.
JWT(JSON Web Token)는 세 가지 부분으로 구성됩니다.
헤더(Header)
페이로드(Payload)
서명(Signature)
1️⃣ 헤더(Header)
토큰의 타입(JWT-JSON Web Token)과 해싱 알고리즘 정보(예: HMAC, SHA256)를 포함합니다.
예시: {"alg": "HS256", "typ": "JWT"}
🤔 JWT의 헤더에서 토근의 타입을 포함하는 이유는 무엇일까?
JWT(JSON Web Token)의 헤더(Header)에 토큰의 타입을 포함하는 이유는 수신자가 토큰을 올바르게 인식하고 처리할 수 있도록 하기 위해서 입니다.
🤔 토큰의 타입(Token Type)이란 무엇일까?
토큰이 사용되는 방식이나 형태를 구분하는 정보입니다.
이 정보는 주로 토큰이 어떤 인증 또는 정송 방식으로 사용되는지를 명시하며, 수신 측에서 해당 토큰을 올바르게 해석하고 처리하는 데 중요한 역할을 합니다.
🤔 JWT의 헤더에서 해싱 알고리즘 정보를 포함하는 이유는 무엇일까?
JWT(JSON Web Token)의 헤더(Header)에 해싱 알고리즘 정보를 포함하는 이유는 토큰의 무결성을 검증하기 위해 사용된 알고리즘이 무엇인지 수신 측에서 정확히 알 수 있도록 하기 위해서입니다.
🤔 해시값(Hash Value), 또는 해시 코드(Hash Code)는 무엇일까?
해시값(Hash Value), 또는 해시 코드(Hash Code)는 임의의 입력 데이터를 고정된 길이의 문자열이나 숫자로 변환한 값입니다.
해시값(Hash Value)은 해싱 알고리즘에 의해 생성되며, 입력 데이터가 같으면 항상 같은 해시값(Hash Value)을 생성하지만, 입력 데이터가 달라지면 완전히 다른 해시값(Hash Value)이 생성됩니다.
🤔 해싱 알고리즘(Hashing Algorithm)이란 무엇일까?
임의의 길이를 가진 데이터를 고정된 길이의 해시값(Hash Value), 또는 해시 코드(Hash Code)으로 변환하는 함수입니다.
해싱 알고리즘(Hashing Algorithm)은 데이터의 무결성 검증, 비밀번호 저장, 데이터 검색 등의 용도로 널리 사용됩니다.
해시 함수는 일반적으로 빠르게 계산할 수 있으며, 입력 데이터가 아주 약간만 바뀌어도 완전히 다른 해시값(Hash Value)을 생성하는 특징이 있습니다.
🤔 해싱 알고리즘 정보란 무엇일까요?
해싱 알고리즘(Hashing Algorithm)의 종류와 방식을 나타내는 정보로, 주로 데이터의 무결성을 검증하거나 암호화된 형태로 저장하기 위해 사용됩니다.
해싱은 데이터가 변경되지 않았음을 확인하는 데 유용하며, 특히 비밀번호 저장, 디지털 서명, 데이터 무결성 등 다양한 보안 분야에서 필수적으로 사용됩니다.
2️⃣ 페이로드(Payload)
토큰의 실제 정보가 포함된 부분으로, 사용자 정보와 같은 클레임(Claim)을 담고 있습니다.
🤔 토큰의 실제 정보란 무엇일까요?
토큰의 실제 정보는 토큰에 포함된 데이터의 핵심적인 내용으로, 주로 사용자에 대한 정보나 인증, 권한에 관련된 정보를 담고 있습니다.
이 정보는 JWT(JSON Web Token) 토큰의 페이로드(Payload) 부분에 저장되며, 클레임(Claim)이라고도 불립니다.
토큰의 실제 정보는 인증이 필요한 시스템에서 서버가 해당 사용자의 신원을 확인하거나 특정 권한을 부여할 때 사용됩니다.
🤔 클레임(Claim)이란 무엇일까요?
JWT(JSON Web Token)의 페이로드(Payload) 부분에 담기는 정보로, 사용자 또는 토큰과 관련된 속성이나 데이터를 나타냅니다.
클레임(Claim)은 서버가 사용자에 대한 신원, 권한, 토큰의 유효 기간 등을 확인 할 수 있게 하는 역할을 합니다.
JWT(JSON Web Token)의 핵심 요소로, 클레임(Claim)을 통해 인증과 권한 부여에 필요한 다양한 정보를 포함할 수 있습니다.
🤔 페이로드(Payload)가 토큰의 실제 정보를 포함하는 이유는 무엇일까요?
토큰을 통해 인증과 권한 부여에 필요한 사용자 정보와 기타 데이터를 효율적으로 전달하기 위해서입니다.
JWT(JSON Web Token)는 주로 웹 애플리케이션에서 서버와 클라이언트 간에 정보를 안전하게 전송하는 방식으로 사용되므로, 필요한 정보를 페이로드(Payload)에 포함하여 서버가 추가 요청 없이 사용자 상태를 파악할 수 있게 해줍니다.
클레임(Claim)은 일반적으로 사용자 식별자(id), 사용자 권한(role), 토큰의 유효 시간(expiration) 등을 포함합니다.
예시: {"sub": "1234567890", "name": "Kobe", "admin": true}
🤔 클레임(Claim)에서의 사용자 식별자(id)란 무엇일까요?
사용자 식별자(id)는 JWT(JSON Web Token) 토큰 내에서 사용자를 고유하게 식별할 수 있는 값을 의미합니다.
이 식별자는 사용자를 구별하는 주요 정보로 사용되며, 서버가 특정 사용자를 인식하고 인증, 권한 부여를 수행할 때 기준이 되는 정보입니다.
🤔 클레임(Claim)에서의 사용자 권한(role)이란 무엇일까요?
사용자가 시스템에서 어떤 역할을 가지고 있는지를 나타내는 정보입니다.
이는 JWT(JSON Web Token) 토큰의 클레임(Claim) 필드에 포함되어 사용자에게 부여된 권한 수준을 명시하며, 서버는 이 권한 정보를 기반으로 사용자에게 허용된 작업이나 접근 권한을 결정합니다.
🤔 클레임(Claim)에서의 토큰의 유효 시간(expiration)이란 무엇일까요?
토큰의 유효 시간(expiration)은 JWT(JSON Web Token) 토큰이 유효한 기간을 설정하는 속성으로, 토큰의 만료 시점을 나타냅니다.
이 속성은 JWT(JSON Web Token)의 exp 클레임(Claim)에 포함되며, 이 값이 지나면 토큰은 더 이상 유효하지 않다고 간주되어 인증과 권한 부여 요청 시 거부됩니다.
🤔 클레임(Claim)에서 사용자 식별자(id), 사용자 권한(role), 토큰의 유효 시간(expiration) 등을 포함하는 이유는 무엇일까요?
서버가 사용자 인증 및 권한 관리를 효율적이고 안전하게 수행할 수 있도록 필요한 정보를 한 곳에 모아 두기 위함입니다.
이러한 정보를 통해 서버는 별도의 추가 작업 없이 사용자의 신원과 권한, 토큰의 유효성을 검증할 수 있으며, 이를 통해 효율적이고 확장 가능한 인증 시스템을 구축할 수 있습니다.
3️⃣ 서명(Signature)
토큰의 무결성을 보장하기 위한 서명으로, 헤더(Header)와 페이로드(Payload)를 합친 후 비밀 키로 해싱(Hashing)하여 생성됩니다.
🤔 토큰의 무결성(Token Integrity)
토큰의 내용이 발급된 이후 변경되지 않았음을 보장하는 것을 의미합니다.
무결성이 유지된 토큰은 발급 시점의 정보를 신뢰할 수 있는 상태로 유지하며, 그 내용이 중간에 조작되지 않았음을 확신할 수 있습니다.
무결성은 토큰의 안전한 인증과 권한 관리를 위해 필수적인 요소입니다.
🤔 비밀 키(Secret Key)
데이터를 암호화하거나 인증할 때 사용하는 기밀 정보로, 오직 송신자와 수신자만 알고 있어야 하는 키입니다.
비밀 키는 대칭 암호화와 HMAC 해싱 알고리즘에서 주로 사용되며, 이를 통해 데이터의 무결성을 보장하고 전송 중 데이터의 안전성을 유지할 수 있습니다.
서명은 클라이언트가 페이로드(Payload)의 내용을 변경하지 못하도록 보장하는 역할을 합니다.
예시: HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload), secret)
JWT는 위의 세 가지를 합쳐서 하나의 문자열로 만들고, 각 부분을 .으로 구분합니다.
2️⃣ JWT의 예시.
JWT(JSON Web Token)는 다음과 같이 세 부분이 합쳐진 형태의 문자열입니다.
eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJzdWIiOiIxMjM0NTY3ODkwIiwibmFtZSI6IkpvaG4gRG9lIiwiYWRtaW4iOnRydWV9.SflKxwRJSMeKKF2QT4fwpMeJf36POk6yJV_adQssw5c
이 문자열은 헤더(header), 페이로드(payload), 서명(signature)이 결합된 것이며, 각 부분은 Base64URL로 인코딩되어 있습니다.
🤔 Base64URL이란 무엇일까요?
Base64URL은 Base64 인코딩 방식을 URL 및 파일 시스템에서 안전하게 사용할 수 있도록 변형한 인코딩 방식입니다.
일반적인 Base64 인코딩은 문자열을 바이너리 데이터로부터 ASCII 텍스트로 변환하지만, 변환된 결과에는 URL에서 특별한 의미를 가지는 문자(+, /, =)가 포함될 수 있어 URL 인코딩을 추가로 해야 하는 불편함이 있습니다.
Base64URL은 이 문제를 해결하여, Base64 인코딩을 URL과 파일 경로에서 사용할 수 있도록 안전하게 변경한 방식입니다.
🤔 바이너리 데이터(Binary Data)
컴퓨터가 2진수(0과 1)로 표현하는 데이터를 의미하며, 텍스트 데이터와 달리 사람이 직접 읽거나 해석하기 어려운 데이터 형식입니다.
컴퓨터 시스템에서 모든 데이터는 궁극적으로 0과 1의 이진수 형태로 저장되고 처리되기 때문에, 이미지, 오디오, 비디오, 실행 파일 등 다양한 파일 형식이 바이너리 데이터로 표현됩니다.
🤔 Base64란 무엇인가요?
바이너리 데이터를 텍스트 형식으로 인코딩하기 위한 방식입니다.
컴퓨터에서 바이너리 데이터(예: 이미지, 오디오 등)를 ASCII 문자만드로 표현하여 전송하거나 저장할 수 있도록 만들어졌습니다.
Base64는 주로 이메일, 웹 API, URL에서 바이너리 데이터를 안전하게 전달하기 위해 사용됩니다.
3️⃣ JWT의 특징.
1️⃣ 자기 포함 토큰.
JWT(JSON Web Token)는 모든 필요한 정보를 자체적으로 포함하므로, 서버가 토큰만 확인해도 인증 및 권한 정보를 알 수 있습니다.
이를 통해 세션 저장소 없이도 사용자 인증을 관리할 수 있습니다.
🤔 세션 저장소(Session Store)란 무엇일까요?
사용자 세션 정보를 저장하고 관리하는 장소로, 주로 웹 애플리케이션에서 사용자가 로그린한 상태를 유지하거나 사용자와 관련된 데이터를 임시로 보관하기 위해 사용됩니다.
세션 저장소(Session Store)는 서버가 사용자별 상태를 관리할 수 있게 하며, 페이지 간 이동이나 서버 간 요청간에도 사용자 상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 돕습니다.
🤔 세션 정보(Session Information)이란 무엇일까요?
웹 애플리케이션에서 특정 사용자와 관련된 상태나 데이터를 말합니다.
세션 정보(Session Information)는 사용자가 웹사이트에 로그인 했을 때부터 로그아웃할 때까지 사용자의 활동이나 상태를 유지하고 추적하기 위해 서버에 저장되며, 페이지 이동이나 새로운 요청이 발생하더라도 사용자 상태가 지속되도록 돕습니다.
🤔 세션(Session)이란 무엇일까요?
웹 애플리케이션에서 특정 사용자와 서버 간의 상태를 유지하는 기간을 의미합니다.
서버가 사용자의 요청들을 하나의 연속적인 흐름으로 식별하고 상태를 지속적으로 추적할 수 있도록 도와줍니다.
사용자가 웹사이트에 접속하고 로그아웃하거나 일정 시간 동안 활동이 없으면 세션(Session)이 종료되는 방식으로, 세션(Session)은 사용자가 웹 애플리케이션에 접속해 있는 동안의 상태를 관리하는 역할을 합니다.
2️⃣ 변조 방지.
JWT(JSON Web Token)는 서명(Signature)을 포함하고 있어, 토큰이 변조되지 않았음을 검증할 수 있습니다.
토큰의 정보가 변경될 경우, 서명 검증이 실패하므로 유효하지 않은 토큰으로 간주됩니다.
3️⃣ 짧은 수명.
JWT(JSON Web Token)는 보안상의 이유로 일반적으로 짧은 유효 기간을 갖습니다.
만료된 토큰은 다시 인증을 요청해야 하므로, 주기적으로 재발급을 통해 보안을 유지할 수 있습니다.
4️⃣ 비상태성(Stateless)
JWT(JSON Web Token)는 서버에 상태를 저장하지 않는 비상태성(Stateless) 토큰이므로, 확장성과 성능이 요구되는 환경에서 효과적입니다.
🤔 비상태성(Stateless)란 무엇일까요?
각 요청이 이전 요청이나 이후 요청과 독립적으로 처리되는 특성을 의미합니다.
비상태적인 시스템에서는 각 요청에 필요한 모든 정보가 요청 자체에 포함 되어야 하며, 서버는 요청을 처리할 때 이전 상태나 세션(Session)을 기억하지 않고 매번 새로운 요청으로 처리합니다.
서버는 토큰을 확인하기만 하면 되므로, 세션(Session) 관리가 필요 없는 애플리케이션에 적합합니다.
4️⃣ JWT의 단점.
1️⃣ 서버에서 토큰 무효화가 어렵다.
JWT(JSON Web Token)는 서버에서 상태를 관리하지 않으므로, 토큰을 발급한 후 특정 토큰을 서버에서 무효화하기 어렵습니다.
🤔 토큰 무효화(Token Invalidation)란 무엇일까요?
기존에 발급된 토큰을 더 이상 유효하지 않도록 만드는 과정을 의미합니다.
무효화된 토큰은 사용자가 해당 토큰을 통해 인증이나 권한을 요청할 때 거부되며, 주로 로그아웃 처리, 보안상의 이유, 토큰 재발급 시에 사용됩니다
이를 해결하기 위해 블랙리스트나 짧은 만료 기간을 사용하여 보안을 강화할 수 있습니다.
🤔 블랙리스트(Blacklist)
특정 조건을 충족하지 못해 접근이 제한된 목록으로, 허용되지 않는 항목이나 사용자를 차단하고 관리하기 위해 사용됩니다.
IT 보안, 네트워크, 인증 시스템 등에서 자주 활용되며, 보안과 권한 관리를 위해 불법적이거나 신뢰할 수 없는 대상을 식별하고 차단하는데 도움이 됩니다.
JWT에서의 블랙리스트(Blacklist)는 특정 JWT 토큰을 무효화하기 위해 차단 목록에 추가하는 방식을 의미합니다.
블랙리스트에 추가된 토큰은 더 이상 유효하지 않은 것으로 간주되어, 해당 토큰으로 인증 요청을 보내면 인증이 거부되거나 접근이 제한됩니다.
이는 로그아웃 처리, 토큰 유효기간 이내에 강제 무효화, 보안상 이유로 탈취된 토큰을 차단해야 할 때 유용합니다.
2️⃣ 토큰의 크기가 크다.
JWT(JSON Web Token)는 서명(Signature)과 페이로드(Payload)를 포함하므로 크기가 큰 편입니다.
이는 네트워크 트래픽에 영향을 줄 수 있습니다.
🤔 네트워크 트래픽(Network Traffic)이란 무엇일까요?
네트워크를 통해 전송되는 모든 데이터의 흐름을 의미합니다.
이는 사용자가 인터넷을 통해 주고받는 데이터, 애플리케이션 간의 통신, 서버 간 데이터 교환 등 네트워크 상의 모든 데이터를 포함하며,
보통 초당 전송되는 데이터의 양으로 측정합니다.
🤔 데이터의 흐름이란 무엇일까요?
네트워크 트래픽(Network Traffic)에서의 데이터 흐름은 네트워크 상에서 데이터가 전송되는 과정과 방향을 의미합니다.
네트워크의 각 장치가 서로 데이터를 주고받으며 이동하는 경로를 통해 사용자 간의 통신, 데이터 요청, 파일 전송 등이 이루어집니다.
이 데이터 흐름은 네트워크를 통해 어떻게 데이터가 오가는지 보여주며, 일반적으로 패킷(Packet)이라는 단위로 분할되어 전송됩니다.
🤔 데이터 흐름 방향이란 무엇일까요?
데이터 흐름은 상향 흐름(upload)과 하향 흐름(download)으로 구분되며, 일반적으로 클라이언트와 서버 간에 주고받습니다.
상향 흐름(Upload)는 클라이언트가 서버로 데이터를 보내는 경우를 말하며, 파일의 업로드를 예로 들 수 있습니다.
하향 흐름(Download)는 서버가 클라이언트로 데이터를 보내는 경우를 말하며, 웹페이지 로딩, 파일 다운로드 등을 예로 들 수 있습니다.
🤔 네트워크 상에서 데이터가 전송되는 과정이란 무엇일까요?
네트워크 상에서 데이터가 전송되는 과정은 발신자(출발지)에서 수신자(목적지)까지 데이터를 패킷(Packet)으로 나누고, 이를 여러 네트워크 장치를 거쳐 전달하는 일련의 절차를 의미합니다.
이 과정은 여러 단계로 나뉘며, 프로토콜 스택을 통해 데이터가 송신 장치에서 수신 장치로 안전하고 정확하게 전송되도록 관리됩니다.
🤔 프로토콜 스택(Protocol Stack)이란 무엇일까요?
네트워크 통신에서 데이터를 송수신하기 위해 계층별로 역할을 나눠 프로토콜을 구성한 집합입니다.
이 스택은 네트워크 통신 과정에서 발생하는 다양한 작업을 논리적으로 나누고, 각 계층에 특정 역할을 부여하여 데이터를 전송, 처리, 수신할 수 있도록 설계되었습니다.
각 계층은 독립적이며, 상호 작용을 통해 최종적으로 데이터가 목적지에 도달합니다.
3️⃣ 탈취된 토큰의 악용 가능성.
만료되지 않은 JWT(JSON Web Token)가 탈취된 경우, 공격자가 이를 사용하여 사용자로 위장할 수 있습니다.
이를 방지하기 위해 HTTPS를 통한 전송 및 짧은 유효 기간 설정이 중요합니다.
🤔 HTTPS를 통한 전송이란 무엇일까요?
웹 브라우저와 서버 간의 통신이 암호화된 상태로 이루어지는 방식입니다.
HTTPS는 HTTP에 SSL(Secure Sockets Layer) 또는 TLS(Transport Layer Security) 암호화 계층을 추가한 프로토콜로,
사용자가 웹사이트와 주고받은 데이터를 제3자가 볼 수 없도록 보호합니다.
이를 통해, 웹사이트 로그인 정보, 신용카드 번호, 개인 정보 등 민감한 데이터가 안전하게 전송될 수 있습니다.
🤔 HTTP(HyperText Transfer Protocol)이란 무엇일까요?
웹 브라우저와 웹 서버 간에 하이퍼텍스트(HyperText)를 주고받기 위한 프로토콜로, 인터넷 상에서 데이터를 전송하는 표준 규약입니다.
HTTP(HyperText Transfer Protocol)는 웹 페이지, 이미지, 비디오와 같은 리소스를 전송하는데 사용되며, 클라이언트-서버 구조를 기반으로 작동합니다.
웹 브라우저가 클라이언트 역할을 하고, 웹 서버는 클라이언트 요청을 처리하여 필요한 정보를 제공하는 역할을 합니다.
🤔 하이퍼텍스트(HyperText)란 무엇일까요?
특정 단어, 문장, 이미지 등을 클릭하면 관련된 다른 문서나 페이지로 연결되는 방식의 텍스트를 의미합니다.
웹의 핵심적인 개념으로, 하이퍼텍스트(HyperText)는 사용자가 링크를 클릭하여 서로 관련된 정보나 페이지로 자유롭게 이동할 수 있게 도와줍니다.
일반 텍스트와 달리, 하이퍼텍스트(HyperText)는 문서 간의 관계를 쉽게 연결하고 참조할 수 있는 기능을 제공하여 비선형적인 정보 탐색을 가능하게 합니다.
🤔 SSL(Secure Sockets Layer)란 무엇일까요?
네트워크 상에서 데이터를 안전하게 전송하기 위한 보안 프로토콜로, 클라이언트와 서버 간의 데이터 통신을 암호화하여 데이터의 기밀성, 무결성, 인증을 보장합니다.
SSL(Secure Sockets Layer)은 웹사이트가 HTTPS 프로토콜을 사용할 수 있게 하며, 주로 인터넷 상의 민감한 정보(예: 로그인 정보, 결제 정보) 보호에 사용됩니다.
🤔 TLS(Transport Layer Security)란 무엇일까요?
인터넷 상에서 데이터를 안전하게 전송하기 위한 보안 프로토콜로, SSL(Secure Sockets Layer)의 후속 버전입니다.
TLS(Transport Layer Security)는 클라이언트와 서버 간의 데이터 전송을 암호화하여 기밀성과 무결성을 보장하며, 현재 대부분의 HTTPS 연결에 사용됩니다.
TLS(Transport Layer Security)는 데이터가 중간에 탈취되거나 조작되는 것을 방지하여, 민감한 정보를 안전하게 전송할 수 있도록 돕습니다.
5️⃣ JWT의 사용 예시(Java)
Java에서 JWT를 사용하려면, JJWT(Java JWT) 라이브러리를 사용하여 토큰을 생성하고 검증할 수 있습니다.
import io.jsonwebtoken.Jwts;
import io.jsonwebtoken.SignatureAlgorithm;
import io.jsonwebtoken.Claims;
public class JwtExample {
private static final String SECRET_KEY = "mySecreKey";
// JWT 토큰 생성
public static String createToken(String subject) {
return Jwts.builder()
.setSubject(subject) // 사용자 식별자(id)
.setIssuedAt(new Date()) // 발행 시간
.setExpiration(new Date(System.currentTimeMillis() * 3600000)) // 만료 시간(expiration)-1시간 후
.signWith(SignatureAlgorithm.HS256, SECRET_KEY) // 서명 알고리즘 및 키
.compact();
}
// JWT 토큰 검증 및 정보 추출
public static Claims parseToken(String token) {
return Jwts.parse()
.setSigningKey(SECRET_KEY)
.parseClaimsJwt(token)
.getBody();
}
public static void main(String[] args) {
// 토큰 생성
String token = createToken("user123");
System.out.println("JWT Token: " + token);
// 토큰 검증 및 정보 추출
Claims claims = parseToken(token);
System.out.println("Subject: " + clamis.getSubject());
}
}
👉 설명.
createToken 메서드는 사용자 정보를 기반으로 JWT 토큰을 생성합니다.
parseToken 메서드는 생성된 토큰을 검증하고 페이로드의 정보를 추출합니다.
이 예제에서는 user123이라는 사용자 식별자로 토큰을 생성하고, 생성된 토큰에서 사용자 식별자(subject)를 추출합니다.
6️⃣ JWT의 사용 사례.
1️⃣ 사용자 인증.
웹 애플리케이션에서 로그인 후 사용자 정보를 확인하는데 JWT를 사용하여, 추가적인 세션 관리 없이 인증을 처리할 수 있습니다.
2️⃣ API 인증.
RESTful API에서는 클라이언트가 JWT를 포함하여 요청을 보내면, 서버는 토큰을 검증하여 클라이언트의 권한을 확인할 수 있습니다.
🤔 RESTful API란 무엇일까요?
REST(Representational State Transfer) 아키텍처 스타일을 기반으로 설계된 API로, 웹에서 클라이언트와 서버 간에 리소스를 효율적으로 주고받기 위한 규칙과 원칙을 따르는 API입니다.
RESTful API는 HTTP 프로토콜을 사용하여 웹의 리소스(Resource)를 URL을 통해 접근하고, HTTP 메서드(GET, POST, PUT, DELETE 등)를 사용해 해당 리소스를 조작합니다.
🤔 REST(Representational State Transfer) 아키텍처란 무엇일까요?
웹 기반의 분산 시스템을 설계하기 위한 아키텍처 스타일로, 리소스(Resource)를 기반으로 클라이언트와 서버 간의 상태 정보를 주고받는 방식입니다.
REST는 HTTP 프로토콜을 기반으로 설계되었으며, 웹에서 데이터를 효율적이고 확장 가능하게 주고받기 위해 권장되는 원칙과 제약 조건을 정의합니다.
REST 아키텍처 스타일은 주로 웹 API 설계에 적용되며, 웹 애플리케이션에서 클라이언트가 서버의 리소스에 접근할 때 일관성 있는 방식을 제공합니다.
REST는 특정한 표준이나 프로토콜이 아니며, 설계 원칙에 따른 웹 서비스 구조를 의미합니다.
🤔 REST에서의 리소스(Resource)란 무엇일까요?
웹에서 고유하게 식별할 수 있는 모든 데이터나 객체를 의미합니다.
REST 아키텍처에서는 리소스(Resource)를 통해 웹 서비스가 클라이언트에게 제공하는 데이터나 기능을 추상화한 개체로, 리소스는 URI(Uniform Resource Identifier)를 통해 고유하게 식별됩니다.
RESTful API에서는 이러한 리소스(Resource)에 대한 데이터를 HTTP 메서드(GET, POST, PUT, DELETE 등)를 통해 접근하고 조작합니다.
🤔 URI(Uniform Resource Identifier)란 무엇일까요?
웹에서 특정 리소스를 식별하고 위치를 지정하는 고유한 문자열입니다.
웹 리소스를 유일하게 식별하여 접근할 수 있도록 설계된 URI(Uniform Resource Identifier)는 웹 주소를 지정할 때 사용되며,
우리가 흔히 접하는 URL도 URI의 한 종류입니다.
URI는 RESTful API에서 리소스를 식별하는 중요한 요소로, 사용자가 원하는 리소스를 정확히 찾을 수 있게 합니다.
🤔 분산 시스템(Distributed System)이란 무엇일까요?
여러 대의 컴퓨터나 서버가 네트워크를 통해 연결되어 하나의 시스템처럼 동작하는 구조를 말합니다.
분산 시스템(Distributed System)에서는 하나의 작업을 여러 장치에서 나누어 처리하여, 데이터 처리 속도와 효율성을 높이고, 단일 장애 지점을 줄여 시스템의 신뢰성을 강화할 수 있습니다.
3️⃣ 마이크로서비스 간의 통신.
JWT는 서버 간 인증에도 사용할 수 있습니다.
마이크로서비스 아키텍처에서 각 서비스가 독립적으로 JWT를 검증할 수 있으므로, 안전하고 효율적인 인증 관리가 가능합니다.
🤔 마이크로서비스 아키텍처(Microservices Architecture)란 무엇일까요?
애플리케이션을 여러 개의 작은 독립적인 서비스로 나눠서 개발하고 배포하는 방식을 의미합니다.
각 마이크로서비스(Microservices)는 특정 기능이나 비즈니스 로직을 독립적으로 수행하며, 서로 독립적으로 개발, 배포, 확장, 유지보수할 수 있는 특성이 있습니다.
이 아키텍처는 대규모 애플리케이션에서 유연선과 확장성을 극대화할 수 있도록 설계되었습니다.
7️⃣ 요약.
JWT(JSON Web Token)은 안전하고 간편한 인증과 정보 전송을 위한 토큰으로, 디지털 서명을 통해 토큰이 변조되지 않았음을 검증할 수 있습니다.
JWT는 주로 사용자 인증과 API 접근 제어 등에 사용되며, 자기 포함 토큰이므로 별도의 세션 저장소가 필요하지 않습니다.
Java에서 JWT를 생성하고 검증하려면 JJWT 라이브러리와 같은 도구를 사용할 수 있으며, 이를 통해 간편하게 토큰을 관리할 수 있습니다.
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💾 [CS] 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)이란 무엇일까요?
💾 [CS] 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)이란 무엇일까요?
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 여러 작업을 동시에 수행할 수 있도록 프로그램을 설계하는 기법입니다.
동시성(Concurrency)은 작업의 실행 흐름을 겹치게 하거나 병렬로 처리하여, 시스템의 효율성을 높이고 처리 시간을 줄이는 데 중점을 둡니다.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 멀티스레딩, 멀티프로세싱을 포함하여, 비동기 프로그래밍과 같은 다양한 기법을 사용하여 시스템 자원을 최대한 활용할 수 있도록 합니다.
1️⃣ 동시성과 병렬성의 차이.
동시성과 병렬성은 종종 혼동되지만, 서로 다른 개념입니다.
1️⃣ 동시성(Concurrency)
동시성(Concurrency)은 여러 작업이 실행되는 것처럼 보이게 하는 것을 의미합니다.
실제로는 작업 간의 실행 시간을 쪼개어 번갈아 가면서 실행하여, 여러 작업이 동시에 진행되는 것처럼 보이게 만듭니다.
예를 들어, 하나의 CPU 코어에서 두 개의 작업을 번갈아가며 빠르게 실행하면, 두 작업이 동시에 실행되는 것처럼 느껴집니다.
이는 멀티태스킹(Multitasking)의 개념과 유사합니다.
2️⃣ 병렬성(Parallelism)
병렬성(Parallelism)은 여러 작업을 동시에 실행하는 것을 의미합니다.
동시성과 달리, 실제로 여러 CPU 코어에서 여러 작업을 동시에 처리합니다.
병렬성(Parallelism)은 멀티코어 프로세서 환경에서 주로 이루어지며, 하나의 작업을 여러 조각으로 나눠 여러 코어에서 동시에 처리할 수 있게 해줍니다
2️⃣ 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)의 필요성
1️⃣ 효율적인 자원 사용.
컴퓨터 시스템은 CPU, 메모리, I/O 장치와 같은 다양한 자원이 있습니다.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)을 통해 이러한 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 파일을 읽거나 네트워크 요청을 기다리는 동안 CPU가 유후 상태에 머무르지 않도록, 다른 작업을 실행할 수 있습니다.
📝 유후 상태(Idle State)
CPU가 현재 실행할 작업이 없어서 대기하고 있는 상태를 의미합니다.
즉, CPU가 아무런 작업도 수행하지 않고 쉬고 있는 상태를 뜻합니다.
컴퓨터 시스템에서 CPU는 항상 작업을 할당받아야 제대로 작동할 수 있습니다.
그러나 입출력 작업이 완료되기를 기다리거나, 다음 명령어가 준비되지 않은 경우 등, 특정 상황에서는 CPU가 유후 상태로 머물게 됩니다.
2️⃣ 빠른 응답성.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 프로그램의 응답성을 향상시킵니다.
예를 들어, 사용자가 버튼을 클릭할 때마다 새로운 요청이 처리되도록 하고, 메인 스레드가 다른 작업을 수행하는 동안에도 UI가 멈추지 않게 할 수 있습니다.
이는 특히 웹 서버와 같은 환경에서 중요합니다.
여러 사용자의 요청을 동시에 처리하여 빠르게 응답할 수 있습니다.
3️⃣ 배치 처리 및 병렬 계산.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 대량의 데이터를 병렬로 처리할 때 유리합니다.
예를 들어, 빅데이터 처리를 위해 여러 노드에서 데이터를 동시에 처리할 수 있습니다.
📝 노드(Node)
컴퓨터 네트워크에서 데이터를 처리하거나 전송하는 장치나 시스템을 의미합니다.
노드는 네트워크를 구성하는 개별적인 장치로, 서버, 컴퓨터, 라우터, 스위치, 또는 클라이언트 등이 모두 노드가 될 수 있습니다.
분산 시스템에서 노드는 각각 독립적으로 작업을 수행하거나, 서로 협력하여 큰 작업을 분담할 수 있습니다.
3️⃣ 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)의 주요 개념.
1️⃣ 스레드(Thread)
스레드는 프로세스 내에서 실행되는 작은 실행 단위입니다.
한 프로세스는 여러 스레드를 가질 수 있으며, 이들 스레드는 메모리와 자원을 공유합니다.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)에서 멀티스레딩(Multithreading)을 통해 여러 스레드를 동시에 실행하여 작업을 동시에 처리할 수 있습니다.
2️⃣ 락(Lock)
여러 스레드가 공유 자원에 동시에 접근하면 데이터 충돌(Race Condition)이 발생할 수 있습니다.
이를 방지하기 위해, 공유 자원에 접근할 때 락을 사용하여 한 번에 하나의 스레드만 자원에 접근하도록 합니다.
하지만 락을 잘못 사용할 경우 데드락(DeadLock)이나 라이블록(Livelock) 같은 문제가 발생할 수 있스므로, 주의가 필요합니다.
3️⃣ 뮤텍스(Mutex)와 세마포어(Semaphore)
뮤텍스(Mutex)는 두 개 이상의 스레드가 동시에 자원에 접근하는 것을 방지하기 위해 사용되는 락의 일종입니다.
특정 스레드가 자원을 사용하면, 다른 스레드는 그 자원이 해제될 때까지 대기해야 합니다.
세마포어(Semaphore)는 리소스의 접근 가능한 수량을 관리하여, 여러 스레드가 리소스레 접근하도록 제어할 수 있습니다.
제한된 수의 스레드만 리소스에 접근할 수 있게끔 허용합니다.
4️⃣ 비동기 프로그래밍(Asynchronous Programming)
비동기 프로그래밍(Asynchronous Programming)은 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)의 한 형태로, 특정 작업이 완료될 때 까지 대기하지 않고 다른 작업을 먼저 수행하도록 합니다.
예를 들어, 네트워크 요청을 보내고 응답을 기다리는 동안, 프로그램은 다른 작업을 수행할 수 있습니다.
Java에서는 CompletableFuture, JavaScript에서는 Promise를 사용하여 비동기 프로그래밍(Asynchronous Programming)을 쉽게 구현할 수 있습니다.
4️⃣ 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)의 예시.
1️⃣ 멀티스레딩 예시.
class MyThread extends Thread {
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getId() + ": " + i);
try {
Thread.sleep(500); // 0.5초 대기
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread t1 = new MyThread();
MyThread t2 = new MYThread();
t1.start(); // t1 스레드 시작
t2.start(); // t2 스레드 시작
}
}
위 코드는 두 개의 스레드를 생성하고, 동시에 실행시켜 동시성을 구현하는 예시입니다.
2️⃣ 비동기 프로그래밍 예시.
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
public class AsyncExample {
public static void main(String[] args) {
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("비동기 작업 완료!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
System.out.println("메인 스레드 작업 실행 중...");
future.join(); // 비동기 작업이 끝날 때까지 대기
}
}
이 코드는 비동기적으로 실행되는 작업을 만들고, 메인 스레드가 작업을 기다리지 않고 다른 작업을 수행할 수 있게 합니다.
5️⃣ 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)의 장점.
1️⃣ 자원 효율성 극대화.
CPU가 작업을 대기하는 동안 유휴 상태로 있지 않고, 다른 작업을 수행할 수 있어 시스템 자원의 효율성을 높일 수 있습니다.
2️⃣ 빠른 응답성
여러 작업을 동시에 수행하거나, 특정 작업을 기다리는 동안에도 프로그램이 응답할 수 있도록 하여, 사용자의 경험을 개선 합니다.
3️⃣ 병렬 처리
여러 코어를 사용하는 멀티코어 프로세서 환경에서 병렬 처리를 통해 작업 속도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
6️⃣ 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)의 단점.
1️⃣ 복잡성 증가.
여러 스레드가 동시에 작업을 수행할 때 동기화 문제가 발생할 수 있어, 프로그램의 복잡성이 증가합니다.
개발자는 데드락(DeadLock), 레이스 컨디션(Race Condition) 등 여러 문제를 해결해야 합니다.
2️⃣ 디버깅의 어려움.
동시성 코드의 디버깅은 다른 시검에 따라 다른 결과가 발생할 수 있기 때문에 예측하기 어려운 버그가 나타날 수 있습니다.
3️⃣ 성능 오버헤드.
스레드를 생성하고 관리하는 데에도 비용이 발생하며, 동기화를 위해 락을 사용하면 성능이 저하될 수 있습니다.
6️⃣ 요약.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 여러 작업을 동시에 수행할 수 있도록 설계된 프로그래밍 방식으로, 멀티스레딩(Multilthreading), 비동기 프로그래밍(Asyncronous Programming), 멀티프로세싱(Multiprocessing)을 포함하여 시스템 자원을 효율적으로 사용하고 프로그램의 응답성을 높이는 것을 목표로 합니다.
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 CPU가 작업을 대기하는 동안 유휴 상태로 있지 않고, 다른 작업을 수행하여 성능을 최적화합니다.
그러나 코드의 복잡성, 디버깅의 어려움, 성능 오버헤드 등고 함께 고려해야 합니다.
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💾 [CS] CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)이란 무엇일까요?
💾 [CS] CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)이란 무엇일까요?
CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)은 프로그램의 실행 속도가 CPU의 처리 속도에 의해 제한되는 작업을 의미합니다.
즉, 연산이나 계산 작업이 많아서 CPU가 대부분의 시간을 계산 처리에 사용하며, CPU의 성능이 전체 작업의 성능을 결정짓는 상황입니다.
1️⃣ CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)의 특징.
1️⃣ 복잡한 계산 작업.
CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)은 일반적으로 복잡한 수학 계산, 데이터 처리, 암호화, 머신 러닝 등 많은 연산을 필요로 하는 작업이 포함됩니다.
CPU가 계속해서 계산 작업을 수행하며, 다른 하드웨어(예: 디스크, 네트워크)의 속도에 의존하지 않고 CPU의 속도에 의해 성능이 결정됩니다.
2️⃣ CPU 사용률이 높음.
CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)은 CPU의 연산 자원(CPU 코어(CPU Core)와 클럭 속도(Clock Speed))을 최대한 활용합니다.
📝 CPU Core
중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU) 내부에서 독립적으로 작업을 수행할 수 있는 처리 단위를 의미합니다.
각 코어(Core)는 자신만의 연산 장치(ALU), 레지스터, 제어 장치 등을 갖추고 있어, 프로그램의 명령을 독립적으로 처리할 수 있습니다.
현대의 CPU는 여러 개의 Core(Multi Core)를 포함하고 있어, 동시에 여러 작업을 병렬로 처리할 수 있습니다.
📝 클럭 속도(Clock Speed)
클럭 속도(Clock Speed)는 CPU가 작업을 수행하는 속도를 나타내는 지표로, 1초 동안 CPU가 실행할 수 있는 명령어 사이클의 수를 의미합니다.
클럭 속도(Clock Speed)는 헤르츠(Hz) 단위로 측정되며, 메가헤르츠(MHz) 또는 기가헤르츠(GHz)로 표현됩니다.
예를 들어, 1GHz는 CPU가 1초에 10억 번의 명령어 사이클을 처리할 수 있다는 의미입니다.
클럭 속도(Clock Speed)가 높을수록 CPU가 더 빠르게 작동하여, 더 많은 작업을 짧은 시간 안에 처리할 수 있습니다.
프로그램을 실행할 때 CPU 사용률(CPU Utilization)이 높게 나타나며, CPU 성능이 전체 작업 속도에 큰 영향을 미칩니다.
2️⃣ CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)의 예.
1️⃣ 이미지 처리.
대량의 이미지를 변환하거나, 필터를 적용하는 작업은 픽셀 단위로 많은 계산을 필요로 합니다.
이러한 작업은 CPU의 계산 속도에 의해 처리 속도가 결정됩니다.
2️⃣ 비디오 인코딩/디코딩.
비디오 파일을 인코딩하거나 디코딩하는 작업은 대량의 데이터 처리가 필요하고, 복잡한 알고리즘을 통해 프레임을 압축하거나 복원해야 하기 때문에 CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)에 해당합니다.
3️⃣ 암호화/복호화.
데이터를 암호화하거나 복호화하는 과정은 CPU가 복잡한 계산을 수행해야 합니다.
이는 주로 보안과 관련된 작업에서 자주 사용됩니다.
4️⃣ 과학 계산 및 데이터 분석.
데이터 분석, 수학적 모델링, 시뮬레이션 등 수많은 계산을 필요로 하는 작업도 CPU 바운드 작업입니다.
예를 들어, 대규모 데이터셋에서 통계적인 계산을 하는 작업은 CPU의 처리 성능에 크게 의존합니다.
5️⃣ 게임 로직 및 물리 엔진.
게임 내의 물리 연산, AI 처리, 게임 로직 등은 많은 계산을 필요로 하며, 실시간으로 계산을 수행해야 하기 때문에 CPU 바운드 작업에 속합니다.
3️⃣ CPU 바운드 vs I/O 바운드
1️⃣ CPU 바운드
프로그램의 성능이 CPU 처리 속도에 의해 제한됩니다.
복잡한 계산이나 연산 작업을 수행하는 경우 CPU 바운드가 됩니다.
예: 이미지 처리, 비디오 인코딩, 암호화 등.
2️⃣ I/O 바운드
프로그램의 성능이 입출력(I/O) 작업의 속도에 의해 제한됩니다.
네트워크 통신, 파일 읽기/쓰기, 데이터베이스 쿼리 등 외부 장치의 속도에 따라 성능이 결정됩니다.
예: 파일 다운로드, 데이터베이스 조회, 웹 페이지 요청 등
4️⃣ CPU 바운드 작업의 최적화.
1️⃣ 병렬 처리(Parallel Processing)
CPU 바운드 작업은 멀티코어 CPU를 사용하여 여러 코어에서 동시에 작업을 수행하도록 하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.
Java에서는 멀티스레딩(Multithreading)을 사용하여 여러 스레드에서 동시에 작업을 처리하도록 하거나 Fork/Join Framework를 사용하여 태스크를 분할하고 병렬로 처리할 수 있습니다.
👉 예시(Java에서 Fork/Join Framework)
import java.util.concurrent.RecursiveTask;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
public class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
private final int[] array;
private final int start;
private final int end;
public SumTask(int[] array, int start, int end) {
this.array = array;
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Long compute() {
if (end - start <= 10) { // 작은 작업은 직접 계산
long sum = 0;
for (int i = start; i < end; i++) {
sum += array[i];
}
return sum;
} else { // 큰 작업은 분할
int mid = (start + end) / 2;
SumTask
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[1000];
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
SumTask task = new SumTask(array, 0, array.length);
long sum = pool.invoke(task);
System.out.println("Sum: " + sum);
}
}
2️⃣ 연산 최적화.
반복적인 계산을 줄이기 위해 알고리즘을 최적화하거나, 복잡한 연산을 간단하게 변경하여 성능을 향상 시킬 수 있습니다.
예를 들어, 데이터가 이미 정렬되어 있는지 확인하는 작업에서는 매번 정렬을 수행하기보다 정렬 여부를 미리 체크하여 불필요한 연산을 줄이는 방식으로 최적화할 수 있습니다.
3️⃣ 캐싱(Caching)
반복적으로 계산되는 값들을 캐시 메모리에 저장해두고, 필요할 때마다 다시 계싼하지 않고 저장된 값을 사용하여 성능을 높일 수 있습니다.
CPU 바운드 작업에서는 중복된 계산이 발생하지 않도록 메모이제이션(Memoization) 기법을 사용하여 성능을 향상시킬 수 있습니다.
5️⃣ 요약.
CPU 바운드 작업은 프로그램 성능이 CPU의 연산 처리 속도에 의해 제한되는 작업을 의미합니다.
이러한 작업은 복잡한 계산, 데이터 처리, 암호화 등 CPU가 많은 연산을 수행해야 하는 경우가 많습니다.
CPU 바운드 작업을 최적화하기 위해서는 병렬 처리, 연산 최적화, 캐싱 등의 기법을 활용하여 CPU 자원을 효율적으로 사용하고, 성능을 최대한 끌어올릴 수 있습니다.
CPU 바운드 작업은 I/O 바운드 작업과 대조적으로, 연산 작업이 중심이 되는 상황에서 발생합니다.
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💾 [CS] I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)이란 무엇일까요?
💾 [CS] I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)이란 무엇일까요?
I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)은 입출력(Input/Output) 작업의 속도에 의해 전체 작업의 성능에 제한되는 작업을 의미합니다.
즉, 프로그램이 실행되는 동안 CPU가 데이터를 처리하는 것보다, 데이터를 읽고 쓰는 작업(I/O)에서 더 많은 시간이 소비되는 상황을 말합니다.
1️⃣ I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)의 예.
1️⃣ 파일 입출력.
하드 디스크에 파일을 읽거나 쓰는 작업은 I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)의 대표적인 예입니다.
예를 들어, 대용량 파일을 읽어와서 처리하거나, 결과를 파일에 저장할 때, 디스크의 읽기/쓰기 속도에 따라 작업의 전체 시간이 결정됩니다.
2️⃣ 네트워크 통신.
인터넷에서 데이터를 다운로드하거나 업로드하는 작업은 네트워크 속도에 의존합니다.
예를 들어, 웹 페이지에서 데이터를 가져오거나 API 서버로 요청을 보내는 작업은 네트워크의 지연 시간(latency)과 대역폭(bandwidth)에 의해 제한됩니다.
3️⃣ 데이터베이스 쿼리.
데이터베이스에서 데이터를 조회하거나 삽입하는 작업은 I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)입니다.
디스크에 저장된 데이터를 읽어오거나, 데이터를 저장할 때 디스크 속도와 데이터베이스의 처리 성능이 작업의 속도를 좌우합니다.
2️⃣ I/O 바운드 vs CPU 바운드
1️⃣ I/O 바운드(I/O Bound)
작업의 성능이 I/O 속도에 의해 제한되는 상황입니다.
네트워크, 디스크, 데이터베이스 등의 입출력 장치에서 데이터를 읽거나 쓰는 속도가 전체 성능에 영향을 미칩니다.
예를 들어, 파일 다운로드나 데이터베이스에서 대량의 데이터 조회가 I/O 바운드 작업입니다.
이 경우, CPU는 데이터 처리할 준비가 되어 있어도, 디스크나 네트워크에서 데이터를 받아오는 동안 대기하게 됩니다.
2️⃣ CPU 바운드(CPU Bound)
작업의 성능이 CPU의 처리 속도에 의해 제한되는 상황입니다.
복잡한 계산이나 데이터 처리 작업이 많아 CPU가 대부분의 시간을 계산 작업에 소비할 때 발생합니다.
예를 들어, 암호화, 이미지 처리, 머신 러닝 모델 학습 등이 CPU 바운드 작업입니다.
이 경우, 작업 속도는 CPU 처리 성능에 의해 결정됩니다.
3️⃣ I/O Bound 작업 최적화.
1️⃣ 비동기 프로그래밍(Asynchronous Programming)
비동기 I/O(Asynchronous I/O)는 I/O 작업(I/O Task)이 완료될 때까지 CPU가 대기하지 않고, 다른 작업을 계속 수행항 수 있도록 합니다.
이를 통해 I/O 대기 시간을 줄이고, CPU를 더 효율적으로 사용할 수 있습니다.
예를 들어, 파일을 다운로드하는 동안 다른 작업을 처리할 수 있어, 작업의 전체 처리 속도를 개선할 수 있습니다.
👉 예시 (Java 비동기 I/O)
import java.nio.file.*;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
public class AsyncFileRead {
public static void main(String[] args) {
CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
String content = Files.readString(Paths.get("example.txt")), StandardCharsets.UTF_8);
System.out.println(content);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
});
System.out.println("파일 읽기 요청 완료");
}
}
위 코드는 비동기로 파일을 읽기 때문에, 파일을 읽는 동안 다른 작업을 수행할 수 있습니다.
2️⃣ 멀티스레딩(Multithreading)
여러 스레드(Thread)를 사용하여 동시에 I/O 작업을 수행할 수 있습니다.
이를 통해 I/O 작업이 대기하는 동안 다른 스레드가 CPU를 사용하여 효율성을 높일 수 있습니다.
예를 들어, 네트워크에서 여러 데이터를 동시에 가져와야 할 때, 각 데이터를 개별 스레드(Thread)에서 처리하도록 하여 병렬 처리를 구현할 수 있습니다.
👉 예시(Java 멀티스레딩)
public class MultiThreadedDownload {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> downloadFile("http://example.com/file1"));
Thread thread2 = new Thread(() -> downloadFile("http://example.com/file2"));
thread1.start();
thread2.start();
}
public static void downloadFile(String url) {
// 네트워크 파일 다운로드 작업 수행
System.out.println("Downloading from " + url);
}
}
3️⃣ 캐싱(Caching).
자주 사용하는 데이터를 메모리에 저장해두고, 필요할 때마다 빠르게 접근할 수 있도록 합니다.
이를 통해 디스크나 네트워크에 불필요한 I/O 요청을 줄일 수 있습니다.
예를 들어, 웹 페이지를 로드할 때, 정적인 리소스를 캐싱(Caching)하면 네트워크 요청을 줄이고 더 빠르게 로드할 수 있습니다.
4️⃣ 효율적인 데이터 처리.
데이터를 대량으로 한 번에 처리하여 I/O 요청을 줄입니다.
예를 즐어, 데이터베이스에 한 번에 여러 행을 삽입하거나 조회하는 배치 작업(batch processing)을 통해, 개별적으로 여러 번 처리하는 것보다 더 효율적일 수 있습니다.
👉 예시(Java 데이터베이스 배치 처리)
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
public class BatchProcessingExample {
public static void main(String[] args) {
try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password")) {
String query = "INSERT INTO students (name, age) VALUES (?, ?)";
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(query);
conn.setAutoCommit(false);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
pstmt.setString(1, "Student " + i);
pstmt.setInt(2, 20 + i);
pstmt.addBatch();
}
pstmt.executeBatch();
conn.commit();
System.out.println("Batch insertion completed.");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
4️⃣ 요약.
I/O 바운드 작업은 입출력 작업의 속도에 의해 성능이 제한되는 작업을 말합니다.
파일 읽기/쓰기, 네트워크 통신, 데이터베이스 조회 등이 대표적인 I/O 바운드 작업입니다.
이러한 작업은 CPU가 데이터를 처리하는 것보다 입출력 장치에서 데이터를 가져오거나 보내는 시간이 더 오래 걸리는 경우가 많아, CPU는 대기 상태에 머무르게 됩니다.
이를 개선하기 위해 비동기 프로그래밍, 멀티스레딩, 캐싱 등의 기법을 활용하여 입출력 효율을 높이고, 전체 시스템 성능을 향상 시킬 수 있습니다.
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💾 [CS] 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)이란 무엇일까요?
💾 [CS] 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)이란 무엇일까요?
함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)은 함수를 기본 구성 요소로 사용하는 프로그래밍 패러다임입니다.
함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)에서는 순수 함수와 데이터의 불변성을 강조하며, 부작용(Side Effect)을 피하는 것을 목표로 합니다.
이를 통해 코드의 가독성, 유지보수성, 재사용성을 높이고, 병렬 처리와 같은 상황에서도 안정적이고 예측 가능한 코드를 작성할 수 있습니다.
1️⃣ 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)의 핵심 개념.
1️⃣ 순수 함수(Pure Function)
순수 함수(Pure Function)는 입력값이 같으면 항상 같은 결과를 반환하는 함수입니다.
함수의 출력이 외부 상태에 의존하지 않고, 함수 내부에서 외부 상태를 변경하지도 않습니다.
순수 함수(Pure Function)는 부작용(Side Effect)이 없기 때문에, 테스트하기 쉽고, 함수의 동작을 예측할 수 있습니다.
👉 예시.
// 순수 함수 예시
public int add(int a, int b) {
return a + b; // 입력값이 같으면 항상 같은 결과를 반환
}
2️⃣ 불변성(Immutability)
함수형 프로그래밍에서는 데이터의 불변성을 중요하게 생각합니다.
즉, 데이터가 생성된 후에는 변경되지 않아야 하며, 필요하면 새로운 데이터를 생성합니다.
불변성은 코드의 안정성을 높이고, 동시성 문제를 피할 수 있게 해줍니다.
👉 예시.
// Java에서의 불변 객체
final String name = "Kobe"; // name은 변경할 수 없는 값
📝 동시성 문제(Concurrency Issue)
여러 작업이 동시에 실행될 때 발생할 수 있는 오류나 비정상적인 동작을 말합니다.
프로그램에서 여러 스레드나 프로세스가 동시에 동일한 데이터나 자원에 접근하고 수정하려고 할 때 동시성 문제(Concurrency Issue)가 발생할 수 있습니다.
특히 데이터의 일관성과 안정성을 유지하는 것이 어려워지며, 이는 프로그램의 버그, 충돌, 예측하지 못한 동작을 초래할 수 있습니다.
📝 스레드(Thread)
프로세스 내에서 실행되는 가장 작은 단위의 작업 흐름을 의미합니다.
프로세스가 메모리, 파일 핸들, 네트워크 연결과 같은 리소스를 포함하는 독립적인 실행 단위라면, 스레드(Thread)는 프로세스 내부에서 실제로 코드가 실행되는 실행 흐름입니다.
하나의 프로세스는 여러 개의 스레드(Thread)를 포함할 수 있으며, 각 스레드(Thread)는 독립적으로 실행될 수 있습니다.
📝 프로세스(Process)
컴퓨터에서 실행 중인 프로그램의 인스턴스를 말합니다.
간단히 말해, 프로그램이 메모리에서 실행될 때 프로세스(Process)가 됩니다.
컴퓨터에서 실행되는 모든 응용 프로그램(예: 웹 브라우저, 텍스트 편집기, 백그라운드 서비스 등)은 각각 하나의 프로세스(Process)입니다.
3️⃣ 고차 함수(Higher-Order Function)
고차 함수(Higher-Order Function)는 다른 함수를 인자로 받거나, 결과로 함수를 반환하는 함수입니다.
이를 통해 함수를 조합하거나, 동적으로 함수를 생성할 수 있으며, 코드의 재사용성을 높일 수 있습니다.
👉 예시.
public static void main(String[] args) {
Function<Integer, Integer> square = X -> X * X;
System.out.println(applyFunction(square, 5)); // 25 출력
}
public static int applyFunction(Function<Integer, Integer> func, int value) {
return func.apply(value);
}
4️⃣ 일급 시민(First-Class Citizen)
함수형 프로그래밍에서는 함수가 일급 시민(First-Class Citizen)으로 취급됩니다.
이는 함수를 변수에 할당하거나, 함수의 인자로 전달하거나, 함수의 반환값으로 사용할 수 있다는 것을 의미합니다.
함수가 다른 데이터 타입(숫자, 문자열 등)처럼 취급되기 때문에 동적으로 함수의 행동을 변경할 수 있습니다.
📝 일급 시민(First-Class Citizen, 또는 First-Class Object)
프로그래밍 언어에서 변수나 함수가 다른 데이터 타입과 동일하게 취급되고, 자유롭게 사용할 수 있는 객체를 의미합니다.
일급 시민(First-Class Citizen 또는 First-Class Object)으로 간주되는 개체는 변수에 할당되거나, 함수의 인자(Arguments)로 전달되거나, 함수의 반환 값으로 사용할 수 있는 등 다양한 방식으로 활용될 수 있습니다.
이 개념은 주로 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)에서 사용되며, 특히 함수를 일급 시민(First-Class Citizen 또는 First-Class Object)으로 취급할 수 있는지 여부가 그 언어의 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP) 지원 수준을 결정하는 중요한 요소가 됩니다.
5️⃣ 부작용(Side Effects) 없는 코드.
함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)에서는 함수가 부작용(Side Effect)을 일으키지 않도록 작성합니다.
부작용(Side Effects)이란 함수가 외부 상태를 변경하거나, 입출력 작업을 수행하는 것을 말합니다.
부작용(Side Effects)이 없기 때문에, 코드의 예측 가능성과 재사용성이 높아집니다.
6️⃣ 함수 합성(Function Composition)
함수 합성(Function Composition)은 여러 함수를 결합하여 새로운 함수를 만드는 것을 말합니다.
작은 함수들을 조합하여 복잡한 연산을 처리할 수 있게 합니다.
이는 재사용 가능한 작은 함수를 만들어, 더 큰 기능을 구현할 때 유용하게 사용할 수 있습니다.
2️⃣ 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)의 특징.
1️⃣ 코드의 가독성과 유지보수성.
함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)에서는 짧고 간결한 코드를 작성할 수 있으며, 코드가 명확하고 읽기 쉬워집니다.
각 함수가 독립적으로 동작하기 때문에, 모듈화(Modularization)와 테스트가 용이합니다.
🙋♂️ 모듈화(Modularization)란 무엇일까요?
2️⃣ 병렬 처리와 동시성.
함수형 프로그래밍(Function Programmin, FP)의 불변성 덕분에, 여러 스레드(Thread)에서 동시 실행하더라도 데이터의 일관성이 유지됩니다.
따라서 병렬 처리를 할 때 데이터 경합(Race Condition) 문제가 발생하지 않으며, 안전하게 실행할 수 있습니다.
📝 데이터 경합 또는 레이스 컨디션(Race Condition).
두 개 이상의 스레드(Thread) 또는 프로세스(Process)가 동시에 공유 자원에 접근하고, 그 결과가 실행 순서에 따라 달라지는 상황을 말합니다.
즉, 동시성 프로그래밍(Concurrent Programming)에서 스레드들이 경쟁적으로 자원에 접근할 때 발생하는 문제로, 프로그램의 의도치 않은 결과를 초래할 수 있습니다.
레이스 컨디션(Race Condition)은 특히 공유 자원(변수, 데이터 구조, 파일 등)에 대해 읽기와 쓰기 작업이 동시에 이루어지는 경우에 발생하며, 동기화가 제대로 이루어지지 않으면 데이터의 일관성이 깨지게 됩니다.
3️⃣ 테스트 용이성.
순수 함수(Pure Function)는 입력값과 출력값의 관계가 명확하기 때문에 테스트하기 쉽습니다.
또한, 부작용이 없기 때문에 독립적으로 테스트할 수 있어 단위 테스트(Unit Testing)에 적합합니다.
📝 단위 테스트(Unit Testing)
소프트웨어의 개별 구성 요소(함수, 메서드, 클래스 등)가 올바르게 동작하는지 검증하는 테스트 방법입니다.
단위 테스트(Unit Testing)의 목적은 프로그램의 가장 작은 단위(단위, 유닛)가 예상대로 작동하는지 확인하는 것입니다.
이를 통해 각 구성 요소가 독립적으로 정확하게 동작하는지를 보장할 수 있습니다.
3️⃣ 함수형 프로그래밍의 예시 (Java)
Java 8부터는 함수형 프로그래밍(Function Programmig, FP) 스타일을 지원하기 위해 람다 표현식(Lambda Expression)과 스트림(Stream) API를 도입했습니다.
📝 람다 표현식(Lambda Expression)
익명 함수(Anonymous Function)로, 이름이 없는 간단한 함수를 의미합니다.
람다 표현식(Lambda Expression)을 사용하면 함수를 보다 간결하고 직관적으로 정의할 수 있으며, 코드의 가독성을 높이고 간단한 작업을 수행하는 데 유용합니다.
람다 표현식(Lambda Function)은 주로 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP) 스타일을 지원하기 위해 도입되었으며, Java 8부처 Java에서도 사용할 수 있게 되었습니다.
🙋♂️ Java Stream이란 무엇일까요?
1️⃣ 람다 표현식(Lambda Expression)
람다 표현식(Lambda Expression)을 사용하면 간결하게 함수를 정의할 수 있습니다.
// 기존 방식
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
// 람다 표현식
BinaryOperator<Integer> add = (a, b) -> a + b;
System.out.println(add.apply(3,4)); // 7 출력
2️⃣ 스트림(Stream) API
스트림은 컬렉션의 데이터를 필터링, 변환, 정렬, 집계할 수 있는 함수형 프로그래밍 스타일의 API입니다.
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> nnumbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 짝수만 필터링하고, 각 숫자에 2를 곱한 리스트 생성
List<Integer> result = numbers.stream()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.map(n -> n * 2)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(result); // [4, 8] 출력
}
}
4️⃣ 함수형 프로그래밍의 장점.
1️⃣ 코드의 간결성.
함수형 프로그래밍에서는 코드가 짧고 직관적이기 때문에, 읽기 쉽고 유지보수가 용이합니다.
2️⃣ 재사용성과 확장성.
작고 재사용 가능한 함수를 작성하여, 다른 프로그램이나 프로젝트에서 재사용할 수 있습니다.
3️⃣ 병렬 처리의 용이성.
불변성 덕분에 병렬 처리 환경에서도 안전하게 실행할 수 있으며, 효율적인 병렬 처리가 가능합니다.
4️⃣ 디버깅과 테스트의 용이성
순수 함수는 독립적으로 테스트할 수 있어, 디버깅과 단위 테스트가 쉽습니다.
5️⃣ 함수형 프로그래밍의 단점.
1️⃣ 러닝 커브.
함수형 프로그래밍의 개념에 익숙하지 않은 개발자에게는 러닝 커브가 있을 수 있습니다.
특히 람다 표현식(Lambda Expression)과 고차 함수(Higher-Order Function)에 익숙해지는 데 시간이 필요할 수 있습니다.
2️⃣ 퍼포먼스 이슈.
불변성 때문에 새로운 객체를 매번 생성해야 하는 경우 메모리 사용량이 증가할 수 있으며, 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
따라서 상황에 따라 성능 최적화를 고려해야 합니다.
6️⃣ 요약.
함수형 프로그래밍은 순수 함수, 불변성, 부작용 없는 코드를 강조하여, 가독성과 유지보수성, 재사용성이 높은 코드를 작성하는 프로그래밍 패러다임입니다.
Java 8 이후의 람다 표현식(Lambda Expression)과 스트림(Stream) API는 함수형 프로그래밍(Function Programming ,FP) 스타일을 도입하여, 개발자가 더욱 간결하고 효율적인 코드를 작성할 수 있게 해줍니다.
함수형 프로그래밍은 병렬 처리와 동시성 문제에 강점을 가지며, 작은 함수들을 조합하여 모듈화(Modularization)된 코드를 작성할 수 있어, 코드의 재사용성과 확장성을 높이는 데 유리합니다.
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💾 [CS] 모듈화(Modularization)란 무엇일까요?
💾 [CS] 모듈화(Modularization)란 무엇일까요?
모듈화(Modularization)는 소프트웨어 개발에서 프로그램을 독립적이고 재사용 가능한 작은 단위(모듈)로 나누는 설계 기법입니다.
각 모듈은 특정 기능을 수행하며, 다른 모듈과 명확하게 정의된 인터페이스를 통해 상호작용 합니다.
모듈화의 목적은 코드의 가독성, 유지보수성, 재사용성을 높이고, 복잡한 시스템을 더 쉽게 관리할 수 있도록 하는 것 입니다.
🙋♂️ 모듈과 컴포넌트를 레고 블록에 비유해보면?!
🙋♂️ 소프트웨어 공학에서의 모듈.
🙋♂️ API에서의 인터페이스와 소프트웨어 공학에서의 인터페이스 개념.
1️⃣ 모듈화의 개념.
1️⃣ 모듈(Module).
모듈은 자기완결적인 독립적 코드 단위로, 특정 기능을 수행하는 코드의 집합입니다.
각 모듈은 하나의 기능이나 작업에 집중하며, 다른 모듈과의 의존성을 최소화하도록 설계됩니다.
예를 들어, 로그인 처리, 데이터베이스 접근, 파일 입출력, 사용자 인터페이스 등과 같은 각각의 기능을 담당하는 모듈이 있을 수 있습니다.
2️⃣ 인터페이스(Interface).
모듈화(Modularization)에서 중요한 개념은 명확한 인터페이스를 정의하는 것입니다.
인터페이스(Interface)는 모듈(Module)이 외부에서 제공하는 기능을 정의하며, 다른 모듈이 기능을 호출할 때 사용할 수 있는 명세입니다.
인터페이스(Interface) 덕분에 모듈 내부의 구현이 변경되더라도, 외부 모듈과의 연결 방식은 변하지 않으므로 유연한 코드 수정이 가능합니다.
2️⃣ 모듈화의 장점.
1️⃣ 유지보수성 향상.
모듈화된 프로그램은 개별 모듈을 독립적으로 수정할 수 있기 때문에, 특정 기능에 문제가 발생해도 해당 모듈만 수정하면 됩니다.
전체 시스템에 영향을 주지 않고 변경이 가능하므로 유지보수가 용이합니다.
2️⃣ 재사용성 증가.
모듈은 독립적인 기능 단위이기 때문에, 여러 프로그램에서 재사용할 수 있습니다.
예를 들어, 로그인 처리 모듈을 별도로 만들어 놓으면, 다른 프로젝트에서도 동일한 모듈을 재사용할 수 있어 개발 시간을 줄일 수 있습니다.
3️⃣ 가독성 및 코드 관리.
모듈화(Modularization)는 프로그램의 구조를 체계적으로 관리할 수 있게 하며, 각각의 모듈이 명확한 기능을 담당하기 때문에 코드의 가독성이 높아집니다.
이는 큰 프로젝트나 복잡한 시스템에서 특히 유용하며, 코드를 이해하기 쉽고 디버깅하기도 용이합니다.
4️⃣ 개발 팀 협업.
모듈화를 통해 개발 팀이 작업을 나눌 수 있습니다.
각 개발자는 다른 모듈에 영향을 주기 않고 자신의 모듈을 개발할 수 있기 때문에 병렬 개발이 가능해집니다.
📝 병렬 개발(Parallel Development)
여러 개발자가 동시에 동일한 프로젝트에 다른 기능이나 모듈(Module)을 개발하는 소프트웨어 개발 방식을 의미합니다.
병렬 개발(Parallel Development)을 통해 프로젝트의 개발 속도를 높이고, 기능을 더 빠르게 구현할 수 있습니다.
대규모 프로젝트에서 흔히 사용되는 개발 방식으로, 개발 효율성을 극대화할 수 있는 장점이 있습니다.
이는 큰 프로젝트나 개발 속도를 높이고, 효율적인 협업을 가능하게 합니다.
5️⃣ 유연성과 확장성.
모듈화(Modularization)를 통해 프로그램을 쉽게 확장할 수 있습니다.
새로운 기능이 필요할 때, 기존 모듈(Module)을 수정하거나 새로운 모듈(Module)을 추가하는 방식으로 쉽게 확장할 수 있습니다.
시스템의 유연성이 증가하여 다양한 요구 사항에 맞개 프로그램을 조정할 수 있습니다.
3️⃣ 모듈화의 예.
1️⃣ Java에서의 모듈화.
Java 9부터는 모듈 시스템을 도입하여, 애플리케이션을 명확한 의존성을 가진 여러 모듈로 나눌 수 있게 되었습니다.
예를 들어, module-info.java 파일을 사용해 모듈을 정의하고, 해당 모듈이 어떤 모듈을 사용하는지, 외부에 어떤 패키지를 공개하는지 명확히 할 수 있습니다.
module com.example.mymodule {
export com.example.service; // 외부에 공개할 패키지
requires java.sql; // 필요한 모듈
}
2️⃣ 프로젝트 구조의 모듈화.
웹 애플리케이션에서 일반적으로 다음과 같은 모듈로 나눌 수 있습니다.
데이터 접근 모듈 : 데이터베이스와 상호작용하는 기능을 담당.
비즈니스 로직 모듈 : 애플리케이션의 핵심 로직을 처리.
프레젠테이션 모듈 : 사용자 인터페이스 및 요청/응답 처리.
유틸리티 모듈 : 다양한 모듈에서 공통적으로 사용하는 기능을 제공.
이러한 모듈 구조를 통해 개발자는 각 모듈을 독립적으로 개발, 테스트, 유지보수할 수 있으며, 각 모듈은 하나의 기능에 집중하도록 설계됩니다.
4️⃣ 요약.
모듈화(Modularization)는 프로그램을 작고 독립적인 모듈로 나누어 가독성, 유지보수성, 재사용성을 높이는 설계 기법입니다.
모듈화(Modularization)된 프로그램은 기능별로 독립적인 모듈(Module)로 구성되어, 각 모듈이 특정 작업을 수행하고, 다른 모듈과 명확한 인터페이스(Interface)로 상호작용합니다.
이를 통해 개발, 유지보수, 확장이 쉬워지고, 팀 협업도 원활해질 수 있습니다.
모듈화(Modularization)를 잘 설계하면 복잡한 시스템을 체계적으로 관리할 수 있으며, 코드의 재사용성을 높여 개발 속도를 향상시킬 수 있습니다.
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💾 [CS] 가비지 컬렉션(Garbage Collection)이란 무엇일까요?
💾 [CS] 가비지 컬렉션(Garbage Collection)이란 무엇일까요?
가비지 컬렉션(Garbage Collection)은 더 이상 사용하지 않는 객체를 메모리에서 자동으로 해제하는 메모리 관리 기법입니다.
자바(Java)와 같은 프로그래밍 언어에서, 개발자가 수동으로 메모리를 해제하지 않아도 가비지 컬렉터(Garbage Collector)가 자동으로 불필요한 객체를 감지하고 메모리를 회수하여 메모리 누수(Memory Leak)를 방지합니다.
1️⃣ 가비지 컬렉션의 필요성.
1️⃣ 자동 메모리 관리.
가비지 컬렉션(Garbage Collection)은 프로그래머가 메모리 할당과 해제를 직접 관리할 필요 없이, 힙 메모리(Heap Memory)에서 더 이상 참조되지 않는 객체를 자동으로 제거하여 메모리 관리를 간편하게 합니다.
자바(Java)와 같은 언어에서는 new 키워드로 객체를 생성하고 나면, 메모리 해제를 가비지 컬렉터(Garbage Collector)에 맡기게 됩니다.
2️⃣ 메모리 누수 방지.
가비지 컬렉션(Garbage Collection)은 더 이상 필요하지 않은 객체가 메모리에서 해제되지 않고 계속 남아 있어 메모리를 차지하는 상황, 즉 메모리 누수(Memory Leak)를 방지합니다.
이를 통해 효율적인 메모리 사용을 보장합니다.
2️⃣ 가비지 컬렉션(Garbage Collection)의 기본 원리.
1️⃣ 객체의 수명 주기.
자바 프로그램이 실행되면서, 객체는 힙 메모리(Heap Memory)에 할당됩니다.
어떤 객체가 생성된 후, 해당 객체를 참조하는 변수나 다른 객체가 없으면, 그 객체는 더 이상 사용되지 않는 “쓰레기(Garbage)”가 됩니다.
가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 주기적으로 힙 메모리(Heap Memory)를 스캔하여 더 이상 참조되지 않는 객체를 찾아 메모리에서 제거 합니다.
2️⃣ 참조의 개념.
객체는 참조 변수를 통해 접근할 수 있으며, 가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 객체가 다른 객체나 변수로부터 참조되고 있는지를 판단해 가비지(Garbage) 여부를 결정합니다.
참조되지 않는 객체는 더 이상 접근할 수 없으므로, 가비지 컬렉터(Garbage Collector)가 메모리에서 제거할 수 있습니다.
3️⃣ 가비지 컬렉션(Garbage Collection)의 동작 방식.
가비지 컬렉션(Garbage Collection)의 구체적인 동작 방식은 사용되는 알고리즘에 따라 다릅니다.
자바에서는 다양한 알고리즘이 가비지 컬렉션(Garbage Collection)을 위해 사용되며, 그중 대표적인 몇 가지 방법을 설명하겠습니다.
1️⃣ 마크-앤-스윕(Mark-and-Sweep) 알고리즘.
마크 단계(Mark Phase)
프로그램이 실행되는 동안 참조 가는한 객체를 “마킹” 합니다.
참조되지 않는 객체는 마킹되지 않은 채로 남습니다.
스윕 단계(Sweep Phase)
마킹이 되지 않은 객체를 힙 메모리(Heap Memory)에서 제거하여 메모리를 회수합니다.
이 과정에서 힙 메모리 조각화(Fragmentation)가 발생할 수 있습니다.
2️⃣ 복사(Copying) 알고리즘
힙 메모리(Heap Memory) 두 개의 영역(From-Space와 To-Space)으로 나눕니다.
참조 가능한 객체를 To-Space로 복사하고, From-Space에 남은 쓰레기 객체는 삭제합니다.
복사 과정에서 메모리 조각화(Memory Fragmentation) 문제를 해결할 수 있지만, 메모리를 두 개의 영역으로 나누어야 한다는 단점이 있습니다.
📝 메모리 조각화(Memory Fragmentation)
프로그램이 메모리를 할당하고 해제하는 과정에서 메모리 공간이 쪼개져 효율적으로 사용할 수 없는 상태를 말합니다.
이는 메모리의 사용 가능한 공간이 충분히 존재함에도 불구하고, 연속적인 큰 메모리를 할당하지 못하는 상황을 초래할 수 있습니다.
메모리 조각화(Memory Fragmentation)는 시스템의 성능 저하와 메모리 낭비의 원인이 되며, 특히 동적 메모리 할당을 많이 사용하는 프로그램에서 자주 발생합니다.
3️⃣ 세대별(Generational) 가비지 컬렉션.
자바의 HotSpot JVM에서 사용되는 가비지 컬렉션 방식으로, 객체의 수명을 기반으로 메모리를 관리합니다.
힙 메모리(Heap Memory)를 Young Generation, Old Generation, Permanent Generation으로 나누어, 객체의 수명에 따라 효율적으로 관리합니다.
Young Generation
새로 생성된 객체가 저장되는 공간으로, 대부분의 객체는 여기에 생성되며 빠르게 소멸합니다.
Minor GC가 주기적으로 발생하여 메모리를 해제합니다.
Old Generation
Young Generation을 거쳐 오래 살아남은 객체가 이동하는 공간으로, Major GC가 발생하여 메모리를 해제합니다.
Permanent Generation(Metaspace)
클래스 정보, 메서드, 상수 풀 등 JVM에 필요한 메타데이터를 저장하는 공간입니다.
Java 8 부터는 Metaspace라는 새로운 형태로 관리됩니다.
📝 메타데이터(Metadata)
데이터를 설명하는 데이터를 의미합니다.
즉, 어떤 데이터에 대한 정보나 속성을 제공하는 데이터로, 원본 데이터의 내용, 구조, 형식, 속성 등을 설명하고 정의하는 역할을 합니다.
메타데이터는 데이터를 더 잘 이해하고, 찾고, 관리할 수 있도록 도와줍니다.
4️⃣ 자바의 가비지 컬렉션 과정.
1️⃣ Minor GC
Young Generation에서 발생하는 가비지 컬렉션입니다.
새로운 객체가 생성되다가 Young Generation이 가득 차게 되면 Minor GC가 실행되어 참조되지 않는 객체를 제거합니다.
Minor GC는 빠르고 자주 실행됩니다.
2️⃣ Major GC(Full GC)
Old Generation에서 발생하는 가비지 컬렉션입니다.
Young Generation을 거쳐 오래 살아남은 객체가 Old Generation으로 이동하게 되며, Old Generation이 가득 차면 Major GC가 실행됩니다.
Major GC는 Minor GC에 비해 느리고, 프로그램의 일시적인 중단(Stop-the-World)을 유발할 수 있습니다.
5️⃣ 가비지 컬렉션의 장단점.
1️⃣ 장점.
자동 메모리 관리
개발자가 메모리 관리를 수동으로 하자 않아도 되어 프로그래밍이 간편해지고, 메모리 누수(Memory Leak)을 방지할 수 있습니다.
효율적인 메모리 사용
가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 불필요한 객체를 자동으로 회수하여 메모리 사용을 최적화합니다.
2️⃣ 단점.
성능 문제
가비지 컬렉션(Garbage Collection)이 실행될 때 프로그램이 일시적으로 멈출 수 있는 “Stop-the-World” 현상이 발생할 수 있습니다.
예측 불가능한 실행 시점
가비지 컬렉션(Garbage Collection)은 특정 시점에 예측 불가능하게 실행되므로, 실시간 애플리케이션에서는 성능에 영향을 줄 수 있습니다.
6️⃣ 가비지 컬렉션의 최적화 방법.
1️⃣ JVM 옵션 설정.
-Xms, -Xmx, -Xmn 등을 사용하여 힙 메모리 크기를 적절히 설정함으로써 가비지 컬렉션의 빈도를 조절할 수 있습니다.
예를 들어, -Xms512m -Xmx1024m 옵션은 JVM이 시작할 때 512MB의 힙 메모리(Heap Memory)를 사용하고, 최대 1024MB까지 사용할 수 있도록 설정합니다.
2️⃣ GC 알고리즘 선택.
JVM은 다양한 가비지 컬렉터 알고리즘을 지원하며, 프로그램의 특성에 맞는 알고리즘을 선택하면 성능을 최적화할 수 있습니다.
예: Serial GC, Paralle GC, G1 GC 등. G1 GC는 Stop-the-World 현상을 최소화하는 데 유리합니다.
3️⃣ 메모리 누수 예방.
가비지 컬렉터(Garbage Collector)가 메모리를 자동으로 관리하지만, 명시적으로 해제할 수 없는 리소스(파일 핸들, 데이터 베이스 연결 등)는 코드에서 직접 관리해야 합니다.
전역 변수나 static 객체로 인한 메모리 누수(Memory Leak)를 주의해야 합니다.
이러한 객체가 참조를 유지하고 있으면 가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 메모리를 해제하지 않습니다.
7️⃣ 요약.
가비지 컬렉션(Garbage Collection)은 자바와 같은 프로그래밍 언어에서 사용되지 않은 객체를 자동으로 메모리에서 해제하여 메모리 누수(Memory Leak)를 방지하는 메모리 관리 기법입니다.
가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 주기적으로 실행되어, 참조되지 않는 객체를 감지하고 메모리를 회수합니다.
자바에서는 세대별 가비지 컬렉션(Garbage Collection)을 통해 객체의 수명에 따라 메모리를 효율적으로 관리합니다.
가비지 컬렉션 덕분에 개발자는 메모리 관리에 대한 부담을 덜고, 더 안정적이고 효율적인 프로그램을 작성할 수 있습니다.
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💾 [CS] 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)란 무엇일까요?
💾 [CS] 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)란 무엇일까요?
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)의 원칙과 개념을 바탕으로, 프로그램을 객체라는 독립적인 단위로 설계하는 방법을 의미합니다.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 프로그램의 구성 요소를 클래스와 객체로 나누고, 이들 간의 관계를 정의하여 효율적이고 재사용 가능하며 유지보수하기 쉬운 소프트웨어를 만드는 것을 목표로 합니다.
🙋♂️ 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)란 무엇일까요?
1️⃣ 객체지향 설계의 핵심 개념.
1️⃣ 객체(Object)
객체는 데이터(속성, 상태)와 이 데이터를 조작하는 메서드(동작)가 결합된 독립적인 단위입니다.
현실 세계의 사물이나 개념을 모델링하여 프로그램 내에서 사용할 수 있는 형태로 만들기 때문에, 직관적으로 이해하고 설계할 수 있습니다.
2️⃣ 클래스(Class)
클래스는 객체를 생성하기 위한 청사진 또는 설계도입니다.
객체가 가지는 속성과 메서드를 정의합니다.
클래스는 객체의 특성(속성)과 행동(메서드)을 정의하여, 같은 형태의 객체를 다수 생성할 수 있게 합니다.
3️⃣ 객체 간의 관계.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)에서는 객체 간의 관계를 정의하는 것이 중요합니다.
이러한 관계는 다음과 같이 나뉩니다.
연관 관계(Association)
집합 관계(Aggregation)
구성 관계(Composition)
상속 관계(Inheritance)
1️⃣ 연관 관계(Association)
두 객체가 서로 관련된 관계입니다.
예: 학생 객체와 수업 객체가 서로 연결될 수 있음.
2️⃣ 집합 관계(Aggregation)
객체가 다른 객체의 일부로 포함되는 관계이지만, 부분 객체는 독립적으로 존재할 수 있습니다.
예: 팀과 팀원.
3️⃣ 구성 관계(Composition)
부분 객체가 전체 객체에 완전히 소속되어 있으며, 전체 객체가 사라지면 부분 객체도 함께 사라집니다.
예: 집과 방.
4️⃣ 상속 관계(Inheritance)
객체가 다른 객체의 특성을 상속받는 관계입니다.
예: 동물 클래스가 있고, 이를 상속받아 개, 고양이 클래스를 정의.
2️⃣ 객체지향 설계의 원칙(SOLID)
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)에서는 SOLID 원칙이 자주 언급되며, 이는 유연하고 유지보수하기 좋은 소프트웨어 설계를 위한 중요한 지침입니다.
🙋♂️ SOLID 원칙.
1️⃣ 단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle, SRP)
클래스는 하나의 책임만 가져야 하며, 그 책임을 완벽하게 수행하도록 설계해야 합니다.
즉, 클래스가 변경되는 이유는 하나의 이유여야 합니다.
예: Order 클래스가 주문 처리와 주문 데이터 저장을 모두 수행하는 것이 아니라, 주문 처리 로직을 담당하는 Order 클래스와 주문 데이터를 저장하는 OrderRespository 클래스로 나누는 것이 좋습니다.
2️⃣ 개방-폐쇄 원칙(Open-Closed Principle, OCP)
클래스는 확장에는 열려 있고, 수정에는 닫혀 있어야 합니다.
즉, 기존 코드를 수정하지 않고도 기능을 추가할 수 있어야 합니다.
예: 새로운 기능을 추가할 때 기존 클래스의 코드를 수정하지 않고도 상속이나 인터페이스 구현을 통해 기능을 확장할 수 있어야 합니다.
3️⃣ 리스코프 치환 원칙(Liskov Substitution Principle, LSP)
서브 클래스는 언제나 기반 클래스로 대체할 수 있어야 합니다.
즉, 상위 클래스의 객체를 사용하는 코드에서 하위 클래스의 객체를 사용할 수 있어야 하며, 프로그램이 정상적으로 동작해야 합니다.
예: Bird 클래스의 하위 클래스인 Penguin이 fly() 메서드를 구현하지만, 현실에서는 펭귄이 날지 못하기 때문에 이 원칙을 위반할 수 있습니다. 이러한 경우 설계를 다시 고려해야 합니다.
4️⃣ 인터페이스 분리 원칙(Interface Segregation Principle, ISP)
구현하지 않는 메서드가 있는 인터페이스를 사용하지 않도록, 작고 구체적인 인터페이스로 나누어야 합니다.
하나의 큰 인터페이스보다는 여러 개의 작은 인터페이스를 설계하여, 필요한 기능만 구현하도록 합니다.
예: Printer 인터페이스가 print(), scan(), fax()를 포함하고 있을 때, 프린터만 필요한 경우에도 스캐너와 팩스 기능을 구현해야 한다면, Printable, Scannable, Faxable과 같이 인터페이스를 나누는 것이 좋습니다.
5️⃣ 의존 역전 원칙(Dependency Inversion Principle, DIP)
상위 모듈은 하위 모듈에 의존해서는 안되며, 둘 다 추상화에 의존해야 합니다.
구체적인 클래스가 아닌, 추상화된 인터페이스에 의존하도록 설계하여 유연한 코드를 작성할 수 있습니다.
예: Service 클래스가 Repository 인터페이스를 사용하고, 실제 데이터 저장 로직은 FileRepository나 DatabaseRepository 같은 클래스에서 구현할 수 있도록 설계합니다.
3️⃣ 객체지향 설계의 장점.
1️⃣ 재사용성.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)의 모듈성 덕분에, 하나의 객체를 다양한 프로그램에서 재사용할 수 있습니다.
이는 코드를 재사용 가능하게 하여 개발 시간을 줄이고 비용을 절감할 수 있습니다.
2️⃣ 유지보수성.
각 객체가 독립적이기 때문에, 문제가 발생했을 때 해당 객체만 수정하면 됩니다.
다른 객체에 미치는 영향을 최소화할 수 있어, 유지보수가 용이합니다.
3️⃣ 확장성.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 새로운 기능을 추가할 때 기존 코드를 수정하지 않고도 확장할 수 있도록 유연한 구조를 제공합니다.
새로운 클래스나 메서드를 추가함으로써 기능을 확장할 수 있어, 변화하는 요구 사항에 쉽게 대응할 수 있습니다.
4️⃣ 캡슐화.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 캡슐화(Encapsulation)를 통해 객체 내부 상태를 보호하고, 외부에서 접근할 수 있는 방법을 제한합니다.
이는 데이터의 무결성을 유지하고, 코드의 복잡성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
📝 데이터의 무결성(Data Integrity)
데이터가 정확하고 일관되며 신뢰할 수 있는 상태를 유지하는 것을 의미합니다.
이는 데이터의 정확성, 일관성, 유효성을 보장하기 위한 개념으로, 데이터가 저장, 처리, 전송되는 동안 손상, 변조, 유실 등이 발생하지 않도록 하는 것을 목표로 합니다.
데이터 무결성(Data Integrity)은 데이터베이스 시스템을 비롯한 다양한 소프트웨어 시스템에서 매우 중요한 개념으로, 데이터의 품질을 유지하는 핵심 요소입니다.
4️⃣ 객체지향 설계의 예.
1️⃣ Car 클래스 설계 예.
public class Car {
private Engine engine; // 캡슐화된 엔진 객체
public Car(Engine engine) { // 의존성 주입
this.engine = engine;
}
public void start() {
engine.start();
}
}
위 설계에서는 Car 클래스가 Engine 객체를 사용하지만, Engine 클래스의 구체적인 구현에 의존하지 않고, Engine 인터페이스를 통해 동작합니다.
만약 전기 엔진이나 가솔린 엔진을 사용하고 싶다면, Engine 인터페이스를 구현한 새로운 클래스만 추가하면 됩니다.
이는 의존 역전 원칙(Dependency Inversion Principle, DIP)을 적용한 예입니다.
5️⃣ 요약.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 객체와 클래스를 중심으로 프로그램을 설계하여, 재사용성과 유지보수성이 높은 소프트웨어를 만드는 방법입니다.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 SOLID 원칙을 통해 효율적이고 유연한 시스템 구조를 제공하며, 캡슐화, 상속, 다형성, 추상화와 같은 객체지향 프로그래밍의 개념을 적극 활용합니다.
이를 통한 복잡한 시스템을 더 쉽게 이해하고 관리할 수 있으며, 변화하는 요구 사항에도 유연하게 대응할 수 있습니다.
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💾 [CS] 스택 트레이스(Stack Trace)란 무엇일까요?
💾 [CS] 스택 트레이스(Stack Trace)란 무엇일까요?
스택 트레이스(Stack Trace)는 프로그램 실행 중 예외(Exception)가 발생했을 때, 예외가 발생한 지점과 그 예외로 이어진 함수 호출 경로를 보여주는 디버깅 정보입니다.
이를 통해 개발자는 어떤 예외가 어디서 발생했는지, 그리고 그 예외가 어떻게 발생했는지를 파악할 수 있습니다.
1️⃣ 스택 트레이스(Stack Trace)의 역할.
1️⃣ 디버깅.
스택 트레이스(Stack Trace)를 통해 예외가 발생한 위치를 정확히 찾아내고, 문제를 신속하게 해결할 수 있습니다.
2️⃣ 문제의 원인 파악.
스택 트레이스(Stack Trace)는 예외가 발생하기 전까지 어떤 함수가 호출되었는지를 순서대로 보여주기 때문에 문제와 원인을 추적할 수 있는 중요한 단서를 제공합니다.
4️⃣ 호출 경로 이해.
프로그램에서 함수 호출 경로를 이해하는 데 도움을 주어, 코드의 흐름을 파악하고 수정할 수 있게 합니다.
2️⃣ 스택 트레이스의 구조.
스택 트레이스(Stack Trace)는 일반적으로 예외의 종류와 메시지, 그리고 함수 호출 스택의 목록으로 구성됩니다.
각 항목은 다음 정보를 포함합니다.
예외의 종류와 메시지
호출된 메서드의 목록.
1️⃣ 예외의 종류와 메시지.
예외의 유형과 메시지를 통해 예외의 원인에 대한 기본적인 정보를 제공합니다.
2️⃣ 호출된 메서드의 목록.
예외가 발생한 시점까지의 함수 호출 경로를 위에서부터 아래로 표시합니다.
가장 위의 항목은 예외가 실제로 발생한 메서드이며, 그 아래는 예외가 발생하기까지 호출된 메서드들이 표시됩니다.
3️⃣ 스택 트레이스 예시 (Java)
아래의 코드는 Java 프로그램에서 NullPointerException이 발생했을 때의 스택 트레이스 예시입니다.
public class StackTraceExample {
public static void main(String[] args) {
firstMethod();
}
public static void firstMethod() {
secondMethod();
}
public static void secondMethod() {
String str = null;
str.length(); // 여기에서 NullPointerException 발생
}
}
👉 출력되는 스택 트레이스.
Excption in thread "main" java.lang.NullPointerException
at StackTraceExample.secondMethod(StackTraceExample.java:14)
at StackTraceExample.firstMethod(StackTraceExample.javee:9)
at StackTraceExample.main(StackTraceExample.java:5)
4️⃣ 스택 트레이스의 구성 요소.
1️⃣ 예외의 종류와 메시지.
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
프로그램의 메인 스레드에서 NullPointerException이 발생했다는 것을 알려줍니다.
2️⃣ 호출된 메서드의 목록.
at StackTraceExample.secondMethod(StackTraceExample.java:14)
secondMethod 메서드의 14번째 줄에서 예외가 발생했습니다.
at StackTraceExample.firstMethod(StackTraceExample.java:9)
firstMethod가 secondMethod를 호출했습니다.
at StackTraceExample.main(StackTraceExample.java:5)
main 메서드가 firstMethod를 호출했습니다.
스택 트레이스(Stack Trace)는 가장 최근에 호출된 메서드(예외가 발생한 메서드)부터 시작하여, 예외가 발생하기 전에 호출된 메서드들을 순차적으로 표시합니다.
5️⃣ 스택 트레이스의 중요성.
1️⃣ 오류의 원인 파악.
스택 트레이스를 보면, 예외가 발생한 정확한 위치와 어떤 함수에서 호출된 것인지를 알 수 있습니다.
이를 통해 오류의 원인을 신속하게 파악할 수 있습니다.
예를 들어, 위의 스택 트레이스(Stack Trace)에서는 secondMethod의 str.length() 호출에서 NullPointerException이 발생했음을 알 수 있습니다.
그 이후에는 firstMethod가 이 메서드를 호출했고, 최종적으로 main 메서드에서 firstMethod가 호출되었습니다.
2️⃣ 디버깅 시간 단축.
스택 트레이스(Stack Trace)는 예외의 원인을 정확하게 지목하기 때문에, 개발자가 코드를 수정하고 디버깅하는 시간을 단축할 수 있습니다.
디버거를 사용하지 않고도 문제의 근본 원인을 빠르게 찾을 수 있습니다.
3️⃣ 호출 경로 이해.
코드의 흐름을 이해하는 데 두움을 줍니다.
특히, 복잡한 프로그램이나 타사의 코드를 다룰 때 스택 트레이스(Stack Trace)는 코드가 어떻게 작동하는지에 대한 중요한 단서를 제공합니다.
6️⃣ 스택 트레이스 읽는 방법.
1️⃣ 예외 메시지를 확인.
예외 메시지는 문제의 종류와 원인에 대해 첫 번째 힌트를 제공합니다.
예를 들어, NullPointException은 널 객체에 접근하려고 했다는 것을 의미합니다.
2️⃣ 가장 위의 호출 위치 찾기.
스택 트레이스(Stack Trace)에서 가장 위의 호출 위치는 예외가 발생한 정확한 위치를 나타냅니다.
이 부분부터 문제를 추적하기 시작해야 합니다.
3️⃣ 호출 순서대로 확인.
예외가 발생한 코드의 흐름을 이해하려면 호출 순서대로 각 메서드가 어떤 역할을 하는지 분석합니다.
이 과정을 통해 문제가 있는 부분을 빠르게 찾을 수 있습니다.
7️⃣ 스텍 트레이스를 유용하게 사용하는 방법.
1️⃣ 로깅(logging)과 함꼐 사용.
실제로 배포된 소프트웨어에서는 오류가 발생하면 로그에 스택 트레이스(Stack Trace)를 기록하도록 설정하는 것이 중요합니다.
이를 통해 사용자가 오류를 보고했을 때, 개발자가 쉽게 문제의 원인을 파악할 수 있습니다.
Java에서는 예외를 잡을 때 e.printStackTrace()를 사용하여 스택 트레이스(Stack Trace)를 출력하거나, 로깅 프레임워크(logging framework)를 사용하여 로그 파일에 기록할 수 있습니다.
2️⃣ 예외 처리에서 스택 트레이스 활용.
예외를 잡아서 처리할 때, 스택 트레이스를 출력함으로써 디버깅에 도움이 될 수 있습니다.
특히, 예상하지 못한 예외를 디버깅할 때 유용합니다.
8️⃣ 요약.
스택 트레이스(Stack Trace)는 프로그램에서 예외가 발생했을 때 예외의 원인과 호출 경로를 보여주는 디버깅 정보입니다.
예외의 종류와 메시지, 그리고 함수 호출 스택 목록으로 구성되어 있으며, 문제를 추적하고 해결하는 데 큰 도움이 됩니다.
이를 통해 개발자는 코드의 흐름을 이해하고, 예외가 발생한 정확한 위치와 원인을 파악하여 디버깅 시간을 단축할 수 있습니다.
스택 트레이스(Stack Trace)는 특히 로깅(logging)과 결합하여 사용하면, 배포된 소프트웨어의 문제를 진단하는 데 유용합니다.
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💾 [CS] 객체의 생성과 소멸 과정은 무엇일까요?
💾 [CS] 객체의 생성과 소멸 과정은 무엇일까요?
객체의 생성과 소멸 과정은 프로그램이 객체를 메모리에 할당하고 사용하는 과정과, 더 이상 필요하지 않을 때 메모리에서 해제하는 과정을 말합니다.
객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)에서 이 과정은 매우 중요한 개념으로, 객체가 어떻게 생성되고, 소멸되는지 이해하면 더 효율적이고 메모리 누수(Memory leak)가 없는 프로그램을 작성할 수 있습니다.
🙋♂️ 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)는 무엇일까요?
1️⃣ 객체의 생성 과정.
객체가 생성될 때는 다음과 같은 과정을 거칩니다.
메모리 할당.
생성자 호출.
객체의 초기화.
메모리 주소 반환.
1️⃣ 메모리 할당.
객체를 생성하기 위해 먼저 메모리 할당이 이루어집니다.
자바의 경우, 객체는 힙 메모리(Heap)에 할당됩니다.
객체를 생성할 때는 new 키워드를 사용하여 힙 메모리(Heap)에서 필요한 만큼의 메모리를 할당합니다.
MyClass obj = new MyClass();
위 코드에서 new MyClass()는 힙 메모리(Heap)에 MyClass 타입의 객체를 생성하고, 생성된 객체의 매모리 주소를 obj 변수에 할당합니다.
📝 힙 메모리(Heap Memory)
힙 메모리(Heap Memory)는 프로그램 실행 중에 동적으로 메모리를 할당할 수 있는 영역으로, 필요한 만큼의 메모리를 런타임에 동적으로 할당하고 해제할 수 있습니다.
이는 전역 변수나 지역 변수처럼 컴파일 시점에 크가가 결정되지 않고, 프로그램 실행 중에 메모리 요구량이 달라질 때 유용하게 사용됩니다.
2️⃣ 생성자(Constructor) 호출.
메모리가 할당되면, 생성자(Constructor)가 호출되어 객체의 초기화 작업이 이루어집니다.
생성자(Constructor)는 객체의 초기 상태를 설정하고 필요한 리소스를 준비하는 역할을 합니다.
개발자는 객체를 생성할 때 생성자를 통해 객체의 초기값을 설정할 수 있습니다.
public class MyClass {
private int value;
// 생성자
public MyClass(int value) {
this.value = value; // 초기화 작업
}
}
MyClass obj = new MyClass(10); // 생성자를 통해 초기값 설정.
3️⃣ 객체의 초기화.
생성자가 호출되면서 객체의 필드(멤버 변수)가 초기화됩니다.
이 단계에서 객체의 상태가 설정되고, 필요한 리소스가 준비됩니다.
자바는 기본 생성자(인자가 없는 생성자)를 제공하여, 개발자가 별도로 생성자를 정의하지 않아도 객체를 생성할 수 있습니다.
4️⃣ 메모리 주소 반환.
객체가 생성된 후, 참조 변수는 생성된 객체의 메모리 주소를 가리키게 됩니다.
이로 인해 생성된 객체를 프로그램 내에서 접근하고 사용할 수 있게 됩니다.
2️⃣ 객체의 소멸 과정.
객체의 소멸은 더 이상 사용되지 않는 객체를 메모리에서 해제하는 과정입니다.
객체의 소멸은 언어에 따라 다르게 처리됩니다.
1️⃣ 자바에서의 가비지 컬렉션(Garbage Collection)
자바는 객체의 소멸을 개발자가 직접 제어하지 않고, 가비지 컬렉터(Garbege Collector)가 자동으로 처리합니다.
가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 더 이상 참조되지 않는 객체를 감지하고, 힙 메모리(Heap Memory)에서 해제하여 메모리 누수(Memory Leak)를 방지합니다.
가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 백그라운드에서 주기적으로 실행되며, 사용되지 않는 객체를 탐지하여 메모리에서 제거합니다.
📝 메모리 누수(Memory Leak)
프로그램이 더 이상 사용하지 않는 메모리를 해제하지 않고 계속해서 점유하고 있는 상태를 말합니다.
메모리 누수(Memory Leak)가 발생하면 사용하지 않는 메모리가 계속 쌓여서 시스템의 가용 메모리가 줄어들게 되고, 결국에는 프로그램이나 시스템 전체가 메모리 부족으로 인해 성능 저하를 일으키거나 비정상 종료될 수 있습니다.
MyClass obj1 = new MyClass();
MyClass obj2 = new MyClass();
obj1 = null; // obj1이 참조하던 객체는 더 이상 사용되지 않음
위 코드에서 obj1이 가리키던 객체는 더 이상 참조되지 않으므로, 가비지 컬렉터(Garbage Collector)가 이 객체를 메모리에서 제거할 수 있습니다.
2️⃣ 객체의 소멸과 종료자(Finalizer)
자바는 객체가 소멸되기 전에 호출되는 finalize() 메서드를 제공합니다.
그러나 가비지 컬렉터(Garbage Collector)의 동작을 제어하거나 보장할 수 없기 때문에, finalize()는 권장되지 않습니다.
가비지 컬렉션이 언제 일어날지 예측할 수 없으므로, 리소스를 명시적으로 해제할 필요가 있다면, try-with-resource나 finally 블록을 사용하는 것이 좋습니다.
3️⃣ 가비지 컬렉터가 객체를 소멸시키는 기준.
객체가 더 이상 참조되지 않거나, 순환 참조가 발생해 사용되지 않는 경우 가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 이 객체를 메모리에서 제거할 수 있습니다.
📝 순환 참조(Circular Reference)
두 개 이상의 객체나 리소스가 서로를 참조하면서 참조의 순환 고리가 형성되는 상황을 의미합니다.
이러한 상황이 발생하면, 객체나 리소스가 서로를 참조하고 있어 해제되지 않는 상태가 되며, 특히 메모리 누수를 유발할 수 있습니다.
순환 참조(Circular Reference)는 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)에서 객체 간의 관계가 복잡하게 얽힐 때 발생할 수 있으며, 주로 동적 메모리 할당과 수동 메모리 해제가 필요한 언어(C/C++)에서 문제가 됩니다.
Java, Python과 같은 가비지 컬렉션이 있는 언어에서도 문제가 될 수 있지만, 순환 참조(Circular Reference)를 처리할 수 있는 메커니즘(예: 약한 참조)이 존재합니다.
가비지 컬렉터(Garbage Collector)는 메모리 압박이 심하거나 프로그램이 오랜 시간 동안 실행될 때 주기적으로 실행됩니다.
3️⃣ 다른 언어에서의 객체 소멸.
1️⃣ C++와 수동 메모리 관리.
C++에서는 자바와 달리 수동 메모리 관리가 필요합니다.
개발자가 객체의 소멸 시점에 delete를 사용하여 직접 메모리를 해제해야 합니다.
C++에서는 소멸자(Destructor)가 있어 객체가 메모리에서 해제될 때 자동으로 호출되어, 메모리 해제나 리소스 반환 작업을 수행할 수 있습니다.
class MyClass {
public:
~MyClass() { // 소멸자
// 메모리 해제 작업 수행
}
};
MyClass* obj = new MyClass();
delete obj; // 직접 메모리 해제
2️⃣ 파이썬과 참조 카운팅
파이썬은 참조 카운팅(Reference Counting)을 사용하여 객체의 소멸을 관리합니다.
객체를 참조하는 변수가 없을 때, 해당 객체는 메모리에서 해제됩니다.
그러나 순환 참조(Circular Reference) 문제가 발생할 수 있어, 파이썬은 추가로 가비지 컬렉션도 사용합니다.
4️⃣ 객체 생성과 소멸에서 주의할 점.
1️⃣ 메모리 누수(Memory Leak).
객체를 더 이상 사용하지 않음에도 불구하고, 참조를 해제하지 않으면 메모리가 반환되지 않고 계속 사용된 상태로 남을 수 있습니다.
이를 메모리 누수(Memory Leak)라고 하며, 프로그램 성능에 치명적인 영향을 미칠 수 있습니다.
자바에서는 가비지 컬렉터가 자동으로 메모리를 해제하지만, C++와 같은 언어에서는 직접 메모리 관리를 잘해야 합니다.
2️⃣ 정확한 리소스 해제.
데이터베이스 연결, 파일 입출력, 네트워크 소켓 등과 같은 외부 리소스는 명시적으로 해제해야 합니다.
자바에서는 try-with-resources를 사용하여 이러한 리소스를 자동으로 해제할 수 있습니다.
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
// 파일을 읽는 작업 수행
} // try 블록이 끝나면 BufferedReader가 자동으로 닫힘
📝 네트워크 소켓(Network Socket)
네트워크를 통해 통신을 수행하기 위한 양 끝단의 연결 인터페이스로, 두 컴퓨터 간에 데이터 통신을 할 수 있게 해주는 소프트웨어 엔드포인트입니다.
소켓(Socket)은 네트워크 연결을 설정하고 데이터를 주고받기 위한 네트워크 프로그래밍의 기본 단위로 사용됩니다.
📝 소프트웨어 인터페이스(Software Interface)
소프트웨어 시스템이나 애플리케이션이 다른 소프트웨어, 하드웨어, 사용자 또는 시스템과 상호작용하는 방식을 정의하는 개념입니다.
인터페이스(Interface)는 소프트웨어 컴포넌트(Component) 간의 커뮤니케이션 방법을 표준화하여, 서로 다른 시스템이나 모듈이 효율적으로 데이터를 주고받고 기능을 호출할 수 있도록 해줍니다.
5️⃣ 요약.
객체의 생성은 메모리 할당, 생성자 호출, 초기화 작업을 포함하며, 힙 메모리(Heap Memory)에서 이루어집니다.
반대로 객체의 소멸은 더 이상 사용되지 않는 객체를 메모리에서 해제하는 과정으로, 자바에서는 가비지 컬렉터(Garbage Collector)가 이를 자동으로 처리합니다.
객체의 생성과 소멸을 잘 이해하고 관리하면, 메모리 누수 없이 효율적인 프로그램을 작성할 수 있습니다.
개발자는 객체의 생명 주기를 잘 파악하고, 적절한 시점에 리소스를 해제하여 프로그램의 성능을 최적화해야 합니다.
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💾 [CS] 스택 오버플로우(Stack Overflow)란 무엇일까요?
💾 [CS] 스택 오버플로우(Stack Overflow)란 무엇일까요?
스택 오버플로우(Stack Overflow)는 프로그램이 사용 가능한 스택 메모리(Stack Memory) 영역을 초과하여 더 이상 데이터를 쌓을 수 없게 되는 현상을 말합니다.
이로 인해 프로그램이 비정상적으로 종료되거나 시스템 에러가 발생하게 됩니다.
1️⃣ 스택(Stack)이란?
스택(Stack)은 프로그램 실행 시 함수 호출, 로컬 변수 등을 저장하는 메모리 영역입니다.
스택(Stack)은 후입선축(LIFO: Last In, First Out) 방식으로 작동하며, 함수가 호출될 때마다 해당 함수의 정보(예: 매개변수, 로컬 변수, 반환 주소 등)가 스택(Stack)에 “쌓이고(push)”, 함수가 졸요되면 스택(Stack)에서 “제거(pop)”됩니다.
2️⃣ 스택 오버플로우(Stack Overflow)의 원인.
1️⃣ 무한 재귀 호출(Recursive Call)
스택 오버플로우(Stack Overflow)가 가장 흔히 발생하는 경우는 재귀 함수가 종료되지 않고 무한히 호출될 때입니다.
재귀 함수는 자기 자신을 호출하면서 매번 새로운 스택 프레임(Stack frame)을 쌓게 되는데, 종료 조건 없이 계속 호출되면 스택에 계속 쌓이게 되어 스택 메모리(Stack Memory)를 초과하게 됩니다.
👉 예시
public class StackOverflowExample {
public static void recursiveMethod() {
// 재귀 호출 - 종료 조건이 없어 무한 호출됨
recursiveMethod();
}
public static void main(String[] args) {
recursiveMethod();
}
}
위 코드에서는 recursiveMethod()가 자기 자신을 계속해서 호출하기 때문에 스택 오버플로우(Stack Overflow)가 발생하게 됩니다.
2️⃣ 지나치게 깊은 함수 호출 체인.
여러 함수가 서로를 호출하는 상황에서도 스택 오버플로우(Stack Overflow)가 발생할 수 있습니다.
예를 들어, A() 함수가 B()를 호출하고, B()가 C()를 호출하고, … 이 과정을 매우 깊게 반복하면 스택 메모리(Stack Memory)가 초과될 수 있습니다.
📝 스택 메모리(Stack Memory)
프로그램 실행 중에 함수 호출과 관련된 임시 데이터를 저장하는 메모리 영역입니다.
주로 지역 변수, 함수 매개변수, 리턴 주소 등의 데이터를 저장하며, 함수가 호출될 때마다 새로운 스택 프레임(Stack Frame)이 생성되고, 함수가 종료되면 해당 스텍 프레임이 제거됩니다.
스택 메모리(Stack Memory)는 LIFO(Last In, First Out, 후입선출) 구조로 작동합니다.
즉, 마지막에 저장된 데이터가 먼저 제거되며, 함수 호출이 중첩될수록 스택(Stack)의 깊이가 깊어집니다
3️⃣ 너무 큰 로컬 변수 할당.
함수 내부에서 너무 큰 크기의 배열이나 객체를 로컬 변수로 선언할 때도 스택 오버플로우(Stack Overflow)가 발생할 수 있습니다.
스택(Stack)은 보통 크기가 제한된 메모리 영역이기 때문에, 너무 많은 메모리를 사용하는 로컬 변수를 선언하면 스택 메모리(Stack Memory)를 초과하게 됩니다.
3️⃣ 스택 오버플로우의 결과.
스택 오버플로우(Stack Overflow)가 발생하면 프로그램이 비정상적으로 종료되거나, JVM(Java Virtual Machine)에서 StackOverflowError와 같은 에러가 발생합니다.
재귀 함수 호출이나 과도한 함수 호출 체인을 사용할 때, 이런 문제가 발셍힐 수 있음을 인지하고 예방하는 것이 중요합니다.
4️⃣ 스택 오버플로우(StackOverflow)를 방지하는 방법.
1️⃣ 재귀 함수의 종료 조건 확인.
재귀 함수를 사용할 때는 반드시 종료 조건(Base case, 베이스 케이스)을 명확히 정의해야 합니다.
종료 조건(Base case, 베이스 케이스)이 없다면 무한히 호출되기 때문에 스택 오버플로우(StackOverflow)를 유발할 수 있습니다.
👉 예시
public class FactorialExample {
public static int factorial(int n) {
if (n <= 1) {
return 1; // 종료 조건: n이 1 이하일 때 재귀 호출 종료
}
return n * factorial(n - 1);
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println(factorial(5)); // 정상적으로 120 출력
}
}
2️⃣ 재귀 대신 반복문 사용.
가능한 경우 재귀 함수 대신 반복문(loop)을 사용하여 스택 메모리(Stack Memory) 사용을 줄일 수 있습니다.
반복문(loop)은 스택 메모리(Stack Memory) 대신 힙 메모리(Heap Memory)나 CPU 레지스터(CPU Register)를 사용하므로, 깊은 재귀 호출을 반복문으로 변경하면 스택 오버플로우(StackOverflow)를 방지할 수 있습니다.
3️⃣ 꼬리 재귀 최적화(Tail Recursion Optimization)
일부 언어는 꼬리 재귀(tail recursion)를 최적화하여 재귀 호출을 반복문처럼 처리할 수 있습니다.
하지만 Java는 기본적으로 꼬리 재귀(tail recursion) 최적화를 지원하지 않기 때문에, 주의가 필요합니다.
꼬리 재귀(Tail Recursion)는 재귀 호출이 함수의 마지막 작업으로 실행될 때, 컴파일러가 스택 메모리(Stack Memory)를 재사용하여 스택 오버플로우(Stack Overflow)를 방지하는 방식입니다.
📝 꼬리 재귀(Tail Recursion)
재귀 함수의 한 형태로, 함수의 마지막(꼬리) 동작이 자기 자신을 호출하는 것을 말합니다.
즉, 재귀 호출 뒤에 추가적인 연산을 수행하지 않는 재귀 방식입니다.
꼬리 재귀(Tail Recursion)는 재귀 호출이 끝날 때 더 이상 처리할 작업이 남아 있지 않은 경우에 해당합니다.
4️⃣ 적절한 스택 크기 설정.
Java에서는 JVM(Java Virtual Machine)의 스택 크기를 설정하여 스택 오버 플로우(Stack Overflow)를 예방할 수 있습니다.
-Xss 옵션을 사용하여 스택 크기를 조정할 수 있습니다.
그러나, 스택 크기를 무작정 늘리는 것은 근본적인 해결책이 아니기 때문에 재귀 호출이나 함수 설계를 개선하는 것이 더 좋습니다.
👉 예시
java -Xss2m MyProgram
위 명령은 Java 프로그램의 스택 크기를 2MB로 설정합니다.
5️⃣ 요약
스택 오버 플로우(Stack Overflow)는 함수 호출이 스택 메모리(Stack Memory)의 한계를 초과했을 때 발생하며, 주로 재귀 함수의 무한 호출이나 깊은 함수 호출 체인에서 발생합니다.
이를 방지하기 위해 재귀 함수의 종료 조건을 명확히 설정하고, 필요한 경우 반복문을 사용하거나 JVM(Java Virtual Machine)의 스택 크기를 조정할 수 있습니다.
스택 오버플로우(Stack Overflow)를 피하기 위해서는 프로그램의 메모리 사용과 함수 호출 구조에 대한 철저한 이해와 관리가 필요합니다.
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💾 [CS] 알고리즘의 공간 복잡도(Space Complexity)란 무엇일까요?
💾 [CS] 알고리즘의 공간 복잡도(Space Complexity)란 무엇일까요?
공간 복잡도(Space Complexity)는 알고리즘이 실행되는 동안 사용하는 메모리 공간의 양을 측정하는 지표입니다.
시간 복잡도(Time Complexity)가 알고리즘의 실행 시간을 평가하는 것이라면, 공간 복잡도(Time Complexity)는 알고리즘이 얼마나 많은 메모리를 사용하는지를 평가하는 개념입니다.
1️⃣ 왜 공간 복잡도가 중요한가요?
1️⃣ 메모리 효율성.
메모리는 제한된 자원입니다.
특히 임베디드 시스템이나 모바일 애플리케이션처럼 메모리 자원이 제한된 환경에서 공간 복잡도(Space Complexity)를 고려하지 않으면 메모리 부족으로 프로그램이 충돌하거나 성능이 저하될 수 있습니다.
📝 임베디드 시스템(Embedded System)
특정 기능을 수행하기 위해 설계된 독립적인 컴퓨터 시스템으로, 일반적인 컴퓨터와 달리 특정 목적이나 작업에 최적화가 되어 있습니다.
임베디드 시스템(Embadded System)은 하드웨어와 소프트웨어가 조합되어 특정 장치나 시스템의 일부로 내장되며, 자동차, 가전제품, 의료기기, 산업 장비, 가전 제품 등 다양한 곳에서 사용됩니다.
2️⃣ 성능 최적화.
때로는 알고리즘의 실행 속도뿐만 아니라 메모리 사용량도 최적화해야 합니다.
공간 복잡도(Space Complexity)를 줄이면 프로그램의 전반적인 성능이 향상될 수 있습니다.
3️⃣ 알고리즘 비교.
두 알고리즘이 같은 시간 복잡도(Time Complexity)를 가지더라도, 공간 복잡도(Space Complexity)가 낮은 알고리즘(Algorithm)이 더 효율적일 수 있습니다.
2️⃣ 공간 복잡도의 정의.
공간 복잡도(Time Complexity)는 알고리즘이 실행되면서 사용하는 총 메모리 양을 의미합니다.
이 메모리는 다음 두 가지로 나뉩니다.
고정 공간(Fixed Part)
가변 공간(Variable Part)
1️⃣ 고정 공간(Fixed Part)
알고리즘이 고정된 크기로 사용하는 메모리입니다.
입력 크기와 무관하게 항상 일정한 공간을 차지합니다.
예를 들어, 알고리즘에서 사용하는 상수, 변수, 함수 호출, 그리고 특정 크기의 고정 배열 등이 포함됩니다.
일반적으로 O(1)로 표현됩니다.
2️⃣ 가변 공간(Variable Part)
입력 크기에 따라 변화하는 메모리입니다.
예를 들어, 동적 배열, 재귀 호출 시 사용되는 스택 공간, 데이터를 저장하기 위한 임시 배열 등이 여기에 해당합니다.
가변 공간(Variable Part) 크기는 입력 크기에 따라 달라지며, 공간 복잡도(Space Complexity)의 중요한 요소가 됩니다.
3️⃣ 빅-오 표기법(Big-O Notation)으로 공간 복잡도 표현.
공간 복잡도(Space Complexity)도 시간 복잡도(Time Complexity)처럼 빅-오 표기법(Big-O Notation)을 사용하여 표현합니다.
이는 입력 크기(n)가 커질 때 메모리 사용량이 얼마나 빠르게 증가하는지를 나타냅니다.
1️⃣ 주요 공간 복잡도 예시.
1️⃣ O(1) 👉 상수 공간(Constant Space)
알고리즘이 입력 크기와 관계없이 일정한 양의 메모리를 사용하는 경우.
예: 변수 3개만을 사용하는 알고리즘.
int add(int a, int b) {
int sum = a + b;
return sum;
}
위 함수는 a, b, sum이라는 3개의 변수만을 사용하므로 O(1)의 공간 복잡도(Space Complexity)를 가집니다.
2️⃣ O(n) 👉 선형 공간(Linear Space)
입력 크기 n에 비례하여 메모리 공간이 증가하는 경우.
예: 크기가 n인 배열을 사용하는 알고리즘.
int[] copyArray(int[] arr) {
int[] newArr = new int[arr.length];
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
newArr[i] = arr[i];
}
return newArr;
}
입력 배열의 크기 n에 비례하는 크기의 새로운 배열 newArr를 생성하므로 O(n)의 공간 복잡도(Space Complexity)를 가집니다.
3️⃣ O(n^2) 👉 이차 공간(Quadratic Space)
메모리 사용량이 입력 크기의 제곱에 비례하여 증가하는 경우.
예: 크기 n * n인 2차원 배열을 사용하는 알고리즘.
int[][] generateMatrix(int n) {
int [][] matrix = new int[n][n];
// 메모리 사용량이 n^2에 비례
return martix;
}
4️⃣ 예시를 통한 공간 복잡도 분석.
1️⃣ O(1) 공간 복잡도.
int findMax(int[] arr) {
int max = arr[0];
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] > max) {
max = arr[i];
}
}
return max;
}
분석
이 함수는 입력 배열의 크기와 상관없이 max와 i 두 개의 변수만 사용합니다.
따라서 공간 복잡도(Space Complexity)는 O(1)입니다.
2️⃣ 재귀 알고리즘의 공간 복잡도.
int factorial(int n) {
if(n <= 1) {
return 1;
}
return n * fatorial(n - 1);
}
분석
이 재귀 함수는 스택(Stack)을 사용하여 각 함수 호출을 저장합니다.
factorial(5)를 호출하면 내부적으로 factorial(4), factorial(3) 등이 호출되며, 호출이 끝나기 전까지 각 호출이 스택(Stack)에 저장됩니다.
재귀 깊이는 최대 n이 되므로, 공간 복잡도는 O(n)입니다.
5️⃣ 공간 복잡도 최적화 방법.
1️⃣ 데이터 구조 선택.
더 적은 메모리를 사용하는 효율적인 데이터 구조를 사용합니다.
예를 들어, 고정 크기의 배열 대신 동적 배역(ArrayList)을 사용하여 메모리를 절약할 수 있습니다.
2️⃣ 인플레이스(In-Place) 알고리즘.
입력 데이터를 그 자리에서 직접 수정하는 방식으로 메모리 사용을 최소화합니다.
예를 들어, 배열을 정렬할 때 새로운 배열을 생성하지 않고 기존 배열을 정렬하는 방식으로 공간 복잡도(Space Complexity)를 O(1)로 줄일 수 있습니다.
3️⃣ 재귀 대신 반복문 사용.
재귀 호출로 인한 스택 메모리(Stack Memory) 사용을 줄이기 위해 반복문을 사용할 수 있습니다.
재귀 함수가 깊은 재귀 호출을 통해 많은 메모리를 사용하는 경우, 이를 반복문으로 대체하면 공간 복잡도(Space Complexity)를 줄일 수 있습니다.
6️⃣ 요약.
공간 복잡도(Space Complexity)는 알고리즘(Algorithm)이 실행 중 사용하는 메모리의 양을 나타내며, 효율적인 알고리즘(Algorithm) 설계에 중요한 요소입니다.
이는 입력 크기에 따라 증가하는 메모리 사용량을 분석하며, 빅-오 표기법(Big-O Notation)을 사용하여 표현됩니다.
공간 복잡도(Space Complexity)를 잘 이해하면, 메모리 효율성을 높이고, 프로그램 성능을 최적화할 수 있습니다.
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💾 [CS] 알고리즘의 시간 복잡도(Time Complexity)란 무엇일까요?
💾 [CS] 알고리즘의 시간 복잡도(Time Complexity)란 무엇일까요?
시간 복잡도(Time Complexity)는 알고리즘이 입력 크기에 따라 실행하는 연산의 수를 측정하는 지표로, 알고리즘의 효율성을 평가하는 데 사용됩니다.
시간 복잡도(Time Complexity)는 주로 입력 크기(n)가 커질수록 알고리즘의 실행시간이 얼마나 빨리 증가하는 지를 나타내며, 빅-오 표기법(Big-O Notaion)으로 표현됩니다.
1️⃣ 왜 시간 복잡도(Time Complexity)가 중요한가요?
1️⃣ 효율적인 알고리즘 설계.
알고리즘의 효율성을 평가할 때, 입력 데이터의 크기가 커질수록 얼마나 빠르게 실행 되는지를 고려해야 합니다.
시간 복잡도(Time Complexity)를 통해 알고리즘(Algorithm)의 성능을 비교하고, 더 나은 알고리즘(Algorithm)을 선택할 수 있습니다.
2️⃣ 대규모 데이터 처리.
실제 프로그램은 대규모 데이터를 처리해야 할 때가 많습니다.
시간 복잡도(Time Complexity)가 높은 알고리즘(Algorithm)은 큰 입력을 처리할 때 실행 시간이 크게 증가하여 성능이 저하될 수 있습니다.
3️⃣ 성능 예측.
시간 복잡도(Time Complexity)를 알면 입력 크기 변화에 따른 알고리즘의 성능을 예측할 수 있습니다.
이를 통해 최적화할 부분을 식별하고, 더 효율적인 코드로 개선할 수 있습니다.
2️⃣ 시간 복잡도(Time Complexity)의 기본 개념.
시간 복잡도(Time Complexity)는 입력 크기(n)에 따라 알고리즘이 수행해야 하는 기본 연산의 수를 나타냅니다.
일반적으로 알고리즘의 실행 시간을 절대적인 초 단위로 측정하지 않고, 연산 횟수로 추상화하여 표현합니다.
이는 하드웨어 성능에 따라 실제 시간은 다를 수 있지만, 연산 횟수는 동일하기 때문입니다.
시간 복잡도(Time Complexity)는 최악의 경우를 기준으로 하는 것이 일반적이며, 이는 알고리즘(Algorithm)의 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다.
3️⃣ 빅-오 표기법(Big-O Notation)
빅-오 표기법(Big-O Notation)은 시간 복잡도(Time Complexity)를 표현하는 방식으로, 입력 크기(n)가 증가할 때 알고리즘의 실행 시간이 얼마나 빠르게 증가하는지를 나타냅니다.
1️⃣ 주요 빅-오 표기법.
1️⃣ O(1) 👉 상수 시간(Constant Time)
알고리즘의 실행 사간이 입력 크기와 상관업시 일정합니다.
예: 배열의 특정 인덱스에 접근하기(예: arr[0])
2️⃣ O(lon g) 👉 로그 시간(Longarithmic Time)
입력 크기가 커질 수록 실행 시간이 완만하게 증가합니다.
예: 이진 탐색(Binary Search)
3️⃣ O(n) 👉 선형 시간(Linear Time)
입력 크기에 비례하여 실행 시간이 증가합니다.
예: 배열에서 특정 값을 찾기 위해 모든 요소를 검사하는 경우.
4️⃣ O(n log n) 👉 선형 로그 시간(Linearithmic Time)
선형 시간보다 더 복잡한 시간 복잡도.
일반적으로 효율적인 정렬 알고리즘에서 발생합니다.
예: 퀵 정렬(Quick Sort), 병합 정렬(Merge Sort)
5️⃣ O(n^2) 👉 이차 시간(Quadratic Time)
입력 크기에 대해 제곱에 비례하여 실행 시간이 증가합니다.
일반적으로 중첩된 반복문에서 발생합니다.
예: 버블 정렬(Bubble Sort), 삽입 정렬(Insertion Sort)
6️⃣ O(2^n) 👉 지수 시간(Exponential Time)
입력 크기가 커질수록 실행 시간이 지수적으로 증가합니다.
보통 입력 크기가 작을 때만 사용할 수 있습니다.
예: 피보나치 수열을 재귀적으로 계산하는 알고리즘
7️⃣ O(n!) 👉 팩토리얼 시간(Factorial Time)
입력 크기가 커질수록 실행 시간이 매우 빠르게 증가합니다.
주로 모든 가능한 순열을 계산하는 알고리즘에서 발생합니다.
예: 순열(permutation) 생성.
4️⃣ 시간 복잡도의 예시.
1️⃣ O(1) 👉 상수 시간.
int getFirstElement(int[] arr) {
return arr[0]; // 입력 크기와 상관없이 일정한 시간
}
2️⃣ O(n) 👉 선형 시간.
int sum(int[] arr) {
int sum = 0;
for (int num : arr) {
sum += num; // 배열의 모든 요소를 순회
}
return sum;
}
3️⃣ O(n^2) 👉 이차 시간.
void printPairs(int[] arr) {
for(int i = 0; i < arr.length; i++) {
for(int j = 0; j < arr.length; j++) {
System.out.println(arr[i] + ", " + arr[j]); // 중첩된 반복문
}
}
}
5️⃣ 시간 복잡도 분석 방법.
1️⃣ 반복문.
반복문이 한 번 실행될 때마다 O(n).
중첩된 반복문 O(n^2), O(n^3)와 같은 더 높은 차수의 시간 복잡도를 가집니다.
2️⃣ 조건문.
if-else 조건문은 입력 크기에 영향을 미치지 않는 경우 O(1)
3️⃣ 재귀 호출.
재귀 함수의 시간 복잡도는 재귀 호출의 깊이와 각 호출의 작업에 따라 달라집니다.
피보나치 재귀 함수는 O(2^n) 시간 복잡도를 가집니다.
4️⃣ 연산.
일반적인 산술 연산, 비교, 할당 등은 O(1)
6️⃣ 시간 복잡도 예측의 중요성.
시간 복잡도를 잘 이해하면, 알고리즘을 설계할 때 효율성을 예측할 수 있습니다.
코딩테스트나 실제 개발에서도 성능 최적화가 중요한데, 시간 복잡도(Time Complexity)를 통해 입력 크기에 따라 알고리즘이 어떻게 동작할지 미리 예상할 수 있습니다.
7️⃣ 요약.
시간 복잡도(Time Complexity)는 알고리즘이 입력 크기에 따라 얼마나 빠르게 실행 시간이 증가하는지를 평가하는 지표로, 알고리즘의 효율성을 비교하고 성능을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다.
빅-오 표기법(Big-O Notation)은 시간 복잡도(Time Complexity)를 표현하는 방식으로, 알고리즘의 성능을 추상적이고 간결하게 나타내오, 입력 크기 변화에 따른 알고리즘의 동작을 예측할 수 있게 도와줍니다.
효율적인 알고리즘을 설계하기 위해서는 시간 복잡도에 대한 깊은 이해가 필수적입니다.
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💾 [CS] 프로그램 실행 원리를 설명하기 위해서는 컴퓨터 과학을 이해해야 할까요?
💾 [CS] 프로그램 실행 원리를 설명하기 위해서는 컴퓨터 과학(Computer Science)을 이해해야 할까요?
프로그램의 실행 원리를 자세히 이해하려면 컴퓨터 과학(Computer Science)의 여러 개념들을 이해하는 것이 매우 중요합니다.
컴퓨터 과학(Computer Science)은 프로그램이 어떻게 작성되고, 컴파일되며, 실행되는지를 설명하는 다양한 원리와 기술을 다룹니다.
프로그램의 실행 원리를 이해하기 위해 필요한 컴퓨터 과학(Computer Science)의 개념들은 컴퓨터 아키텍쳐(Computer Architecture), 운영 체제(Operating System, OS), 데이터 구조(Data Structure), 알고리즘(Algorithm) 등이 있습니다.
1️⃣ 프로그램의 실행 원리.
프로그램의 실행 과정은 코드를 작성하는 단계에서부터 프로그램이 실제로 CPU에서 실행되는 단계까지를 포함합니다.
이 과정은 다음과 같은 주요 단계로 나눌 수 있습니다.
1️⃣ 코드 작성(Programming)
개발자가 프로그래밍 언어를 사용하여 소스 코드를 작성합니다.
소스 코드는 텍스트 파일로 저장되며, 사람이 읽고 이해할 수 있는 형태입니다.
2️⃣ 컴파일 또는 인터프리트(Compilation or Interpretation)
프로그램이 작성된 후, 컴파일러(Compiler) 또는 인터프리터(Interpreter)가 소스 코드(Source Code)를 머신 코드(Machine Code)로 변환합니다.
컴파일러(Compiler)는 소스 코드를 한 번에 전체적으로 번역하여 실행 파일을 생성하는 반면, 인터프리터(Interpreter)는 코드를 한 줄씩 읽고 번역하면서 즉시 실행합니다.
이 과정에서는 어휘 분석, 구문 분석, 코드 최적화 등의 과정이 포함됩니다.
📝 어휘 분석(Lexical Analysis)
컴파일 과정의 첫 번째 단계로, 소스 코드에서 문자(character)들의 연속을 의미 있는 단위인 토큰(Token)으로 분해하는 과정입니다.
이 과정에서 어휘 분석기(Lexer) 또는 스캐너(Scanner)가 사용되며, 소스 코드의 텍스트를 읽어들여 키워드, 식별자, 연산자, 리터럴 등의 토큰을 생성합니다.
📝 구문 분석(Syntax Analysis)
컴파일 과정의 두 번째 단계로, 어휘 분석(Lexical Analysis)에서 생성된 토큰(Token)들을 받아서 소스 코드가 문법적으로 올바른지 확인하고, 이를 구조적으로 표현하는 과정입니다.
구문 분석기는 파서(Parser)라고도 하며, 프로그램 소스 코드를 구문 트리(Syntax Tree) 또는 파싱 트리(Parsing Tree)라는 트리 구조로 변환합니다.
3️⃣ 프로그램 로드(Program Loading)
컴파일된 실행 파일이 운영체제(Operating System, OS)에 의해 메모리에 로드됩니다.
운영체제(Operating System, OS)는 프로그램이 실행되기 위해 필요한 메모리 공간을 할당하고, 필요한 라이브러리(Library) 및 모듈(Module)을 로드합니다.
🙋♂️ 라이브러리(Library)와 프레임워크(Framework)의 차이점.
🙋♂️ 모듈과 컴포넌트를 레고 블록에 비유해보면?!
🙋♂️ 소프트웨어 공학에서의 모듈.
4️⃣ 프로그램 실행(Program Execution)
프로그램이 메모리에 로드된 후, CPU가 프로그램의 명령어를 하나씩 읽고 실행합니다.
CPU는 명령어 사이클(Fetch-Decode-Execute)을 반복하여 프로그램의 명령어를 처리합니다.
📝 명령어 사이클(Fetch-Decode-Execute Cycle)
명령어 사이클(Fetch-Decode-Execute Cycle)은 컴퓨터의 CPU가 프로그램을 실행하는 기본적인 작동 과정을 설명하는 개념입니다.
이는 CPU가 메모리에 저장된 명령어를 가져와(Fetch), 해석하고(Decode), 실행(Execute)하는 일련의 단계를 반복하여 프로그램을 처리하는 방법입니다.
모든 프로그램은 이 명령어 사이클(Fetch-Decode-Excute Cycle)을 통해 실행되며, 각 단계에서 CPU는 특정 작업을 수행하여 프로그램의 명령어를 처리합니다.
실행 중인 프로그램은 운영체제(Operating System, OS)에 의해 프로세스(Process)로 관리되며, 운영체제는 프로세스 스케줄링(Process Scheduling)을 통해 CPU 시간을 할당합니다.
📝 프로세스 스케줄링(Process Scheduling)
운영체제(Operating System, OS)가 프로세스(Process)를 CPU에 할당하여 실행 순서를 결정하는 작업을 말합니다.
컴퓨터 시스템에서 동시에 여러 프로세스가 실행을 대기하고 있을 때, 한정된 CPU 자원을 효율적으로 관리하고, 프로세스들을 효과적으로 실행할 수 있도록 스케줄링(Scheduling)하는 것이 필요합니다.
스케줄러(Scheduler)는 어떤 프로세스(Process)가 언제, 얼마나 오랫동안 CPU를 사용할지 결정하며, 이를 통해 멀티태스킹 환경에서 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것처럼 보이도록 합니다.
📝 멀티태스킹(Multitasking)
컴퓨터가 동시에 여러 작업(프로세스 또는 프로그램)을 실행하는 기능을 의미합니다.
이는 사용자가 여러 프로그램을 동시에 실행하거나, 운영체제가 백그라운드에서 여러 작업을 병렬로 수행할 수 있도록 합니다.
멀티태스킹 덕분에 사용자들은 여러 개의 프로그램을 동시에 사용할 수 있는 환경을 경험하게 됩니다.
실제로는 CPU가 여러 작업을 빠르게 전환하면서 동시에 여러 작업을 수행하는 것처럼 보이게 하는 방식으로 구현됩니다.
각 작업은 아주 짧은 시간 동안 CPU를 사용하고, 이후 다른 작업으로 전환되는 과정을 반복합니다
이를 통해 여러 갖겅비 동시에 진행되는 것처럼 보이게 됩니다.
5️⃣ 메모리 및 자원 관리(Resource Management)
프로그램 실행 중에 필요한 메모리, 파일, 네트워크 연결 등 다양한 자원들이 운영체제(Operating System, OS)에 의해 관리됩니다.
운영체제(Operating System, OS)는 프로그램이 사용하는 자원을 추적하고, 충돌이나 충돌이 발생하지 않도록 합니다.
이 과정에서 가비지 컬렉션이나 메모리 해제등의 작업도 수행될 수 있습니다.
2️⃣ 컴퓨터 과학의 개념이 프로그램의 실행에 미치는 영향.
위의 단계들을 자세히 이해하기 위해서는 컴퓨터 과학(Computer Science)의 여러 분야에 대한 이해가 필요합니다.
1️⃣ 컴퓨터 아키텍쳐(Computer Architecture)
컴퓨터 아키텍처(Computer Architecture)는 CPU, 메모리, I/O 장치와 같은 컴퓨터 하드웨어의 구조와 작동 방식을 설명합니다.
프로그램이 실행될 때 CPU가 명령어를 어떻게 처리하는지, 메모리에 데이터가 어떻게 저장되고 접근되는지를 이해하려면 컴퓨터 아키텍쳐(Computer Architecture) 지식이 필요합니다.
예를 들어, 캐시 메모리, 파이프라인, 병렬 처리 같은 프로그램의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
📝 캐시 메모리(Cache Memory)
CPU와 메인 메모리(Random Access Memory, RAM) 사이에 위치한 고속의 작은 크기의 메모리로, 자주 사용되는 데이터나 명령어를 일시적으로 데이터나 명령어를 일시적으로 저장하여 CPU가 빠르게 접근할 수 있도록 하는 역할을 합니다.
캐시 메모리(Cache Memory)는 메인 메모리(Random Access Memory, RAM)보다 접근 속도가 훨씬 빠르기 때문에, 프로그램 실행 시 필요한 데이터와 명령어를 더 빨리 읽어 들일 수 있도록 해줍니다.
📝 파이프라인(Pipline)
파이프라인(Pipline)은 여러 작업을 연속적으로 처리하기 위해 각 작업을 여러 단계로 나누고, 동시에 처리할 수 있도록 설계한 기술을 의미합니다.
파이프라인(Pipline)은 컴퓨터의 CPU 설계에서 주로 사용되며, 명령어를 여러 단계로 나누어 각 단계가 병렬로 실행될 수 있게 함으로써 처리 속도를 높이는 방식입니다.
2️⃣ 운영체제(Operating System)
운영체제(Operating System)는 프로그램이 실행되기 위한 환경을 제공하고, 프로세스 관리, 메모리 관리, 파일 시스템 관리 등을 담당합니다.
프로그램의 실행 원리를 이해하려면 운영체제(Operating System, OS)가 어떻게 프로세스를 스케쥴링하고, 메모리를 관리하며, 입출력(I/O) 요청을 처리하는지에 대한 지식이 필요합니다.
예를 들어, 프로그램이 동시에 실행될 때 멀티태스킹과 스레드 관리가 어떻게 이루어지는지 이해해야 합니다.
3️⃣ 컴파일러 이론(Compiler Theory)
컴파일러(Compiler)는 소스 코드(Source Code)를 기계어로 변환하는 프로그램으로, 컴파일러 이론은 이 과정의 어휘 분석, 구문 분석, 최적화 등 다양한 간계를 설명합니다.
프로그램이 어떻게 최적화되어 더 빠르게 실행될 수 있는지, 어떤 코드가 더 효율적인지를 이해하려면 컴파일러(Compiler) 이론의 지식이 필요합니다.
📝 컴파일러(Compiler)
프로그래밍 언어로 작성된 소스코드를 기계어로 번역하여 실행 가능한 프로그램으로 만드는 소프트웨어입니다.
사람이 읽고 작성한 고수준 프로그래밍 언어(예: C, C++, Java, Python)를 컴퓨터가 이해할 수 있는 저수준 언어(기계어, 바이너리 코드)로 변환하는 역할을 합니다.
컴파일러는 프로그램을 실행하기 전에 한 번에 전체 소스 코드를 번역하고, 그 결과를 실행 파일(Executable File)로 생성합니다.
이 파일은 운영체제(Operating System, OS)에서 직접 실행될 수 있으며, 이후에는 별도의 과정 없이 바로 프로그램을 실행할 수 있습니다.
4️⃣ 데이터 구조(Data Structures)
프로그램은 데이터를 효율적으로 저장하고 관리하기 위해 다양한 데이터 구조를 사용합니다.
배열(Array), 연결 리스트(Linked List), 스택(Stack), 큐(Queue), 트리(Tree), 해시 테이블(Hash Table) 등과 같은 데이터 구조는 프로그램이 데이터를 처리하고 저장하는 방식에 큰 영향을 미칩니다.
프로그램의 실행 속도와 메모리 사용량을 최적화하려면 어떤 데이터 구조가 적합한지 이해하는 것이 중요합니다.
5️⃣ 알고리즘(Algorithms)
알고리즘은 문제를 해결하는 절차나 방법으로, 프로그램의 핵심 로직을 구성합니다.
정렬, 검색, 그래프 탐색, 동적 프로그래밍 등 다양한 알고리즘이 있으며, 효율적인 알고리즘을 설계하는 것은 프로그램의 성능에 직접적인 영향을 줍니다.
알고리즘의 시간 복잡도와 공간 복잡도를 이해하는 것은 프로그램이 어떤 속도로 실행되고 얼마나 많은 자원을 사용하는지를 파악하는 데 중요합니다.
6️⃣ 컴퓨터 네트워킹(Computer Networking)
네트워크를 통한 데이터 전송이 필요한 프로그램(예: 웹 애플리케이션, 클라우드 서비스 등)은 네트워크 프로토콜과 데이터 전송 방식을 이해해야 합니다.
프로그램이 데이터를 어떻게 전송하고 수신하는지, 네트워크 대기 시간이 프로그램의 성능에 어떻게 영향을 미치는지를 이해하려면 네트워크에 대한 지식이 필요합니다.
3️⃣ 프로그램 실행 원리와 컴퓨터 과학의 관계.
프로그램의 실행 원리는 컴퓨터 과학의 여러 하위 분야가 협력하여 작동하는 복합적인 과정입니다.
프로그램이 실행될 때, 컴퓨터 아키텍쳐, 운영체제, 컴파일러, 데이터 구조, 알고리즘이 서로 맞물려 작동하면서 프로그램이 효율적으로 실행되도록 합니다.
따라서 프로그램이 어떻게 메모리에 로드되고, CPU에서 처리되며, 자원이 관리되는지에 대해 깊이 이해하려면 컴퓨터 과학의 핵심 개념들을 공부해야 합니다.
4️⃣ 요약.
프로그램의 실행 원리를 깊이 이해하려면 컴퓨터 과학(Computer Science)의 다양한 개념을 알아야 합니다.
컴퓨터 과학은 컴퓨터 아키텍쳐, 운영체제, 컴파일러, 데이터 구조, 알고리즘, 네트워크 등을 포함하는 폭넓은 학문으로, 프로그램이 어떻게 작성되고, 컴파일되며, 실행되는지 설명하는 데 필요한 모든 이론적 기반을 제공합니다.
프로그램 실행의 각 단계는 컴퓨터 과학의 여러 개념이 상호작용하는 결과이며, 이러한 지식을 갖추면 프로그램을 최적화하고 효율적으로 설계하는 데 큰 도움이 됩니다.
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💾 [CS] 프로그램의 실행 원리에 대한 이해도가 개발자에게 중요한 이유는 무엇일까요?
💾 [CS] 프로그램의 실행 원리에 대한 이해도가 개발자에게 중요한 이유는 무엇일까요?
프로그램의 실행 원리에 대한 이해도는 개발자에게 매우 중요한데, 이는 소프트웨어 개발의 기초적인 부분이자, 효율적인 문제 해결과 최적화된 코드 작성을 가능하게 하기 때문입니다.
프로그램의 실행 원리를 이해하면, 개발자는 단순히 코드를 작성하는 것을 넘어, 프로그램이 어떻게 동작하고, 어디에서 성능 문제나 오류가 발생할 수 있는지 예측하고 해결할 수 있게됩니다.
1️⃣ 효율적인 문제 해결.
프로그램이 실행되는 방식에 대한 이해는 버그를 찾고 해결하는 데 매우 중요합니다.
실행 흐름을 이해하면, 프로그램에서 어떤 부분이 잘못되었는지, 예상치 못한 동작이 왜 발생하는지를 더 쉽게 파악할 수 있습니다.
예를 들어, 메모리 관리, 스택과 힙의 동작 원리, 함수 호출 방식 등을 알고 있으면 메모리 누수나 스택 오버플로와 같은 문제를 신속하게 해결할 수 있습니다.
📝 스택 오버플로(Stack Overflow)
프로그램이 사용 가능한 스택 메모리 영역을 초과하여 더 이상 데이터를 쌓을 수 없게 되는 현상을 말합니다.
이로 인해 프로그램이 비정상적으로 종료되거나 시스템 에러가 발생하게 됩니다.
📝 스택(Stack)
프로그램 실행 시 함수 호출, 로컬 변수 등을 저장하는 메모리 여역입니다.
스택은 후입선출(LIFO: Last In, First Out) 방식으로 작동하며, 함수가 호출될 때마다 해당 함수의 정보(예: 매개변수, 로컬 변수, 반환 주소 등)가 스택에 “쌓이고(push)”, 함수가 종료되면 스택에서 “제거(pop)”됩니다.
2️⃣ 성능 최적화.
프로그램의 실행 원리를 잘 알면, 어디에서 성능 문제가 발생하는지 이해할 수 있습니다.
예를 들어, CPU 사용률, 메모리 사용량, 입출력(I/O) 성능과 같은 부분에서 병목 현상이 발생할 수 있습니다.
프로그램이 실행되는 원리를 알면, 이런 성능 문제를 분석하고, 더 나은 성능을 얻기 위해 코드를 최적화할 수 있습니다.
알고리즘의 시간 복잡도와 공간 복잡도를 고려하고, 메모리 할당과 해제가 프로그램 성능에 미치는 영향을 이해하면, 더 효율적인 코드를 작성할 수 있습니다.
📝 시간 복잡도(Time Complexity)
알고리즘이 입력 크기에 따라 실행하는 연산의 수를 측정하는 지표로, 알고리즘의 효율성을 평가하는 데 사용됩니다.
시간 복잡도(Time Complexity)는 주로 입력 크기(n)가 커질수록 알고리즘의 실행 시간이 얼마나 빨리 증가하는지를 나타내며, 빅-오 표기법(Big-O Notaiton)으로 표현됩니다.
📝 공간 복잡도(Space Complexity)
알고리즘이 실행되는 동안 사용하는 메모리 공간의 양을 측정하는 지표입니다.
시간 복잡도(Time Complexity)가 알고리즘의 실행 시간을 평가하는 것이라면, 공간 복잡도(Space Complexity)는 알고리즘이 얼마나 많은 메모리를 사용하는지를 평가하는 개념입니다.
3️⃣ 디버깅과 오류 처리 능력 향상.
프로그램이 실행되는 원리를 이해하면 디버깅이 훨씬 쉬워집니다.
프로그램에서 예외(Exception)나 에러(Error)가 발생할 때, 에러 메시지나 스택 트레이스를 통해 프로그램이 어떻게 실행되다가 멈췄는지 파악할 수 있습니다.
개발자는 이 정보를 기반으로 문제의 원인을 정확히 찾고 해결할 수 있습니다.
예를 들어, 멀티스레드 프로그램에서 동시성 문제(데드락, 레이스 컨디션 등)가 발생하는 이유와 이를 해결하기 위해 락(Lock)이나 동기화(Synchronization)를 어떻게 사용하는지를 이해하는 것이 중요합니다.
📝 스택 트레이스(Stack Trace)
프로그램 실행 중 예외(Exception)가 발생했을 때, 예외가 발생한 지점과 그 예외로 이어진 함수 호출 경로를 보여주는 디버깅 정보입니다.
이를 통해 개발자는 어떤 예외가 어디서 발생했는지, 그리고 그 예외가 어떻게 발생했는지를 파악할 수 있습니다.
4️⃣ 최적화된 메모리 관리.
메모리 구조와 프로그램의 메모리 사용 방식을 이해하는 것은 메모리 효율을 높이고, 메모리 누수를 방지하기 위해 중요합니다.
예를 들어, 스택(Stack)과 힙(Heap)의 차이, 객체의 생성과 소멸 과정, 가비지 컬렉션(Garbage Collection)의 동작 방식 등을 알고 있으면, 메모리 사용향을 최적화할 수 있습니다.
특히, 언어마다 메모리 관리 방식이 다르기 때문에, 각 언어의 메모리 관리 특성을 이해하고 효율적으로 활용하는 것이 필요합니다.
📝 가비지 컬렉션(Garbage Collection)
더 이상 사용되지 않는 객체를 메모리에서 자동으로 해제하는 메모리 관리 기법입니다.
자바(Java)와 같은 프로그래밍 언어에서, 개발자가 수동으로 메모리를 해제하지 않아도 가비지 컬렉터(Garbage Collector)가 자동으로 불필요한 객체를 감지하고 메모리를 회수하여 메모리 누수(Memory Leak)를 방지합니다.
5️⃣ 프로그램 설계와 구조화.
프로그램이 어떻게 실행되는지에 대한 이해는 좋은 설계와 구조화된 프로그램을 작성하는 데 필수적입니다.
프로그램을 작성할 때는 모듈화, 객체지향 설계, 함수형 프로그래밍 등의 개념을 사용해 코드를 작성하게 되는데, 이러한 개념이 실제 프로그램 실행 시 어떻게 적용되고, 효율성에 어떤 영향을 미치는지 이해하면 더 나은 프로그램을 설계할 수 있습니다.
데이터 흐름, 의존성 관리, 캡슐화 등의 개념을 잘 활용하면 유지보수하기 쉬운 프로그램을 만들 수 있습니다.
📝 모듈화(Modularization)
소프트웨어 개발에서 프로그램을 독립적이고 재사용 가능한 작은 단위(모듈, Module)로 나누는 설계 기법입니다.
각 모듈(Module)는 특정 기능을 수행하며, 다른 모듈(Module)과 명확하게 정의된 인터페이스(Interface)를 통해 상호작용합니다.
모듈화(Modularization)의 목적은 코드의 가독성, 유지보수성, 재사용성을 높이고, 복잡한 시스템을 더 쉽게 관리할 수 있도록 하는 것 입니다.
🙋♂️ 모듈과 컴포넌트를 레고 블록에 비유해보면?!
🙋♂️ 소프트웨어 공학에서의 모듈.
📝 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)
객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)의 원칙과 개념을 바탕으로, 프로그램을 객체라는 독립적인 단위로 설계하는 방법을 의미합니다.
객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 프로그램의 구성 요소를 클래스와 객체로 나누고, 이들 간의 관계를 정의하여 효율적이고 재사용 가능하며 유지보수하기 쉬운 소프트웨어를 만드는 것을 목표로 합니다.
📝 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP)
함수를 기본 구성 요소로 사용하는 프로그래밍 패러다임입니다.
함수형 프로그래밍에서는 순수 함수와 데이터의 불변성을 강조하며, 부작용(Side Effect)을 피하는 것을 목표로 합니다.
이를 통해 코드의 가독성, 유지보수성, 재사용성을 높이고, 병렬 처리와 같은 상황에서도 안정적이고 예측 가능한 코드를 작성할 수 있습니다.
6️⃣ 컴퓨터 시스템의 이해.
프로그램의 실행 원리를 이해하기 위해서는 컴퓨터 시스템 자체의 동작 방식에 대한 이해도 중요합니다.
CPU 연산, 메모리 접근, 캐시 메모리, 파일 시스템, 네트워크 통신 등의 개념을 잘 이해하고 있으면, 프로그램이 컴퓨터 시스템에서 어떻게 실행되고, 어떤 부분에서 성능 문제나 오유가 발생할 수 있는지를 파악할 수 있습니다.
예를 들어, I/O 바운드 작업(입출력)과 CPU 바운드 작업(연산)의 차이를 이해하면, 각기 다른 상황에서 어떤 최적화가 필요한지 알 수 있습니다.
📝 I/O 바운드 작업(I/O-Bound Task)
입출력(Input/Output) 작업의 속도에 의해 전체 작업의 성능이 제한되는 작업을 의미합니다.
즉, 프로그램이 실행되는 동안 CPU가 데이터를 처리하는 것보다, 데이터를 읽고 쓰는 작업(I/O)에서 더 많은 시간이 소비되는 상황을 말합니다
📝 CPU 바운드 작업(CPU-Bound Task)
프로그램의 실행 속도가 CPU의 처리 속도에 의해 제한되는 작업을 의미합니다.
즉, 연산이나 계산 작업이 많아서 CPU가 대부분의 시간을 계산 처리에 사용하며, CPU의 성능이 전체 작업의 성능을 결정짓는 상황입니다.
7️⃣ 더 나은 소프트웨어 설계.
프로그램의 실행 원리를 이해하면, 객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP), 함수형 프로그래밍(Function Programming, FP), 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming) 등 다양한 프로그래밍 패러다임을 이해하고 이를 적절하게 활용할 수 있습니다.
🙋♂️객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)는 무엇일까요?
📝 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)
여러 작업을 동시에 수행할 수 있도록 프로그램을 설계하는 기법입니다.
동시성(Concurrency)은 작업의 실행 흐름을 겹치게 하거나 병렬로 처리하여, 시스템의 효율성을 높이고 처리 시간을 줄이는데 중점을 둡니다
동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)은 멅티스레딩, 멀티프로세싱을 포함하여, 비동기 프로그래밍과 같은 다양한 기법을 사용하여 시스템 자원을 최대한 활용할 수 있도록 합니다.
📝 멀티스레딩(Multithreading)
하나의 프로세스 내에서 여러 스레드(Thread)를 동시에 실행하여, 병렬로 작업을 수행할 수 있도록 하는 프로그래밍 방식입니다.
스레드(Thread)는 프로세스 내의 실행 단위로, 각 스레드(Thread)는 독립적으로 실행되며, 같은 메모리 공간을 공유합니다.
멀티스레딩(MultiThreading)을 통해 프로그램의 성능을 향상시키고, 동시성 작업을 효율적으로 처리할 수 있습니다.
📝 동시성 작업(Concurrency)
여러 작업이 동시에 실행되는 것처럼 보이도록 처리하는 방식을 말합니다.
실제로는 작업들이 시간을 나눠가면서 번갈아 가며 실행되지만, 사용자는 마치 여러 작업이 동시에 수행되는 것처럼 느낄 수 있습니다.
동시성(Concurrency)은 시스템의 자원을 효율적으로 사용하고, 작업의 처리 속도를 높이는 데 중요한 개념입니다.
📝 멀티 프로세싱(Multiprocessing)
여러 개의 프로세스를 동시에 실행하여 작업을 병렬로 처리하는 방식을 말합니다.
멀티 프로세싱은 멀티코어 CPU 환경에서 각 프로세스가 독립적인 메모리 공간을 사용하면서, 실제로 동시에 작업을 수행할 수 있게 해줍니다.
이 방식은 병렬성(Parallelism)을 활용하여 프로그램의 성능을 극대화할 수 있습니다.
📝 비동기 프로그래밍(Asynchornous Programming)
작업을 실행할 때 그 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고, 다른 작업을 계속 수행할 수 있도록 하는 프로그래밍 방식입니다.
비동기 프로그래밍(Asynchornous Programming)을 통해 I/O 작업, 네트워크 요청, 파일 읽기/쓰기, 데이터베이스 조회 등의 대기 시간이 긴 작업을 처리하는 동안 프로그램이 멈추지 않고 다른 작업을 병렬로 수행할 수 있습니다.
이를 통해 프로그램의 응답성을 높이고 자원 효율성을 극대화할 수 있습니다.
📝 프로세스(Process)
실행 중인 프로그램의 인스턴스(Instance)로, 운영체제(Operating System, OS)가 프로그램을 실행할 때 생성되는 독립적인 작업 단위입니다.
프로세스(Process)는 코드(Code), 데이터(Data), 메모리(Memory), CPU 자원(CPU Resource)을 할당받아 프로그램의 명령을 수행하며, 각각의 프로세스(Process)는 서로 독립적인 메모리 공간을 가지고 실행됩니다.
8️⃣ 예시: Java 프로그램의 실행 원리 이해의 중요성.
Java 프로그램을 예로 들어보겠습니다.
Java의 메모리 관리.
Java는 가비지 컬렉션(Garbage Collection)을 통해 메모리를 자동ㅇ로 관리하지만, 가비지 컬렉션(Garbage Collection)의 동작 방식과 메모리 영역(Heap, Stack, Metaspace 등)에 대한 이해가 있어야 메모리 사용을 최적화할 수 있습니다.
📝 Metaspace
Java 8부터 도입된 메모리 영역으로, 클래스 메타데이터(Class Metadata)를 저장하는 공간입니다.
Java 8 이전에는 Permanent Generation(영구 영역, PermGen)이라는 공간에 클래스 메타데이터를 저장했지만, 이를 개선하기 위해 Metaspace로 대체되었습니다.
멀티스레드와 동시성(Multithread and Concurrency)
Java에서 멀티스레드(Multithread) 프로그램을 작성할 때, 스레드(Thread)의 실행 순서, 동기화, 스레드 풀 등의 개념을 이해하지 못하면 데드락(Deadlock)이나 레이스 컨디션(Race Condition) 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
📝 스레드 풀(Thread Pool)
미리 생성된 스레드들의 모음으로, 필요할 때마다 작업(task)을 할당할 수 있도록 재사용 가능한 스레드를 관리하는 구조입니다.
스레드 풀(Thread Pool)을 사용하면 스레드 생성과 소멸에 드는 비용을 줄이고, 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 합니다.
📝 데드락(Deadlock)
두 개 이상의 프로세스(Process)나 스레드(Thread)가 서로 다른 자원을 기다리며 무한히 대기하는 상태를 말합니다.
데드락(Deadlock)이 발생하면 관련된 프로세스(Process)나 스레드(Thread)들은 모두 정지되며, 작업을 진행할 수 없는 상태에 빠지게 됩니다.
데드락(Deadlock)은 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)에서 발생할 수 있는 심각한 문제로, 특히 멀티스레딩(Multithreading) 환경에서 자주 나타납니다.
예를 들어, 두 스레드가 서로 상대방이 보유한 자원을 필요로 할 때, 두 스레드는 영원히 자원을 얻지 못한 채 대기하게 됩니다.
📝 레이스 컨디션(Race Condition)
두 개 이상의 스레드 또는 프로세스가 동시에 공유 자원에 접근하고, 그 결과가 실행 순서에 따라 달라지는 상황을 말합니다.
즉, 동시성 프로그래밍(Concurrency Programming)에서 스레드(Thread)들이 경쟁적으로 자원에 접근할 때 발생하는 문제로, 프로그램의 의도치 않은 결과를 초래할 수 있습니다.
레이스 컨디션은 특히 공유 자원(변수, 데이터 구조, 파일 등)에 대해 읽기와 쓰기 작업이 동시에 이루어지는 경우에 발생하며, 동기화가 제대로 이루어지지 않으면 데이터의 일관성이 깨지게 됩니다.
JVM(Java Virtual Machine)의 작동 방식
JVM(Java Virtual Machine) 의 실행 원리를 이해하면, 프로그램의 성능을 튜닝하고, 메모리 문제를 해결하며, 실행 환경을 최적화할 수 있습니다.
9️⃣ 요약.
프로그램의 실행 원리에 대한 이해는 효율적인 문제 해결, 성능 최적화, 디버깅 능력 향상, 설계 능력 향상 등 여러 측면에서 개발자에게 필수적입니다.
이를 통해 더 나은 품질의 소프트웨어를 개발할 수 있으며, 복잡한 문제를 해결할 때 더 나은 접근 방식을 찾을 수 있습니다.
프로그램이 어떻게 실행되고, 메모리와 CPU 자원을 어떻게 사용하는지를 이해하는 것은 단순히 코드를 작성하는 것을 넘어서, 전방적인 소프트웨어 품질을 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다.
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💾 [CS] 엔티티(Entity)는 무엇일까요?
💾 [CS] 엔티티(Entity)는 무엇일까요?
엔티티(Entity)는 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)과 데이터베이스 설계에서 모두 사용되는 개념으로, 특히 JPA(Java Persistence API)에서 자주 언급됩니다.
엔티티(Entity)는 데이터베이스 테이블과 매핑되는 자바 클래스를 의미하며, 데이터베이스의 각 행(Row)이 자바 클래스의 인스턴스(Instance, 객체)로 대응됩니다.
1️⃣ 엔티티의 정의.
1️⃣ 데이터베이스의 행(Record).
데이터베이스에서는 테이블이 여러 행(Record)을 가집니다.
엔티티(Entity)는 그 테이블의 각 행(Record)을 자바 객체(Intance)로 변환됩니다.
예를 들어, User 테이블이 있다면, 테이블의 각 레코드는 User 엔티티 객체로 변환됩니다.
2️⃣ JPA에서의 엔티티.
JPA(Java Persistence API)에서는 엔티티가 데이터베이스 테이블과 매핑되며, 이를 위해 클래스에 @Entity 어노테이션(Annotation)을 붙입니다.
엔티티(Entity) 클래스의 인스턴스(Instance, 객체)는 데이터베이스에서 하나의 행(Row, Record)을 나타내며, 그 필드는 테이블의 각 열(Column)에 매핑됩니다.
3️⃣ 객체 지향적 데이터 모델링.
엔티티(Entity)는 데이터베이스의 레코드(Record)를 단순히 자바 객체로 변환하는 것뿐만 아니라, 객체 지향 프로그래밍에(Object-Oriented Programming, OOP)에서의 상태(속성)와 행동(메서드)을 가질 수 있습니다.
즐, 데이터와 그 데이터를 처리하는 메서드가 함께 정의됩니다.
2️⃣ 엔티티의 특징.
👉 클래스와 데이터베이스 테이블 매핑.
엔티티 클래스는 보통 하나의 데이터베이스 테이블과 매핑됩니다.
👉 필드와 열(Column) 매핑.
엔티티 클래스의 필드는 테이블의 열(Column)과 매핑됩니다.
👉 기본 키(Primary Key).
엔티티는 반드시 하나의 필드를 기본 키(Primary Key)로 지정해야 합니다.
이 필드는 테이블에서 각 행(Row)을 고유하게 식별하는 데 사용됩니다.
👉 상태 관리.
엔티티는 JPA(Java Persistence API)가 관리하며, 엔티티의 상태(생성, 수정, 삭제)를 자동으로 데이터베이스에 반영할 수 있습니다.
3️⃣ 엔티티 클래스의 예.
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
@Entity // 이 클래스는 데이터베이스 테이블과 매핑되는 엔티티임을 나타냅니다.
public class User {
@Id // 기본 키(Primary Key)를 지정.
@GeneratedValue(strategy = Generation.IDENTITY) // 기본 키(Primary Key) 자동 생성 전략 설정.
private Long id;
private String name;
private String email;
// 기본 생성자.
public User() {}
// 생성자, getter 및 setter
public User(String name, String email) {
this.name = name;
this.email = email;
}
// Getter and Setter
public Long getId() {
return id;
}
public void setId(Long id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getEmail() {
return email;
}
public void setEmail(String email) {
this.email = email;
}
}
4️⃣ 엔티티의 주요 요소.
1️⃣ @Entity
이 어노테이션은 클래스가 데이터베이스 테이블과 매핑된다는 것을 의미합니다.
2️⃣ @Id
엔티티 클래스의 필드 중 하나는 반드시 기본 키(Primary Key)로 지정되어야 하며, @Id 어노테이션을 사용합니다.
3️⃣ @GeneratedValue
기본 키(Primary Key)가 자동으로 생성되도록 설정할 수 있습니다.
GenerationType.IDENTITY는 데이터베이스가 자동으로 키를 증가시키도록 하는 전략입니다.
5️⃣ 엔티티의 장점.
👉 객체 지향 프로그래밍과 데이터베이스의 통합.
엔티티를 사용하면 데이터베이스의 테이블과 자바 객체를 일관된 방식으로 다룰 수 있어, 코드의 가독성과 유지보수성을 향상시킬 수 있습니다.
👉 자동화된 데이터베이스 작업.
JPA와 같은 프레임워크는 엔티티의 상태를 추적하여, 데이터베이스에서 발생하는 작업(삽입, 갱신, 삭제)을 자동으로 처리해줍니다.
👉 데이터베이스 독립성.
엔티티를 사용하면 특정 데이터베이스에 종속되지 않고 다양한 데이터베이스에서 동일한 코드를 사용할 수 있습니다.
6️⃣ 요약.
엔티티(Entity)는 데이터베이스 테이블과 매핑되는 자바 클래스이며, JPA(Java Persistence API)를 통해 객체 지향적인 방식으로 데이터베이스와 상호작용할 수 있게 해줍니다.
엔티티 클래스는 데이터베이스의 테이블을 자바 객체(Instance)로 표현하고, 테이블의 각 행(Row)을 엔티티 객체로 변환하여 데이터베이스 작업을 쉽게 처리할 수 있도록 도와줍니다.
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💾 [CS] 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)는 무엇일까요?
💾 [CS] 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)는 무엇일까요?
객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)은 프로그램을 객체(Object)를 중심으로 구성하는 프로그래밍 패러다임입니다.
객체(Object)는 데이터와 이 데이터를 처리하는 함수를 묶은 개념으로, 현실 세계의 사물을 프로그램 내에서 모방하여 설계하는 방식입니다.
객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)의 핵심 개념은 다음과 같습니다.
🙋♂️ 객체 지향 프로그래밍에서의 객체(Object)란 무엇일까요?
1️⃣ 클래스와 객체.
👉 클래스(Class).
객체(Object)를 생성하기 위한 청사진이나 틀입니다.
클래스는 속성(데이터)과 메서드(함수)를 정의합니다.
👉 객체(Object).
클래스(Class)를 기반으로 생성된 실체로, 클래스에 정의된 속성과 메서드를 사용합니다.
객체는 클래스의 인스턴스라고도 불립니다.
👉 예시.
// 클래스 정의
class Car {
// 속성 (필드)
String model;
String color;
// 생성자
public Car(String model, String color) {
this.model = model;
this.color = color;
}
// 메서드
public void drive() {
System.out.println(model + "이(가) 달립니다.");
}
}
// 객체 생성 및 사용
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Car 클래스의 인스턴스(객체) 생성.
Car car1 = new Car("Volvo xc60", "Black");
car1.drive(); // 출력: Volvo xc60이(가) 달립니다.
}
}
위 예시는 Car라는 클래스를 정의하고, 그 클래스를 기반으로 Volvo xc60이라는 객체를 생성한 후 drive() 메서드를 호출하는 과정입니다.
2️⃣ 캡슐화(Encapsulation)
객체 내부의 데이터(속성)와 이 데이터를 조작하는 메서드를 하나로 묶는 것을 말합니다.
캡슐화(Encapsulation)를 통해 객체(Object) 외부에서는 내부 구현을 알지 못하게 하고, 제공된 메서드를 통해서만 데이터를 접근하거나 변경할 수 있게 만듭니다.
이를 통해 데이터 보호와 코드의 응집성을 높일 수 있습니다.
👉 예시
class Person {
// private 속성 (외부에서 직접 접근할 수 없음)
private String name;
private int age;
// 생성자
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
// public 메서드를 통해 간접적으로 접근
public String getName() {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
if(age > 0) { // 유효성 검사
this.age = age;
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person("Kobe", 25);
System.out.println(p.getName()); // 출력: Kobe
p.setAge(30);
System.out.println(p.getAge()); // 출력: 30
}
}
이 예시에서는 Person 클래스에서 캡슐화(Encapsulation)가 적용되어, name과 age 같은 속성은 private으로 선언되어 외부에서 직접 접근할 수 없으며, 이를 조작하기 위해서는 제공된 메서드(getName(), setAge())를 통해 간접적으로 접근하게 됩니다.
3️⃣ 상속(Inheritance)
상속(Inheritance)은 기존 클래스를 확장하여 새로운 클래스를 만드는 방법입니다.
자식 클래스는 부모 클래스의 속성과 매서드를 물려받아 재사용하며, 필요하면 추가로 기능을 확장하거나 수정할 수 있습니다.
상속(Inheritance)을 통해 코드의 재사용성을 높이고, 계층 구조를 만들 수 있습니다.
👉 예시
// 부모 클래스.
class Animal {
String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public void makeSound() {
System.out.println("동물이 소리를 냅니다.")
}
}
// 자식 클래스 (상속)
class Dog extends Animal {
public Dog(String name) {
super(name); // 부모 클래스의 생성자를 호출
}
// 부모 메서드 오버라이딩
@Override
public void makeSound() {
System.out.println(name + "이(가) 멍멍 짖습니다.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Dog dog = new Dog("나르");
dog.makeSound(); // 출력: 나르이(가) 멍멍 짖습니다.
}
}
위 예시에서, Dog 클래스(Class)는 Animal 클래스(Class)를 상속받아 makeSound() 메서드를 재정의(Overriding, 오버라이딩)하고, 이름을 출력하도록 확장했습니다.
상속(Inheritance)을 통해 부모 클래스의 기능을 재사용하면서도 필요에 따라 추가적인 기능을 구현할 수 있습니다.
4️⃣ 다형성(Polymorphism)
다형성(Polymorphism)은 같은 이름의 메서드가 다양한 방법으로 동작할 수 있게 하는 기능입니다.
상속(Inheritance) 관계에서 부모 클래스(Parents class, Super class)의 메서드(Methods)를 자식 클래스(Child class, Sub class)에서 재정의(오버라이딩, Overriding)하여 다른 방식으로 동작하게 하거나, 같은 이름의 메서드가 서로 다른 매개변수(Paremeter)에 따라 다르게 동작(오버로딩, Overloading)할 수 있습니다.
다형성(Polymorphism)을 통해 코드의 유연성과 확장성을 높일 수 있습니다.
👉 예시.
class Animal {
public void makeSound() {
System.out.println("동물이 소리를 냅니다.");
}
}
class Dog extends Animal {
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("멍멍");
}
}
class Cat extends Animal {
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("야옹");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Animal animal1 = new Dog();
Animal animal2 = new Cat();
animal1.makeSound(); // 출력: 멍멍
animal2.makeSount(); // 출력: 야옹
}
}
이 예시는 다형성(Polymorphism)을 보여주는 좋은 예입니다.
Animal 타입의 변수에 Dog와 Cat 객체를 할당할 수 있으며, makeSound() 메서드를 호출하면 객체의 타입에 맞게 다르게 동작합니다.
이처럼 부모 클래스 타입으로 다양한 자식 객체를 처리할 수 있습니다.
5️⃣ 추상화(Abstraction)
추상화(Abstraction)은 복잡한 현실의 객체에서 필요한 부분만을 모델링하여 객체로 표현하는 과정입니다.
불필요한 세부 사항은 숨기고 중요한 부분만 드러내어 효율적으로 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다.
추상화(Abstraction)는 인터페이스(Interface)나 추상 클래스를 통해 구현됩니다.
👉 예시.
// 추상 클래스
abstract class Vehicle {
String model;
public Vehicle(String model) {
this.model = model;
}
// 추상 메서드 (구체적인 구현은 하위 클래스에서)
public abstract void move();
}
// 자식 클래스 (구체적인 구현 제공)
class Car extends Vehicle {
public Car(String model) {
super(model);
}
@Override
public void move() {
System.out.println(model + "이(가) 도로에서 달립니다.");
}
}
class Airplane extends Vehicle {
public Airplane(String model) {
super(model);
}
@Override
public void move() {
System.out.println(model + "이(가) 하늘을 납니다.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Vehicle car = new Car("Volvo xc60");
Vehicle airplane = new Airplane("Boeing 747");
car.move(); // 출력: Volvo xc60이(가) 도로에서 달립니다.
airplane.move(); // 출력: Boeing 747이(가) 하늘을 납니다.
}
}
위 예시에서는 추상 클래스(Abstract class)를 통해서 추상화(Abstraction)를 보여줍니다.
Vehicle 클래스는 추상 클래스(Abstract class)이며, 자식 클래스인 Car 와 Airplane이 구체적인 구현을 제공합니다.
추상화(Abstraction)를 통해 공통적인 동작을 정의하면서도 각 객체가 개별적인 동작을 구현할 수 있습니다.
6️⃣ 갈무리.
이러한 개념을 바탕으로 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)은 코드의 재사용성을 높이고, 유지보수와 확장성을 개선하며, 현실 세계의 문제를 더 직관적으로 해결할 수 있도록 합니다.
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💾 [CS] 객체 지향 프로그래밍에서의 객체(Object)란 무엇일까요?
💾 [CS] 객체 지향 프로그래밍에서의 객체(Object)란 무엇일까요?
객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)에서의 객체(Object)는 클래스(Class)에 의해 정의된 데이터와 그 데이터를 처리하는 동작(메소드, Method)을 포함하는 독립적인 개체입니다.
객체(Object)는 프로그램 내에서 상태(속성 또는 필드)와 행위(메소드 또는 함수)를 가지며, 이러한 상태와 행위를 통해 현실 세계의 사물을 모델링하거나 시스템 내의 개념을 추상화하는 방식으로 사용됩니다.
🙋♂️ 추상화(Abstraction)
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’이란 무엇일까?
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’과 ‘추상화’의 개념의 차이점.
1️⃣ 객체의 구성 요소.
1️⃣ 속성(Attributes) 또는 필드(Fields)
객체의 데이터를 나타냅니다.
이는 객체가 가지는 상태를 표현하는 변수로, 클래스에서 정의된 속성(Attributes)에 따라 각 객체는 고유한 값을
예를 들어, “자동차” 객체에는 색상, 속도 같은 속성이 있을 수 있습니다.
Java에서 속성은 인스턴스 변수로 표현됩니다.
class Car {
private String color;
private int speed;
public Car(String color, int speed) {
this.color = color; // 속성
this.speed = this.speed; // 속성
}
}
2️⃣ 메소드(Methods)
객체의 행동을 정의하는 함수입니다.
메소드는 객체의 데이터를 조작하거나 특정 작업을 수행할 수 있습니다.
예를 들어, “자동차” 객체(Object)는 달리기 또는 멈추기 같은 메소드(Methods)를 가질 수 있습니다.
Java에서 메소드(Methods)는 함수로 정의됩니다.
class Car {
private String color;
private int speed;
public Car(String color, int speed) {
this.color = color;
this.speed = speed;
}
public void run() {
System.out.println("The car is running at " + this.speed + " km/h"); // 메소드(Methods)
}
}
3️⃣ 클래스(Class)
객체(Object)를 생성하기 위한 청사진 또는 설계도입니다.
클래스는 객체의 속성(Attributes)과 메소드(Methods)를 정의하며, 객체(Object)는 이 클래스(Class)를 기반으로 생성됩니다.
예를 들어, “Car”라는 클래스(Class)는 자동차의 속성(색상, 속도)과 행동(달리기, 멈추기)을 정의하고, 이 클래스(Class)를 사용해 다양한 “자동차” 객체(Object)를 만들 수 있습니다.
Java에서 클래스는 다음과 같이 정의됩니다.
class Car {
private String color;
private int speed;
public Car(String color, int speed) {
this.color = color;
this.speed = speed;
}
public void run() {
System.out.println("The car is running at " + this.speed + " km/h");
}
}
4️⃣ 인스턴스(Instance)
클래스(Class)로부터 생성된 실제 객체(Object)를 의미합니다.
하나의 클래스(Class)는 여러 개의 인스턴스(Instance)를 가질 수 있으며, 각 인스턴스는 고유한 속성(Attributes) 값을 가질 수 있습니다.
예를 들어,”Car” 클래스에서 “red_car”라는 인스턴스(Instance)를 생성할 수 있습니다.
Car redCar = new Car("red", 120);
redCar.run(); // "The car is running at 120 km/h" 출력
2️⃣ 객체의 특성.
1️⃣ 캡슐화(Encapsulation)
객체(Object)는 자신의 데이터를 외부로부터 은닉하고, 해당 데이터를 조작하는 메소드(Methods)를 통해서만 접근을 허용하는 특성을 가집니다.
이를 통해 데이터의 무결성을 유지할 수 있습니다.
캡슐화(Encapsulation)는 객체(Object) 내부 구현 세부 사항을 외부에서 알 필요 없이 인터페이스(Interface)만을 통해 상호작용할 수 있도록 합니다.
2️⃣ 추상화(Abstraction)
객체(Object)는 현실 세계의 사물이나 개념을 추상화하여 나타냅니다.
복잡한 시스템을 단순화하여 중요한 정보만을 표현하고, 불필요한 세부 사항을 숨깁니다.
예를 들어, 자동차의 복잡한 엔진 내부 구조는 숨기고, 사용자는 단순히 “달리기” 메소드(Methods)로 자동차를 움직일 수 있습니다.
3️⃣ 상속(Inheritance)
객체 지향 프로그래밍에서 상속(Inheritance)은 한 클래스가 다른 클래스의 속성(Attributes)과 메소드(Methods)를 물려받는 것을 의미합니다.
이를 통해 기존 클래스의 기능을 확장하거나 수정하여 새로운 클래스를 정의할 수 있습니다.
예를 들어, “Car” 클래스는 “ElectricCar”라는 하위 클래스로 확장될 수 있습니다.
class ElectricCar extends Car {
private int batteryCapacity;
public ElectricCar(String color, int speed, int batteryCapacity) {
super(color, speed);
this.batteryCapacity = batteryCapacity;
}
}
4️⃣ 다형성(Polymorphism)
다형성(Polymorphism)은 객체(Object)가 같은 인터페이스(Interface)를 사용하여 다양한 방식으로 동작할 수 있는 특성입니다.
즉, 동일한 메소드(Methods)가 다양한 클래스에서 다르게 구현될 수 있습니다.
예를 들어, “Animal”이라는 클래스에 “speak()”라는 메소드가 있다면, 이를 상속받는 “Dog”와 “Cat” 클래스는 각각의 방식으로 이 메소드를 다르게 구현할 수 있습니다.
class Animal {
public void speak() {
// 메소드 구현 생략
}
}
class Dog extends Animal {
@Override
public void speak() {
System.out.println("Woof");
}
}
class Cat extends Animal {
@Override
public void speak() {
System.out.println("Meow");
}
}
3️⃣ 객체의 예시.
1️⃣ 자동차 객체 예시.
class Car {
private String color;
private int speed;
public Car(String color, int speed) {
this.color = color;
this.speed = speed;
}
public void run() {
System.out.println("The " + this.color + " car is running at " + this.speed + " km/h");
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 인스턴스 생성
Car myCar = new Car("red", 100);
myCar.run(); // "The red car is running at 100 km/h" 출력
}
}
}
2️⃣ 은행 계좌 객체 예시.
class BankAccount {
private String accountNumber;
private double balance;
public BankAccount(String accountNumber, double balance) {
this.accountNumber = accountNumber;
this.balance = balance;
}
public void deposit(double amount) {
balance += amount;
System.out.println(amount + " deposited. Ned balance: " + balance);
}
public void withdraw(double amount) {
if (balance >= amount) {
balance -= amount;
System.out.println(amount + " withdrawn. Remaining balance: " + balance);
} else {
System.out.println("Insufficient balance");
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 인스턴스 생성.
BankAccount myAccount = new BankAccount("123-456", 5000);
myAccount.deposit(1000); // "1000 deposited. New balance: 6000" 출력
myAccount.withdraw(2000); // "2000 withdraw Remaining balance: 4000" 출력
}
}
4️⃣ 결론.
객체(Object)는 클래스(Class)에 정의된 속성(Attributes)과 메소드(Methods)를 가진 독립적인 개체로, 객체 지향 프로그래밍의 핵심 구성 요소입니다.
객체(Object)는 현실 세계의 개념이나 시스템의 구성 요소를 프로그래밍적으로 표현하며, 상태(속성)와 행위(메소드)를 가지고 있습니다.
객체는 추상화, 캡슐화, 상속, 다형성과 같은 객체 지향 원칙을 따르며, 재사용 가능성과 유지보수성을 향상 시킵니다.
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💾 [CS] ORM이란 무엇일까요?
💾 [CS] ORM이란 무엇일까요?
ORM(Object-Relational Mapping)은 객체-관계 매핑을 의미하며, 객체 지향 프로그래밍 언어(예: Java, Python 등)에서 사용하는 객체와 관계형 데이터베이스의 테이블 간의 데이터를 매핑하는 기술을 말합니다.
ORM(Object-Relational Mapping)은 객체 지향 방식과 관계형 데이터베이스의 데이터 구조가 서로 다르다는 문제를 해결하기 위한 솔루션으로, 프로그래머가 데이터베이스의 세부적인 SQL 쿼리 없이 객체 모델을 통해 데이터베이스와 상호작용할 수 있도록 도와줍니다.
1️⃣ ORM(Object-Relational Mapping)의 주요 기능.
1️⃣ 객체와 테이블 간의 매핑.
객체 지향 언어에서는 데이터가 객체로 표현되고, 관계형 데이터베이스에서는 데이터가 테이블 형태로 저장됩니다.
ORM(Object-Relational Mapping)은 프로그래밍 언어의 객체와 데이터베이스의 테이블을 자동으로 매핑하여, 객체를 이용해 데이터베이스와 상호작용할 수 있도록 합니다.
2️⃣ SQL 추상화.
ORM(Object-Relational Mapping)은 SQL 쿼리를 자동으로 생성하고, 프로그래머가 객체를 사용하여 데이터를 조회, 삽입, 삭제, 수정하는 코드를 작성할 수 있게합니다.
이를 통해 SQL 없이도 데이터베이스 작업을 쉽게 수행할 수 있습니다.
🙋♂️ SQL이란?
🙋♂️ 데이터베이스란?
3️⃣ 데이터베이스 독립성.
ORM(Object-Relational Mapping)은 특정 데이터베이스에 종속되지 않고, 다양한 데이터베이스에서 동일한 코드로 동작할 수 있습니다.
데이터베이스를 변경하더라도 ORM을 사용하면 코드를 거의 수정하지 않아도 됩니다.
4️⃣ 객체 모델 중심의 개발.
ORM을 사용하면 객체 모델을 통해 데이터베이스와 상호작용하기 때문에, 데이터베이스와의 상호작용이 객체 지향 프로그래밍의 방식과 일관성을 유지합니다.
이는 비즈니스 로직과 데이터베이스 상호작용을 자연스럽게 통합하는 데 도움을 줍니다.
🙋♂️ 비즈니스 로직(Business Logic)이란?
🙋♂️ API 설계, 계층형 아키텍처, 트랜잭션, 엔티티(Entity), 비즈니스 로직과 비즈니스 규칙의 차이점.
2️⃣ ORM의 동작 원리.
1️⃣ 객체와 데이터베이스 테이블 매핑.
객체의 속성은 데이터베이스 테이블의 컬럼(Column, 열)에 대응하고, 객체의 인스턴스는 테이블의 로우(Row, 행)에 대응됩니다.
예를 들어, 객체 모델에 User 클래스가 있다면, 데이터베이스에는 User 테이블이 있고, 그 속성 id, name, email 등은 테이블의 컬럼(Column, 열)과 매핑됩니다.
2️⃣ SQL 자동 생성.
ORM(Object-Relational Mapping) 라이브러리는 객체를 기반으로 SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE와 같은 SQL 쿼리를 자동으로 생성합니다.
예를 들어, User 객체를 데이터베이스에 저장하는 코드를 작성하면, ORM(Object-Relational Mapping)이 자동으로 INSERT SQL 쿼리를 생성하여 테이블에 해당 데이터를 삽입합니다.
3️⃣ 데이터베이스 연동.
ORM(Object-Relational Mapping)은 객체 상태를 추적하고, 변경 사항이 있을 경우 이를 데이터베이스와 동기화합니다.
객체의 속성값이 변경되면, ORM(Object-Relationl Mapping)은 자동으로 UPDATE 쿼리를 생성하고 실행하여 데이터베이스를 업데이트합니다.
3️⃣ ORM의 장점.
1️⃣ 생산성 향상.
ORM(Object-Relational Mapping)을 사용하면 SQL 작성을 줄이고, 객체 지향 프로그래밍 방식으로 데이터를 처리할 수 있기 때문에, 개발자는 더 적은 코드로 데이터베이스와 상호작용할 수 있습니다.
이는 개발 속도를 높이고 유지보수를 쉽게합니다.
2️⃣ 데이터베이스 독립성.
ORM(Object-Relational Mapping)은 특정 데이터베이스에 의존하지 않으며, 데이터베이스를 변경하더라도 ORM(Object-Relational Mapping) 라이브러리만 맞추면 프로그램 코드를 거의 수정하지 않고도 다양한 데이터베이스에서 동작할 수 있습니다.
3️⃣ 보안성
ORM(Object-Relational Mapping)은 자동으로 SQL 쿼리를 생성하기 때문에 SQL 인젝션 공격과 같은 보안 취약점을 방지하는 데 도움이 됩니다.
직접 SQL을 작성할 필요가 줄어들기 때문에, 보안성이 향상됩니다.
4️⃣ 유지보수성.
객체 지향 설계를 유지하면서 데이터베이스와 상호작용할 수 있어, 코드의 가독성과 유지보수가 쉬워집니다.
데이터베이스 관련 변경이 필요할 때도 객체 모델을 통해 쉽게 변경할 수 있습니다.
4️⃣ ORM의 단점.
1️⃣ 복잡한 쿼리 작성의 한계.
ORM은 복잡한 쿼리 최적화나 특정한 SQL 기능을 충분히 지원하지 않을 수 있습니다.
매우 복잡한 쿼리가 필요한 경우 ORM 대신 직접 SQL을 작성해야 할 때도 있습니다.
2️⃣ 성능 이슈.
자동으로 SQL 쿼리를 생성하는 ORM은 직접 생성한 SQL에 비해 성능이 다소 떨어질 수 있습니다.
대규모 트래픽이나 데이터 처리가 많은 환경에서는 ORM(Object-Relational Mapping) 사용이 비효율적일 수 있습니다.
3️⃣ 추상화로 인한 제어력 감소.
ORM(Object-Relational Mapping)은 SQL을 추상화하기 때문에, 데이터베이스의 세부적인 제어가 어렵습니다.
SQL의 세부 동작을 직접 관리하고 싶을 때는 ORM(Object-Relational Mapping)보다 직접 SQL 작성이 더 나을 수 있습니다.
🙋♂️ 추상화(abstraction)
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’이란 무엇일까?
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’과 ‘추상화’의 개념의 차이점.
5️⃣ 대표적인 ORM 라이브러리.
Hibernate
Java와 JPA(Java Persistence API)를 지원하는 가장 널리 사용되는 ORM 프레임워크입니다.
Hibernate는 객체와 관계형 데이터베이스 간의 매핑을 자동으로 처리하며, 다양한 데이터베이스를 지원합니다.
🙋♂️ JPA란 무엇인가요?
🙋♂️ JPA를 사용하는 이유.
6️⃣ 결론.
ORM(Object-Relational Mapping)은 객체 지향 프로그래밍에서 객체와 관계형 데이터베이스 간의 매핑을 관리하는 기술로, 개발자가 객체를 사용하여 데이터베이스 작업을 수행할 수 있게 해줍니다.
이를 통해 개발자는 SQL 작성의 번거로움을 줄이고, 생성성, 유지보수성, 보안성을 높일 수 있습니다.
그러나 복잡한 쿼리 처리나 성능 문제에 있어서는 SQL을 장성하는 것이 더 나을 수 있습니다.
ORM(Object-Relation Mapping)을 적절히 활용하면 코드의 가독성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
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💾 [CS] API에서의 인터페이스(Interface)란 무엇일까?
💾 [CS] API에서의 인터페이스(Interface)란 무엇일까?
API에서의 인터페이스(Interface)는 프로그램 간 상호작용을 위한 규칙이나 방법을 정의한 것을 의미합니다.
여기서 인터페이스(Interface)는 API(응용 프로그래밍 인터페이스, Application Programming Interface)가 제공하는 기능을 다른 소프트웨어나 시스템이 어떻게 이용할 수 있는지를 규정한 명세라고 할 수 있습니다.
1️⃣ API에서의 인터페이스 정의
인터페이스는 시스템이 제공하는 기능을 외부에서 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 규칙과 구조를 설명합니다.
이는 함수, 메소드, 데이터 형식, 호출 방법 등 다양한 요소로 구성될 수 있으며, API를 통해 소프트웨어 컴포넌트 간의 상호작용을 가능하게 합니다.
1️⃣ 주요 특징.
1️⃣ 함수나 메소드 호출 규칙.
API는 외부 프로그램이 호출할 수 있는 함수나 메소드를 정의합니다.
인터페이스는 이 함수나 메소드가 어떻게 호출되고, 어떤 인수가 필요한지, 그리고 반환 값이 무엇인지를 명시합니다.
예를 들어, 특정 API에서 데이터를 가져오는 함수가 있다면, 그 함수가 어떤 입력 값을 필요로 하고, 어떤 형식의 데이터를 반환하는지 정의 된 것이 인터페이스 입니다.
2️⃣ 명세화된 입력과 출력.
API 인터페이스는 데이터 형식과 구조를 명확히 정의합니다.
이는 개발자가 API와 상호작용할 때 어떤 형식의 입력과 출력을 처리해야 하는지 이해하는 데 필수적입니다.
예를 들어, API의 한 함수가 JSON 형식의 입력 데이터를 받고 XML 형식으로 출력을 반환한다면, 이 모든 사항은 인터페이스에 명시되어 있어야 합니다.
3️⃣ 추상화.
인터페이스는 API의 내부 구현을 추상화하고, 외부 사용자에게는 필요한 기능만을 제공하는 구조입니다.
API를 사용하는 개발자는 그 내부가 어떻게 동작하는지 알 필요가 없으며, 정해진 규격대로 호출하면 원하는 결과를 얻을 수 있습니다.
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’과 ‘추상화’의 개념의 차이점.
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’이란 무엇일까?
4️⃣ 계약(Contract)
API에서의 인터페이스는 일종의 계약으로 간주될 수 있습니다.
API는 사용자에게 특정 기능을 제공하기 위한 약속을 하며, 사용자는 그 약속된 대로 인터페이스를 사용합니다.
이를 통해 서로 다른 시스템 간의 원활한 통신이 가능해집니다.
2️⃣ API에서의 인터페이스의 역할.
1️⃣ 서비스 제공.
API는 시스템이 제공하는 기능을 외부에 공개하여, 다른 시스템이나 프로그램이 그 기능을 활용할 수 있게 합니다.
이 과정에서 인터페이스는 어떤 기능이 제공되는지, 어떻게 사용해야 하는지를 설명하는 설계도 역할을 합니다.
2️⃣ 호환성 보장.
API 인터페이스는 시스템 간의 상호작용에서 호환성을 보장하는 역할을 합니다.
한 시스템이 제공하는 API를 외부 시스템이 이용할 때, 인터페이스를 준수함으로써 서로 다른 시스템 간에도 일관된 상호작용이 가능해집니다.
3️⃣ 사용자와 시스템 간의 경계 설정.
API 인터페이스는 외부 사용자가 접근할 수 있는 기능과, 내부 시스템에서만 사용되는 기능을 구분하는 경계선 역할을 합니다.
이는 보안 측면에서도 중요하며, 사용자는 인터페이스를 통해 제공된 기능만을 사용할 수 있습니다.
4️⃣ 재사용성.
인터페이스는 동일한 규격을 따르므로, 한 번 정의된 API는 다양한 프로그램이나 시스템에서 재사용될 수 있습니다.
이를 통해 개발 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.
3️⃣ 예시: RESTful API의 인터페이스.
RESTful API를 예로 들면, 인터페이스는 주로 HTTP 메소드(GET, POST, PUT, DELETE 등)를 사용하여 리소스에 접근하는 방법을 규정합니다.
GET 요청 : 특정 데이터를 가져오기 위한 규칙을 정의
POST 요청 : 데이터를 생성하는 방법.
PUT 요청 : 데이터를 업데이트하는 방법.
DELETE 요청 : 데이터를 삭제하는 방법.
RESTful API의 인터페이스는 요청에 따라 어떤 경로(URL)를 사용할지, 어떤 매개변수와 헤더가 필요한지, 그리고 응답이 어떤 형태로 돌아올지를 규정합니다.
4️⃣ 인터페이스와 프로토콜의 차이점.
인터페이스
기능을 제공하는 방식과 규칙을 설명합니다.
어떨게 데이터를 입력하고, 결과를 출력받는지에 대한 약속입니다.
프로토콜
데이터가 어떻게 전송되는지에 대한 규칙을 설명합니다.
통신 규칙을 다루며, 전송 방식에 중점을 둡니다.
예를 들어, HTTP나 TCP/IP는 프로토콜입니다.
5️⃣ 결론.
API에서 인터페이스는 프로그램 간 상호작용을 위한 명세로, 외부 시스템이나 소프트웨어가 어떻게 기능을 호출하고 사용할 수 있는지를 규정합니다.
이는 소프트웨어 구성 요소 간의 계약처럼 동작하며, 사용자와 시스템 간의 경계를 설정하고 호환성을 보장하여 원활한 통신을 가능하게 합니다.
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💾 [CS] API에서의 인터페이스와 소프트웨어 공학에서의 인터페이스 개념.
💾 [CS] API에서의 인터페이스와 소프트웨어 공학에서의 인터페이스 개념.
API에서의 인터페이스와 소프트웨어 공학에서의 인터페이스는 유사한 개념을 공유하지만, 구체적인 사용 맥락과 범위에서 약간의 차이가 있습니다.
두 개념 모두 추상화된 상호작용의 규칙을 정의한다는 공통점이 있지만, 다음과 같은 차이점과 유사점이 있습니다.
1️⃣ 공통점.
1️⃣ 추상화된 상호작용 규칙.
두 개념 모두 상호작용하는 시스템이나 모듈 간의 규칙을 정의합니다.
API와 소프트웨어 공학에서의 인터페이스 모두 외부에서 내부의 구현 세부 사항을 알 필요 없이 제공된 규칙에 따라 특정 기능을 사용할 수 있도록 합니다.
2️⃣ 계약(Contract) 역할.
계약처럼, 인터페이스는 어떤 기능이 제공되고, 그 기능이 어떻게 호출되는지를 규정합니다.
사용자는(또는 클라이언트)는 이 계약에 따라 인터페이스를 호출하고 사용하게 되며, 내부 구현과는 독립적으로 동작할 수 있습니다.
3️⃣ 구현의 독립성.
API와 소프트웨어 공학에서의 인터페이스 모두 구현에 독립적입니다.
이는 사용자가 인터페이스를 통해 기능을 호출하지만, 구현이 어떻게 이루어지는지는 중요하지 않다는 원칙을 따릅니다.
이를 통해 구현 변경이 이루어져도 인터페이스가 동일하게 유지된다면, 시스템 간의 상호작용에는 영향이 없습니다.
2️⃣ 차이점.
1️⃣ API에서의 인터페이스
범위
API에서의 인터페이스는 주로 시스템 간 상호작용을 적용합니다.
외부 애플리케이션이나 서비스가 제공하는 기능을 호출할 수 있는 방법을 제공하며, 이는 웹 서비스(API)나 외부 모듈과의 통신에 중점을 둡니다.
사용 맥락
주로 웹 API, 라이브러리 API 등에 사용되며, 클라이언트 API 제공자의 규격에 맞춰 기능을 사용할 수 있도록 합니다.
API 인터페이스는 주로 함수, 메서드, HTTP 요청 등을 통한 상호작용을 다룹니다.
예: RESTful API에서의 HTTP 메서드(GET, POST 등), API 호출 시 제공되는 엔드포인트와 파라미터, 그리고 반환되는 데이터 형식 등이 API 인터페이스에 포함됩니다.
2️⃣ 소프트웨어 공학에서의 인터페이스
범위
소프트웨어 공학에서의 인터페이스는 클래스나 모듈 간의 상호작용을 정의합니다.
인터페이스는 객체 지향 프로그래밍(OOP)에서 사용되며, 특정 클래스나 모듈이 어떤 메서드나 속성을 제공해야 하는지를 정의합니다.
사용 맥락
주로 객체 지향 언어(Java, C++, Python 등)에서 사용되는 개념으로, 인터페이스는 클래스의 행위 계약을 정의합니다.
클래스가 특정 인터페이스를 구현하면, 해당 인터페이스에서 요구하는 메서드를 모두 정의해야 합니다.
예시
Java에서의 인터페이스는 클래스가 구현해야 할 메서드의 목록을 정의하며, 이를 통해 다형성(Polymorphism)을 지원합니다.
예를 들어, 여러 클래스가 동일한 인터페이스를 구현하여 동일한 메서드를 다르게 정의할 수 있습니다.
3️⃣ 개념의 유사성과 차이점 요약.
API 인터페이스는 외부 시스템과의 상호작용을 위한 규칙을 정의하며, 주로 서비스 제공을 위해 시스템이나 애플리케이션에서 기능을 제공할 때 사용됩니다.
웹 API, 라이브러리 API 등 외부 프로그램이 호출할 수 있는 방법을 설명합니다.
소프트웨어 공학에서의 인터페이스는 객체 지향 프로그래밍에서 클래스나 모듈 간의 상호작용 규칙을 정의합니다.
주로 다형성과 구현 독립성을 지원하며, 여러 클래스가 동일한 인터페이스를 구현할 수 있도록 합니다.
4️⃣ 결론.
API에서의 인터페이스는 외부 시스템이 상호작용할 수 있도록 기능을 제공하는 방법을 규정하고, 소프트웨어 공학에서의 인터페이스는 클래스나 모듈 간의 계약으로서, 객체 지향 프로그래밍에서 다형성을 지원하는 데 중점을 둡니다.
두 개념은 상호작용 규칙을 정의하는 공통적인 개념을 공유하며, 구현과 추상화의 원칙에 기반하고 있지만, 사용되는 맥락과 범위는 다릅니다.
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💾 [CS] API(Application Programming Interface)란 무엇일까?
“💾 [CS] API(Application Programming Interface)란 무엇일까?”
API(Application Programming Interface) 는 애플리케이션이 다른 소프트웨어나 서비스와 상호작용할 수 있도록 하는 인터페이스를 의미합니다.
쉽게 말하면, API는 프로그램 간의 통신을 가능하게 해주는 일종의 계약 또는 약속입니다.
API는 개발자가 특정 기능을 사용할 수 있게 미리 정의된 메서드와 규칙의 집합을 제공합니다.
1️⃣ API의 기본 개념.
인터페이스
API는 두 시스템 간의 상호작용을 정의하는 경계 역할을 합니다.
이를 통해 두 시스템이 서로 데이터를 주고받거나 기능을 요청할 수 있습니다.
통신
API는 소프트웨어 애플리케이션이 다른 소프트웨어 서비스나 라이브러리와 통신하는 방법을 제공합니다.
예를 들어, API를 통해 애플리케이션은 외부 서비스에서 데이터를 가져오거나, 데이터베이스에 저장하는 등의 작업을 할 수 있습니다.
추상화
API는 내부적인 구현을 숨기고, 외부 개발자가 필요한 기능만 사용할 수 있게 추상화된 기능을 제공합니다.
내부의 복잡한 로직을 신경 쓰지 않고, 정의된 명령만 호출하면 해당 기능을 사용할 수 있습니다.
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’과 ‘추상화’의 개념의 차이점.
2️⃣ API의 유형.
1️⃣ 웹 API
웹에서 동작하는 API로, HTTP 프로토콜을 통해 애플리케이션 간 통신을 처리합니다.
예를 들어, RESTful API나 SOAP API는 웹을 통해 데이터를 주고받는 데 사용됩니다.
웹 API는 클라이언트와 서버 간의 통신을 쉽게 해주며, 웹 서비스 또는 클라우드 서비스에서 주로 사용됩니다.
예: GET, POST, PUT, DELETE 메서드를 사용하여 서버와 데이터를 주고받는 API.
2️⃣ 라이브러리 API
프로그래밍 언어에서 제공하는 라이브러리의 기능을 사용할 수 있게 해주는 API입니다.
특정 기능이나 데이터 구조를 제공하여 개발자가 해당 기능을 구현할 수 있도록 도와줍니다.
예: Java의 java.util.List API는 목록 데이터를 쉽게 다룰 수 있는 메서드와 클래스를 제공합니다.
3️⃣ 운영체제 API
운영체제가 제공하는 시스템 자원을 애플리케이션이 사용할 수 있도록 해주는 API입니다.
파일 시스템, 네트워크, 하드웨어 장치와의 상호작용을 처리할 수 있게 합니다.
예: Windows API는 파일 읽기/쓰기, 네트워크 통신 등을 위한 다양한 기능을 제공합니다.
4️⃣ 프레임워크 API
특정 프레임워크에서 제공하는 API는 해당 프레임워크의 기능을 쉽게 사용할 수 있도록 도와줍니다.
예를 들어, Spring 프레임워크에서 제공하는 API는 웹 애플리케이션 개발에 필요한 다양한 기능을 제공합니다.
🙋♂️ 라이브러리(Library)와 프레임워크(Framework)의 차이점.
3️⃣ API의 동작 원리.
API는 주로 요청(Request)과 응답(Response)으로 작동합니다.
클라이언트가 특정 작업을 요청하면, 서버가 해당 작업을 처리한 후 결과를 반환하는 방식입니다.
1. 클라이언트가 요청 : 클라이언트 애플리케이션은 API를 사용해 특정 작업을 서버에 요청합니다.
2. 서버가 처리 : API 서버는 요청을 처리하고, 필요한 데이터를 조회하거나 작업을 수행합니다.
3. 서버가 응답 : 서버는 요청에 대한 결과(데이터나 작업 성공 여부)를 클라이언트에게 응답으로 반환합니다.
4️⃣ API의 예시.
1️⃣ Google Maps API.
개발자는 Google Maps API를 사용해 자신의 애플리케이션에 지도 기능을 추가할 수 있습니다.
이를 통해 사용자는 실시간 지도 정보를 보고, 길 안내를 받을 수 있습니다.
예: https://maps.googleapis.com/maps/api/geocode/json?address=New+York
2️⃣ (현)X (구)Twitter API.
(현)X (구)Twitter는 API를 통해 외부 애플리케이션이 트윗을 읽거나 작성할 수 있는 기능을 제공합니다.
예: 특정 해시태그로 트윗 검색, 사용자 프로필 정보 조회 등.
3️⃣ JPA API
JAP(Java Persistence API)는 자바 애플리케이션에서 데이터베이스와 상호작용할 수 있는 API로, 객체지향적으로 데이터베이스 작업을 할 수 있게 합니다.
개발자는 SQL을 직접 작성하지 않고, JPA가 제공하는 메서드를 통해 데이터베이스 작업을 처리할 수 있습니다.
EntityManager em = entityManagerFactory.createEntityManager();
User user = em.find(User.class, 1L) // User 객체 조회
🙋♂️ 영속성(Persistence)란 무엇일까?
4️⃣ API의 단점.
1️⃣ 의존성.
외부 API를 사용할 경우, 해당 API에 의존하게 됩니다.
만약 API가 변경되거나 중단되면 애플리케이션이 영향을 받을 수 있습니다.
🙋♂️ 의존성(Dependency)
2️⃣ 성능.
API를 사용한 통신이 느릴 수 있습니다.
특히 원격 서버와의 API 호출은 네트워크 지연에 영향을 받을 수 있습니다.
3️⃣ 제한 사항.
API 제공자는 사용량을 제한할 수 있습니다.
예를 들어, 하루에 호출할 수 있는 API 요청 수에 제한이 있을 수 있습니다.
5️⃣ 결론.
API는 소프트웨어 애플리케이션이 서로 상호작용할 수 있도록하는 중간 다리 역할을 합니다.
이를 통해 개발자는 다른 소프트웨어의 기능을 재사용하거나, 외부 서비스와의 통신을 통해 더 풍부한 애플리케이션을 만들 수 있습니다.
API는 현대 소프트웨어 개발에서 필수적인 구성 요소로 자리 잡고 있으며, 이를 통해 애플리케이션 간 통합과 협업이 더 쉽게 이루어집니다.
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💾 [CS] 영속성(Persistence)란 무엇일까?
“💾 [CS] 영속성(Persistence)란 무엇일까?”
영속성(Persistence) 이란 데이터나 객체의 상태를 지속적으로 저장하여 프로그램이 종료되거나 시스템이 재부팅되더라도 그 상태가 유지되는 것을 의미합니다.
간단히 말하면, 영속성은 데이터를 영구적으로 저장하는 능력을 가리킵니다.
소프트웨어 시스템에서는 주로 데이터베이스, 파일 시스템, 영속 저장소와 같은 외부 저장소에 데이터를 저장하는 것을 영속성이라고 합니다.
1️⃣ 영속성의 예.
데이터베이스에 저장된 데이터
데이터베이스에 저장된 데이터는 시스템이 종료되거나 전원이 꺼져도 영구적으로 저장됩니다.
프로그램이 다시 실행될 때 이 데이터를 불러와서 사용할 수 있습니다.
파일 시스템에 저장된 데이터
파일 시스템에 저장된 파일도 시스템 재부팅 후에도 유지되며, 나중에 다시 사용할 수 있습니다.
2️⃣ 영속성의 중요성.
소프트웨어 시스템에서는 대부분의 데이터가 메모리(휘발성)에만 존재하면 프로그램이 종료되거나 장애가 발생할 때 데이터를 잃게 됩니다.
영속성을 사용하면 프로그램이 종료되더라도 중요한 데이터는 데이터베이스나 파일 시스템에 저장되므로 시스템이 다시 시작되었을 때 데이터를 복구하거나 이어서 사용할 수 있습니다.
3️⃣ Java 및 Spring에서의 영속성.
Java 환경, 특히 JPA(Java Persistence API) 를 사용하는 애플리케이션에서 영속성은 주로 데이터베이스와 자바 객체 간의 상태 유지를 의미합니다.
JPA는 자바 객체를 데이터베이스에 영속적으로 저장하고, 필요할 때 데이터를 조회하여 다시 객체로 변환하는 과정을 자동으로 처리합니다.
JAP에서의 주요 개념.
1. 영속성 컨텍스트(Persistence Context)
영속성 컨텍스트는 JPA에서 자바 객체(Entity)를 관리하는 일종의 캐시 메모리입니다.
엔티티가 영속성 컨텍스트에 포함되면, 해당 엔티티는 데이터베이스에 영속됩니다.
영속성 컨텍스트는 엔티티의 상태 변화를 감지하고, 그 변화가 트랜잭션이 끝날 때 데이터베이스에 반영되도록 관리합니다.
2. 엔티티(Entity)
JPA에서 엔티티는 데이터베이스의 테이블과 매핑되는 자바 객체입니다.
엔티티는 데이터를 영속적으로 유지하기 위한 수단으로, JPA는 이를 데이터베이스에 저장하고 다시 불러옵니다.
3. EntityManager
EntityManager는 JPA의 핵심 인테페이스로, 엔티티의 CRUD(생성, 조회, 수정, 삭제) 작업을 담당합니다.
EntityManager는 영속성 컨텍스트를 관리하며, 데이터베이스와의 상호작용을 처리합니다.
persist() 메서드를 통해 엔티티를 영속성 컨텍스트에 저장하고, 이를 데이터베이스에 반영할 수 있습니다.
4. 영속 상태(Persistent State)
JPA에서 엔티티 객체는 다음 세 가지 상태를 가집니다.
비영속(Transient) : 데이터베이스와 전혀 연결되지 않은 상태입니다.
영속(Persistent) : 엔티티가 영속성 컨텍스트에 포함되어 관리되고 있는 상태로, 데이터베이스에 기록되거나 기록될 준비가 되어 있는 상태입니다.
준영속(Detached) : 영속성 컨텍스트에 의해 관리되지 않지만 데이터베이스에는 여전히 존재하는 상태입니다.
영속 상태 전이 예시
@Entity
public class User {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
// Getters, Setters, Constructors
}
// 영속성 컨텍스트와 EntityManager를 사용한 영속성 예시
EntityManager entityManager = entityManagerFactory.createEntityManager();
entityManager.getTransaction().begin();
// 1. 비영속 상태: User 객체는 아직 데이터베이스와 연결되지 않음
User user = new User();
user.setName("Kobe");
// 2. 영속 상태: persist()로 영속성 컨텍스트에 저장됨
entityManager.persist(user);
// 3. 트랜잭션이 완료되면, 데이터베이스에 저장됨
entityManager.getTransaction().commit();
entityManager.close();
설명.
비영속 상태 : new User()로 생성된 객체는 메모리에서만 존재하고, 아직 데이터베이스와 연결되지 않았습니다.
영속 상태 : entityManager.persist(user)를 호출하면 객체는 영속성 컨텍스트에 저장되고, 데이터베이스에 반영될 준비가 됩니다.
트랜잭션이 커밋되면, 영속성 컨텍스트에 있는 객체의 상태가 데이터베이스에 영구적으로 저장됩니다.
4️⃣ 정리.
영속성은 데이터를 영구적으로 저장하는 기능입니다.
주로 데이터베이스나 파일 시스템에 데이터를 저장하여 프로그램이 종료되더라도 데이터가 유지될 수 있게 합니다.
JPA에서 영속성은 객체(Entity)의 상태를 영속성 컨텍스트에서 관리하고, 이 상태가 데이터베이스와 연동되어 지속될 수 있게 하는 것을 의미합니다.
영속성 컨텍스트는 JPA에서 엔티티 객체의 상태를 관리하고, 데이터베이스와의 동기화를 처리하는 중요한 메커니즘입니다.
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💾 [CS] DIP의 정의에서 말하는 '추상화된 것'이란 무엇일까?
“💾 [CS] DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’이란 무엇일까?”
우리가 잘 알고있는 SOLID 원칙 중 DIP(의존성 역전 원칙, Dependency Inversion Principle) 정의는 다음과 같습니다.
“고수준 모듈은 저수준 모듈에 의존해서는 안 되고, 둘 다 추상화 된 것에 의존해야 합니다.”
여기서 고수준 모듈은 “비즈니스 로직” 을 뜻하고, 저수준 모듈은 세부 구현을 뜻합니다.
그렇다면 “추상화된 것” 이란 어떤 의미일까요?
🙋♂️ SOLID 원칙
🙋♂️ 의존성
1️⃣ DIP의 정의에서 말하는 “추상화된 것”이란?
DIP(Dependency Inversion Principle, 의존성 역전 원칙) 의 정의에서 말하는 “추상화된 것” 은 인터페이스 또는 추상 클래스를 의미합니다.
이 원칙에서 “추상화된 것에 의존해야 한다”는 것은, 구체적인 구현 클래스가 아닌 인터페이스나 추상 클래스 같은 추상적인 계층을 통해 상호작용해야 한다는 의미입니다.
2️⃣ 구체적인 설명.
DIP(Dependency Inversion Principle, 의존성 역전 원칙) 의 기본 개념은 고수준 모듈(비즈니스 로직) 과 저수준 모듈(세부적인 구현) 간의 의존성을 추상화된 계층으로 뒤집는 것입니다.
여기서 말하는 “추상화된 것” 은 구현이 아닌 계약을 의미하며, 이 계약은 인터페이스나 추상 클래스를 통해 정의됩니다.
고수준 모듈 : 시스템의 상위 레벨에 위치하는 모듈로, 일반적으로 비즈니스 로직을 처리합니다.
저수준 모듈 : 구체적인 세부 사항이나 기술적인 구현을 담당하는 모듈입니다. 예를 들어, 데이터베이스 처리, 파일 시스템 작업들이 해당됩니다.
🙋♂️ 비즈니스 로직(Business Logic)이란?
🙋♂️ 소프트웨어 공학에서의 모듈
🙋♂️ 모듈과 컴포넌트를 레고 불록에 비유해보면?!
예시
먼저 DIP를 위반하는 코드 예시를 보겠습니다.
이 코드는 고수준 모듈이 저수준 모듈의 구체적인 구현에 직접적으로 의존하는 경우입니다.
class EmailService {
public void sendEmail(String message) {
// 이메일 전송 로직
System.out.println("Email sent: " + message);
}
}
class NotificationManager {
private EmailService emailService;
public NotificationManager() {
this.emailService = new EmailService(); // 저수준 모듈의 구체적 구현에 의존
}
public void sendNotification(String message) {
emailService.sendEmail(message);
}
}
이 코드에서는 NotificationManager(고수준 모듈)가 EmailService(저수준 모듈)에 직접 의존하고 있습니다.
만약 NotificationManager가 다른 알림 방법(예: SMS)을 사용하고 싶다면, EmailService와 같은 저수준 모듈을 수정하거나 교체해야 하므로 유연성이 떨어집니다.
DIP 적용 (추상화된 것에 의존)
DIP를 적용하면, 고수준 모듈과 저수준 모듈 모두 추상화된 계층(인터페이스나 추상 클래스) 에 의존하게 됩니다.
이렇게 하면 고수준 모듈은 저수준 모듈의 구체적인 구현에 의존하지 않게 되어, 더 유연하고 확장 가능한 코드가 됩니다.
// 추상화된 것: Interface 정의 (추상화된 계층)
interface NotificationService {
void sendNotification(String message);
}
// 저수준 모듈: 구체적인 구현체
class EmailService implements NotificationService {
public void sendNotification(String message) {
System.out.println("SMS sent: " + message);
}
}
// 저수준 모듈: 또 다른 구체적인 구현체
class SMSService implements NotificatioonService {
public void sendNotificatioon(String message) {
System.out.println("SMS sent: " + message);
}
}
// 고수준 모듈: 추상화된 인터페이스에 의존
class NotificationManager {
private NotificationService notificationService;
public NotificationManager(NotificationService notificationService) {
this.notificationService = notificationService // 추상화된 것에 의존
}
public void sendNotification(String message) {
notificationService.sendNotification(message);
}
}
설명.
추상화된 것
NotificationService 인터페이스는 추상화된 것입니다.
고수준 모듈(NotificationManager)은 이제 구체적인 EmailService나 SMSService에 의존하지 않고, NotificationService라는 추상화된 인터페이스에 의존합니다.
구체적인 구현
EmailService와 SMSService는 각각 NotificationService 인터페이스를 구현한 저수준 모듈입니다.
결과.
이렇게 하면 NotificatioonManager는 EmailService 또는 SMSService 중 어떤 구현체를 사용하든지 상관하지 않습니다.
다른 알림 서비스가 필요하다면, 단순히 NotificationService를 구현하는 새로운 클래스를 만들고, 이를 NotificationManager에 전달하면 됩니다.
즉, 고수준 모듈과 저수준 모듈이 모두 추상화된 인터페이스에 의존하게 되어, 코드의 유연성과 확장성이 크게 향상됩니다.
3️⃣ 결론.
DIP에서 말하는 “추상화된 것” 은 구체적인 구현체가 아닌 인터페이스 또는 추상 클래스를 의미합니다.
고수준 모듈과 저수준 모듈 모두 이 추상화된 계층에 의존함으로써, 각 모듈 간 결합을 줄이고 유연한 시스템을 구축할 수 있습니다.
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💾 [CS] 소프트웨어 공학에서의 모듈.
💾 [CS] 소프트웨어 공학에서의 모듈.
소프트웨어 공학에서의 모듈은 재사용 가능하고 독립적인 단위로, 특정 기능을 수행하는 소프트웨어의 구성 요소를 의미합니다.
모듈은 다른 모듈과 함께 하나의 시스템을 구성하며, 주로 잘 정의된 인터페이스를 통해 상호작용합니다.
모듈화된 설계는 복잡한 소프트웨어 시스템을 관리하기 쉽게 하며, 유지보수성과 재사용성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
1️⃣ 모듈의 주요 특성.
1. 독립성.
모듈은 시스템 내에서 다른 모듈과 독립적으로 동작할 수 있습니다.
각 모듈은 자신의 책임을 다하며, 내부 구현은 다른 모듈과 독립적으로 변경할 수 있습니다.
2. 인터페이스
모듈은 외부와 상호작용하기 위해 명확하게 정의되 인터페이스를 가지고 있습니다.
이 인터페이스를 통해 모듈 간의 데이터 교환이나 기능 호출이 이루어집니다.
내부 구현 세부 사항은 인터페이스 뒤에 숨겨져 있어, 모듈 간의 결합을 느슨하게 유지합니다.
3. 응집성.
모듈 내의 구성 요소는 밀접하게 연관된 작업을 수행해야 하며, 모듈의 기능은 하나의 책임이나 목적에 집중해야 합니다.
이를 고응집성이라고 하며, 모듈화된 시스템의 중요한 특성 중 하나입니다.
4. 느슨한 결합.
모듈 간의 의존성은 최소화되어야 하며, 이를 통해 시스템의 변경 가능성과 유연성을 높입니다.
모듈 간 결합이 느슨할수록 각 모듈을 독립적으로 개발하고 수정할 수 있습니다.
5. 재사용성.
잘 설계된 모듈은 재사용 가능해야 합니다.
한 번 개발된 모듈은 여러 다른 프로젝트나 시스템에서 동일하게 사용될 수 있어야 하며, 이를 통해 개발 비용과 시간이 절약됩니다.
2️⃣ 모듈과 컴포넌트의 차이.
모듈과 컴포넌트는 종종 유사한 의미로 사용되지만, 용어의 사용 문맥에 따라 약간의 차이가 있을 수 있습니다.
모듈은 시스템을 구성하는 논리적인 단위로, 주로 코드의 주조화와 기능적 단위를 나타냅니다.
컴포넌트는 더 구체적이고 물리적인 소프트웨어 단위로, 주로 재사용 가능한 실행 가능한 단위를 의미합니다.
예를 들어, 컴포넌트는 라이브러리, 서비스, UI요소 등의 형태로 나타날 수 있습니다.
3️⃣ 모듈의 예시.
1. 모듈화된 시스템 설계.
소프트웨어 시스쳄이 여러 모듈로 나누어질 수 있습니다.
예를 들어, 전자 상거래 애플리케이션에서 다음과 같은 모듈이 있을 수 있습니다.
주문 처리 모듈 : 주문 생성, 확인, 결제 처리 등과 관련된 기능을 담당합니다.
사용자 관리 모듈 : 사용자 등록, 로그인, 프로필 관리 등과 관련된 기능을 담당합니다.
재고 관리 모듈 : 상품의 재고를 추적하고 관리하는 기능을 담당합니다.
각 모듈은 독립적으로 동작하며, 시스템의 일부분으로 기능합니다.
모듈들은 서로 명확한 인터페이스를 통해 상호작용하며, 모듈 간의 결합을 최소화하여 시스템의 확장성과 유지보수성을 높입니다.
2. 프로그래밍 언어에서의 모듈
프로그래밍 언어에서도 모듈화의 개념이 사용됩니다.
모듈은 여러 소스 파일이나 네임스페이스로 분리되어, 각기 다른 기능을 담고 있습니다.
예시.
디랙토리 구조
src/
├── com/
│ └── example/
│ ├── Main.java
│ ├── operations/
│ │ ├── MathOperations.java
│ │ └── MathOperationsImpl.java
│ └── interfaces/
│ └── MathOperations.java
MathOperations.java(인터페이스)
먼저, 수학 연산 모듈을 추상화하여 인터페이스로 정의합니다.
이렇게 하면 다양한 구현체를 사용할 수 있으며, 모듈간 결합을 줄일 수 있습니다.
```java
// com/example/interfaces/MathOperations.java
package com.example.interfaces;
public interface MathOperations {
int add(int a, int b);
int subtract(int a, int b);
}
- **`MathOperationImpl.java`(구현체)**
- 구현체는 실제 연산을 수행하는 클래스로, 인터페이스를 구현합니다.
- 이 클래스는 독립적으로 동작하며, 다른 곳에서는 이 구현체를 사용할 수 있습니다.
```java
// com/example/operation/MathOperationsImpl.java
package com.example.operations;
import com.example.interfaces.MathOperations;
public class MathOperationImpl implements MathOperations {
@Override
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
@Override
public int subtract(int a, int b) {
return a - b;
}
}
Main.java(클라이언트 코드)
Main.java는 모듈화된 코드를 사용하는 부분으로, 인터페이스를 통해 MathOperations를 사용합니다.
이를 통해 MathOperationsImpl이 변경되더라도 클라이언트 코드는 영향을 받지 않습니다.
```java
// com/example/Main.java
package com.example;
import com.example.operations.MathOperationsImpl;
import com.example.interface.MathOperations;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 인터페이스를 통해 의존성 관리
MathOperations mathOperations = new MathOperationsImpl();
int result = mathOperations.add(5, 3);
System.out.println(result); // 출력: 8
}
}
```
설명.
1. 인터페이스 분리
MathOperations 인터페이스를 정의하여, 이를 구현하는 클래스들이 독립적으로 개발될 수 있게 했습니다.
클라이언트 코드는 인터페이스만 알면 되고, 구체적인 구현체에 의존하지 않습니다.
2. 구현체 분리
MathOperationsImpl 클래스를 인터페이스로부터 분리하여 구현체를 독립적으로 관리할 수 있게 했습니다.
이렇게 하면 다른 구현체로 쉽게 교체할 수 있으며, 구현체의 변경이 클라이언트에 영향을 주지 않습니다.
3. 유연성 및 재사용성
인터페이스 기반의 설계는 유연성을 높이고, 다양한 환경에서 재사용 가능하게 만듭니다.
다른 프로젝트나 애플리케이션에서도 인터페이스만 있으면 쉽게 모듈을 교체하거나 사용할 수 있습니다.
4. 모듈 간 결합도 낮추기
모듈 간의 결합도를 낮추기 위해 인터페이스를 사용하여 모듈 간 통신을 추상화했습니다.
이제 Main 클래스는 MathOperation라는 추상화된 인터페이스를 사용하고, 구현체의 세부 사항을 알 필요가 없습니다.
4️⃣ 모듈화의 장점.
1. 유지보수성.
모듈화된 시스템은 각각의 모듈이 독립적으로 개발, 수정, 테스트될 수 있기 때문에 유지보수가 용이합니다.
변경이 필요한 부분만 수정하면 되므로 시스템 전체에 미치는 영향이 줄어듭니다.
2. 재사용성.
모듈화된 코드는 다양한 프로젝트에서 재사용할 수 있습니다.
동일한 모듈을 여러 시스템에서 공유함으로써 개발 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.
3. 테스트 용이성.
모듈은 독립된 단위이므로 각 모듈을 개별적으로 테스트할 수 있습니다.
단위 테스트와 모듈 테스트가 용이해지며, 이를 통해 시스템의 품질을 높일 수 있습니다.
4. 개발 분업.
모듈화된 시스템에서는 팀이 각기 다른 모듈을 독립적으로 개발할 수 있습니다.
이는 프로젝트 관리와 협업에 유리하며, 더 빠른 개발 속도를 보장할 수 있습니다.
5️⃣ 결론
소프트웨어 공학에서의 모듈은 하나의 시스템을 구성하는 독립적이고 재사용 가능한 단위로, 시스템의 기능을 논리적으로 분리한 것입니다.
모듈화된 시스템은 복잡한 문제를 더 작은 문제로 나누어 해결하며, 재사용성, 유지보수성, 테스트 용이성 등 여러 가지 장점을 제공합니다.
모듈은 시스템을 구조화하고, 시스템 내에서 서로 독립적으로 동작하는 기능적 블록으로서 중요한 역할을 합니다.
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💾 [CS] DIP의 정의에서 말하는 '추상화된 것'과 '추상화'의 개념의 차이점.
“💾 [CS] DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’과 ‘추상화’의 개념의 차이점.”
DIP(Dependency Inversion Principle) 에서 말하는 “추상화된 것”과 소프트웨어 공학에서 사용하는 일반적인 “추상화” 개념은 서로 밀접하게 관련된 개념이지만, 문맥에 따라 강조점이 다를 수 있습니다.
1️⃣ DIP에서 말하는 “추상화된 것”
DIP에서 말하는 “추상화된 것” 은 구체적인 구현체가 아닌 인터페이스나 추상 클래스를 지칭합니다.
이 원칙에 따르면, 고수준 모듈(비즈니스 로직)은 저수준(세부적인 구현)에 의존해서 안 되며, 대신 두 모듈 모두 인터페이스나 추상 클래스 같은 추상화된 것에 의존해야 합니다.
이는 DIP에서 핵심적인 개념으로, 구현체 대신 계약(인터페이스)와 상호작용하도록 유도합니다.
🙋♂️ DIP의 정의에서 말하는 ‘추상화된 것’이란 무엇일까?
🙋♂️ 소프트웨어 공학에서의 모듈
🙋♂️ 모듈과 컴포넌트를 레고 블록에 비유해보면?!
🙋♂️ 비즈니스 로직(Business Logic)이란?
예시
// "추상화된 것"인 인터페이스
interface NotificationService {
void sendNotification(String message);
}
위의 NotificationService 인터페이스는 DIP의 문맥에서 말하는 “추상화된 것”입니다.
고수준 모듈과 저수준 모듈은 이 추상화된 인터페이스를 통해서만 서로 상호작용합니다.
2️⃣ 일반적인 “추상화” 개념.
소프트웨어 공학에서의 “추상화” 는 더 일반적인 개념으로, 세부사항을 숨기고 중요한 정보만을 드러내는 설계 기법을 의미합니다.
이를 통해 시스템의 복잡성을 줄이고, 설계나 구현에서 핵심적인 부분에 집중할 수 있게 해줍니다.
“추상화” 는 클래스, 인터페이스, 함수 등 다양한 수준에서 사용될 수 있으며, 주로 복잡한 시스템을 이해하기 쉽게 만들기 위해 사용됩니다.
“추상화” 는 구현 세부 사항을 감추고, 객체나 모듈 간의 상호작용을 간단하고 일관되게 만들어 줍니다.
예시.
abstract class Shape {
abstract void draw();
}
위의 Shape 클래스는 일반적인 추상화의 예로, 다양한 구체적인 도형(원, 사각형 등)의 세부 구현을 감추고 draw()라는 공통된 동작을 정의한 것입니다.
3️⃣ 차이점.
DIP에서의 “추상화된 것”
DIP에서 말하는 “추상화된 것”은 구현이 아닌 계약을 제공하는 인터페이스나 추상 클래스를 가리킵니다.
이 계약에 의존함으로써 고수준 모듈과 저수준 모듈의 결합도를 낮춥니다.
즉, 구현이 아닌, 추상적인 계약에 의존함으로써 유연성을 확보하고 의존성의 방향을 역전시킵니다.
일반적인 “추상화”
일반적인 “추상화” 는 더 광범위한 개념으로, 시스템 내에서 세부사항을 감추고 본질적인 개념만 드러내는 설계 기법입니다.
추상 클래스, 인터페이스뿐만 아니라, 복잡한 로직을 간단하게 만들기 위한 여러 기법이 포함됩니다.
4️⃣ 공통점
둘 다 세부 사항을 숨긴다.
DIP에서의 “추상화된 것”과 일반적인 “추상화” 모두 구체적인 구현 세부 사항을 감추고, 더 중요한 부분(주로 인터페이스나 상호작용)에 집중하도록 설계합니다.
유연성 제공
두 개념 모두 코드의 유연성을 증가시키고, 변경에 쉽게 대응할 수 있는 구조를 만드는데 기여합니다.
5️⃣ 결론
DIP에서의 “추상화된 것” 은 DIP 원칙을 적용할 때 구체적인 구현 대신 인터페이스나 추상 클래스와 같은 추상적 계층에 의존하도록 하는 구체적인 의미를 가집니다.
일반적인 “추상화” 는 소프트웨어 설계에서 복잡성을 관리하기 위해 사용하는 넓은 범위의 설계 개념으로, 객체 지향 프로그래밍의 기본 원칙 중 하나입니다.
결국, DIP에서 말하는 “추상화된 것”은 일반적인 “추상화”의 측정한 적용 사례라고 볼수 있습니다.
DIP는 추상화를 통해 시스템 간의 결합도를 낮추고 유연성을 높이는 것을 목표로 합니다.
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💾 [CS] 소프트웨어 공학에서의 컴포넌트
💾 [CS] 소프트웨어 공학에서의 컴포넌트.
소프트웨어 공학에서의 컴포넌트는 재사용 가능하고 독립적인 소프트웨어 모듈을 의미합니다.
이 모듈은 명확하게 정의된 인터페이스를 통해 다른 컴포넌트나 시스템과 상호작용하며, 특정 기능이나 책임을 수행합니다.
컴포넌트는 소프트웨어 시스템의 더 큰 단위 또는 애플리케이션을 구성하는 기능적 단위로 볼수 있습니다.
1️⃣ 소프트웨어 공학에서의 컴포넌트의 주요 특성.
1. 독립성.
컴포넌트는 독립적으로 개발되고, 배포될 수 있습니다.
독립적으로 개발된 컴포넌트는 시스템의 다른 부분에 영향을 주지 않고 변경 또는 교체 될 수 있습니다.
2. 재사용성.
컴포넌트는 다양한 시스템에서 재사용될 수 있도록 설계됩니다.
한 번 개발된 컴포넌트는 다른 프로젝트나 애플리케이션에서 사용 가능하여 개발 생산성을 높이고, 중복된 개발을 줄입니다.
3. 명확한 인터페이스.
컴포넌트는 명확한 인터페이스를 가지고 있어야 하며, 이 인터페이스를 통해 다른 컴포넌트 또는 시스템과 상호작용합니다.
내부 구현은 감춰지고, 컴포넌트는 인터페이스를 통해서만 사용되므로 캡슐화가 이루어집니다.
4. 모듈성.
컴포넌트는 시스템을 구성하는 모듈 단위로서, 특정한 기능이나 작업을 수행합니다.
시스템의 복잡성을 줄이고, 이해하기 쉽게 하기 위해 컴포넌트는 모듈 단위로 분리되어 설계됩니다.
5. 느슨한 결합.
컴포넌트는 다른 컴포넌트와 느슨하게 결합되어 있어야 합니다.
이는 시스템의 유연성을 높이며, 각 컴포넌트가 독립적으로 개발되고 변경될 수 있게합니다.
6. 고응집성.
컴포넌트 내부적으로는 응집성이 높아야 합니다.
즉, 컴포넌트 내부의 요소들은 서로 밀접하게 관련된 작업을 수행해야 하며, 하나의 명확한 책임을 가져야 합니다.
2️⃣ 소프트웨어 컴포넌트 예시.
1. 사용자 인터페이스 컴포넌트.
버튼, 텍스트 필드, 드롭다운 메뉴와 같은 UI 요소는 컴포넌트로 간주될 수 있습니다.
이들은 각자 명확한 역할을 가지고 있으며, 다양한 애플리케이션에서 재사용될 수 있습니다.
2. 비즈니스 로직 컴포넌트.
예를 들어, 주문 처리 시스템에서 주문을 생성하고, 결제하고, 주문 상태를 업데이트하는 각각의 기능이 독립적인 컴포넌트로 분리될 수 있습니다.
각 컴포넌트는 특정 비즈니스 로직을 처리하며, 다른 시스템에서도 동일한 기능이 필요할 때 재사용될 수 있습니다.
3. 데이터 접근 컴포넌트(DAO).
데이터베이스와 상호작용하는 컴포넌트로, 데이터 CRUD(Create, Read, Update, Delete) 작업을 수행하는 모듈입니다.
DAO 컴포넌트는 데이터베이스의 구조나 기술이 변경되더라도, 인터페이스만 유지하면 다른 부분에 영향을 미치지 않도록 설계됩니다.
3️⃣ 컴포넌트 기반 개발(Component-Based Development, CBD)
컴포넌트 기반 개발(CBD) 은 소프트웨어 시스템을 컴포넌트 단위로 설계하고 개발하는 방법론입니다.
이 접근 방식은 시스템을 여러 개의 독립적이고 재사용 가능한 컴포넌트로 나누어 개발하며, 각 컴포넌트는 개별적으로 개발, 테스트, 배포될 수 있습니다.
1. 이점.
재사용성 : 한 번 개발된 컴포넌트는 여러 시스템에서 재사용 가능하여 개발 속도를 높이고, 유지보수를 용이하게 만듭니다.
유연성 : 컴포넌트 간 결합도가 낮기 때문에, 각 컴포넌트를 독립적으로 수정하거나 교체할 수 있어 시스템의 유연성이 높아집니다.
생산성 향상 : 재사용 가능한 컴포넌트를 통해 개발 속도를 높이고, 중복된 작업을 줄일 수 있습니다.
2. 예시.
전자 상거래 시스템에서 결제 처리 컴포넌트는 독립적으로 개발되어 신용카드 결제, 페이팔 결제 등 다양한 결제 방식을 지원할 수 있습니다.
이 컴포넌트는 다른 애플리케이션에서도 동일한 방식으로 재사용될 수 있습니다.
4️⃣ 결론.
소프트웨어 공학에서의 컴포넌트는 독립적이고 재사용 가능한 모듈로, 시스템의 모듈성, 유연성, 재사용성을 높이는 중요한 개념입니다.
컴포넌트는 명확하게 정의된 인터페이스를 통해 상호작용하며, 느슨하게 결합되어 변경에 대한 영향을 최소화할 수 있습니다.
이러한 컴포넌트 기반 개발 방식을 통해 시스템을 더 효율적으로 설계하고 개발할 수 있습니다.
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💾 [CS] 모듈과 컴포넌트를 레고 블록에 비유해보면?!
💾 [CS] 모듈과 컴포넌트를 레고 블록에 비유해보면?!
모듈(Module) 과 컴포넌트(Component) 는 소프트웨어 공부를 하면 자주 보고, 듣는 용어 중 하나입니다.
이 두 용어의 개념을 자주 헷갈리거나 명확하게 알지 못해 이번에 공부를 해보았습니다.
제가 생각했을 때 재미있게도 소프트웨어는 레고 블록 같습니다.
그래서 이번에 모듈(Module) 과 컴포넌트(Component) 를 레고 블록에 비유하며 정리해봤습니다.
소프트웨어 공학에서의 모듈(Module) 과 컴포넌트(Component) 를 레고 블록에 비유하면, 이해하기 쉬운 방식으로 시스템 설계를 설명할 수 있습니다.
1️⃣ 레고 블록의 비유.
1. 모듈은 레고 세트.
모듈은 하나의 레고 세트와 비슷합니다.
레고 세트는 특정한 테마나 목표(예: 연필과 노트, 자동차, 집 등)를 가지고 있는 완성된 제품입니다.
여러 개의 레고 블록들이 모여서 더 큰 기능적 단위를 이루고, 이 세트가 완성되면 전체적인 형태나 목적을 나타냅니다.
마찬가지로, 소프트웨어 모듈은 소프트웨어 시스템 내에서 특정 기능이나 책임을 가진 완성된 구성 요소입니다.
모듈은 독립적으로 개발될 수 있으며, 다른 모듈과 함께 결합하여 더 큰 소프트웨어 시스템을 구성합니다.
비유.
예를 들어, 주문 처리 모듈은 레고 세트처럼 독립적으로 작동할 수 있지만, 레고 도시에 추가하면 그 도시의 전체 기능에 기여하게 됩니다.
모듈은 독립적이면서도 전체 시스템의 일부로 기능할 수 있는 구조입니다.
2. 컴포넌트는 레고 블록.
컴포넌트는 각각의 레고 블록에 비유할 수 있습니다.
레고 블록은 각자 독립적으로 존재할 수 있고, 단순한 모양에서부터 다양한 기능적 역할을 수행할 수 있는 모양까지 다양합니다.
이 블록들은 서로 결합하여 더 복잡한 구조를 만들고, 큰 레고 세트를 완성하는 데 사용됩니다.
비슷하게, 소프트웨어 컴포넌트는 각각의 독립적인 소프트웨어 단위로, 특정 기능을 수행합니다.
각 컴포넌트는 자신의 책임을 다하면서, 다른 컴포넌트와 상호작용하여 더 큰 모듈을 구성합니다.
비유.
예를 들어, 결제 컴포넌트, 배송 컴포넌트, 인증 컴포넌트 등은 각각의 레고 블록처럼 독립적으로 작동하며, 주문 처리 모듈이라는 레고 세트를 완성하는 데 기여할 수 있습니다.
2️⃣ 모듈과 컴포넌트의 상호작용을 레고에 비유해보자.
1. 모듈.
레고 세트는 여러 레고 블록(컴포넌트)으로 구성되어 있으며, 각각의 블록은 특정한 위치와 역할을 가집니다.
예를 들어, 자동차 레고 세트는 바퀴, 차체, 엔진 등의 블록으로 구성되며, 이 블록들이 결합되어 전체 자동차가 완성됩니다.
2. 컴포넌트.
레고 블록은 컴포넌트에 해당하며, 각각 독립적으로 존재하지만, 결합해서 더 복잡한 기능을 수행합니다.
차체 블록은 독립적으로는 차제일 뿐이지만, 바퀴와 결합되면 자동차로서 기능할 수 있습니다.
3️⃣ 결론적으로
컴포넌트는 레고 블록처럼 독립적으로 존재하며, 각각의 특정 기능을 수행하는 작은 단위입니다.
여러 블록을 결합하면 더 큰 구조를 형성할 수 있듯이, 여러 컴포넌트가 모여 더 복잡한 기능을 수행하는 소프트 웨어 시스템의 모듈을 형성합니다.
모듈은 레고 세트처럼 여러 블록(컴포넌트)을 결합해 완성된 기능적 단위로서 사용되며, 시스템 내에서 더 큰 역할을 담당하는 하나의 구성 요소가 됩니다.
3️⃣ 그렇다면 컴포넌트가 모듈보다 작은 단위라고 생각하면 되나요?
네, 맞습니다! 컴포넌트는 일반적으로 모듈보다 작은 단위로 생각할 수 있습니다.
소프트웨어 공학에서 컴포넌트와 모듈은 모두 독립적인 기능을 수행하는 단위이지만, 컴포넌트는 더 작은 재사용 가능한 기능 단위로, 여러 컴포넌트가 모여 하나의 모듈을 구성하는 경우가 많습니다.
1. 다시 레고 비유로 설명하자면~
컴포넌트는 개별적인 레고 블록과 같고, 각 블록은 독립적으로도 유용한 기능을 가지고 있지만, 여러 블록이 모여서 더 큰 구조(예: 연필과 노트, 자동차, 집 등)를 만듭니다.
모듈은 여러 레고 블록이 결합되어 완성된 레고 세트와 같다고 할 수 있습니다.
레고 세트는 연필과 노트, 자동차, 집 등과 같이 더 큰 단위의 구성 요소이며, 세트 내에서 여러 레고 블록(컴포넌트)이 함께 작동하여 더 복잡한 기능을 수행합니다.
2. 소프트웨어 공학에서의 관계.
1. 컴포넌트.
더 작은 기능적 단위입니다.
컴포넌트는 특정 작업이나 책임을 수행하는 코드의 묶음으로, 이를 독립적으로 재사용할 수 있습니다.
예를 들어, 결제 처리 기능, 배송 기능, 인증 기능 등이 컴포넌트가 될 수 있습니다.
2. 모듈.
여러 컴포넌트를 포함하는 더 큰 단위입니다.
모듈은 하나의 주요 기능이나 책임을 수행하는 소프트웨어의 큰 부분을 나타냅니다.
예를 들어, 주문 처리 모듈은 결제 컴포넌트, 배송 컴포넌트, 인증 컴포넌트 등의 여러 컴포넌트를 포함할 수 있습니다.
4️⃣ 마지막으로
컴포넌트는 보통 모듈을 구성하는 작은 단위이며, 특정한 작업이나 기능을 수행합니다.
모듈은 컴포넌트들을 묶어서 더 큰 기능을 제공하는 단위로, 더 복잡한 기능을 수행하는 소프트웨어 시스템의 일부를 형성합니다.
따라서, 컴포넌트가 모듈보다 작은 단위라고 생각하면 됩니다.
📝 참고 자료.
소프트웨어 공학에서의 모듈
소프트웨어 공학에서의 컴포넌트
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💾 [CS] 좋은 코드(Clean Code)의 중요성.
💾 [CS] 좋은 코드(Clean Code)의 중요성.
클린 코드(Clean Code)는 읽기 쉽고 이해하기 쉬우며 유지 보수하기 쉬운 코드를 의미합니다.
소프트웨어 개발에서 클린 코드는 단순히 기능하는 코드를 넘어서, 일관성, 가독성, 명확성, 그리고 간결성을 갖춘 코드를 작성하는 것을 목표로 합니다.
클린 코드는 그 자체로 직관적이어야 하며, 개발자가 코드의 동작을 쉽게 파악할 수 있게 도와줍니다.
1️⃣ 클린 코드의 특징.
1. 명확한 목적과 이름.
클래스, 메서드, 변수 이름이 그 목적을 명확하게 드러내야 합니다.
이름만 보고도 해당 코드가 무엇을 하는지 쉽게 파악할 수 있어야 합니다.
2. 단순함(Simplicity)
코드가 불필요하게 복잡하지 않아야 하며, 가장 단순한 방법으로 문제를 해결하려고 해야 합니다.
단순한 코드는 이해하기 쉽고, 오류가 발생할 가능성이 줄어듭니다.
3. 일관성(Consistency)
코드 스타일과 구조는 일관성이 있어야 합니다.
이로 인해 코드를 읽는 사람이 새로운 규칙을 학습할 필요 없이 일관된 형식을 따라갈 수 있습니다.
4. 작은 함수(Small Function)
함수나 메서드는 하나의 작업만을 수행하고, 그 작업을 명확하게 나타내야 합니다.
함수는 작고 간결해야 하며, 너무 많은 일을 하거나 너무 많은 책임을 가져서는 안됩니다.
5. 의존성 최소화(Low Coupling)
모듈 간의 의존성을 최소화하여, 한 부분이 변경되더라도 다른 부분에 미치는 영향을 최소화해야 합니다.
이로 인해 유지 보수와 확장이 쉬워집니다.
6. 중복 코드 제거(DRY: Don’t Repeat Yourself)
동일한 코드가 여러 곳에서 반복되지 않도록 해야 합니다.
중복 코드는 버그 발생 가능성을 높이고 유지 보수를 어렵게 만듭니다.
7. 에러 처리 및 예외 처리 명확성.
클린 코드는 예상치 못한 상황에 대한 처리가 명확하게 이루어져야 합니다.
에러나 예외가 발생했을 때 그 흐름이 한 눈에 이해될 수 있도록 작성되어야 합니다.
8. 주석은 최소화하되, 필요한 경우에는 설명적으로
클린 코드는 그 자체로 충분히 설명적이기 때문에 주석이 많이 필요하지 않습니다.
대신, 주석은 코드가 아닌 복잡한 비즈니스 로직이나 의도에 대한 설명으로 사용되어야 합니다.
2️⃣ 클린 코드를 지향하는 원칙.
1. SOLID 원칙.
객체지향 설계의 5원칙(단일 책임 원칙, 개방-폐쇠 원칙, 리스코프 치환 원칙, 인터페이스 분리 원칙, 의존성 역전 원칙)을 지쳐, 더 나은 구조와 확장성을 갖춘 코드를 작성합니다.
🙋♂️ SOLID 원칙
2. KISS 원칙(Keep It Simple, Stupid)
코드는 가능한 한 간단하고 복잡하지 않기 유지되어야 한다는 원칙입니다.
3. YAGNI 원칙(You Ain’t Gonna Need It)
필요하지 않은 기능을 미리 구현하지 않고, 필요할 때만 추가하는 원칙입니다.
코드가 지나치게 복잡해지는 것을 방지합니다.
4. DRY 원칙(Don’t Repeat Yourself)
중복을 피하고, 같은 로직을 반복하지 않도록 코드를 설계하는 원칙입니다.
3️⃣ 클린 코드의 중요성
유지 보수성 : 시간이 지나도 이해하기 쉽고 수정하기 쉬운 코드는 애플리케이션의 수명을 연장합니다.
버그 감소 : 명확하고 간결한 코드는 버그가 발생할 가능성을 줄입니다.
협업 : 여러 개발자가 협업할 때, 클린 코드는 의사소통을 원활하게 하며 코드 리뷰 과정도 쉽게 만듭니다.
확장성 : 클린 코드는 확장과 변화에 유연하게 대처할 수 있어 새로운 기능을 추가하는 데 용이합니다.
클린 코드는 단순히 코드 스타일이 아니라, 소프트웨어의 품질을 높이는 데 필수적인 철학과 원칙입니다.
4️⃣ Java 백엔드 애플리케이션에서 클린 코드가 중요한 이유.
Java 백엔드 애플리케이션에서 클린 코드가 중요한 이유는 여러 가지가 있습니다.
이를 통해 개발자의 생산성과 유지 보수성이 크게 향상되며, 시스템의 안정성과 확장성도 개선됩니다.
1. 이해와 가독성 향상.
클린 코드는 코드를 읽는 사람이 쉽게 이해할 수 있도록 작성됩니다.
Java와 같은 객체지향 언어에서는 클래스, 메서드, 변수 이름이 직관적이고 목적에 맞게 명명되어야 합니다.
이를 통해 다른 개발자가 코드를 분석하고 변경 사항을 반영하는 데 드는 시간이 줄어듭니다.
2. 유지 보수 용이.
클린 코드는 명확하고 일관성 있게 작성되어, 유지 보수 시 복잡한 로직을 쉽게 파악할 수 있습니다.
불필요한 코드나 중복 코드를 제거하고, 모듈화된 구조를 유지하면 변경 사항이 발생하더라도 특정 부분만 수정하면 되기 때문에 유지 보수가 수월해 집니다.
3. 버그 발생 확률 감소.
가독성이 떨어지는 복잡한 코드는 종종 버그를 숨깁니다.
클린 코드는 명확하고 일관성이 있어, 개발자들이 실수를 줄일 수 있습니다.
또한, 잘 작성된 테스트 코드와 결합하면 버그가 발생할 확률이 더욱 낮아집니다.
4. 확장성과 재사용성 증가.
클린 코드는 원칙에 맞게 모듈화되고, 단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle), 개방-폐쇄 원칙(Open/Closed Principle) 등과 같은 객체지향 설계 원칙들을 따릅니다.
이를 통해 코드의 확장성과 재사용성이 높아져, 새로운 기능을 추가할 때 기존 코드를 변경하지 않고 쉽게 확장할 수 있습니다.
5. 협업 개선.
여러 명의 개발자가 참여하는 백엔드 프로젝트에서는 코딩 스카일의 일관성이 매우 중요합니다.
클린 코드 원칙을 따르면, 팀원 간에 코드를 공유하고 협업할 때 더 원활한 의사소통이 가능해집니다.
코드 리뷰도 보다 쉽게 진행할 수 있습니다.
6. 테스트 용이성.
클린 코드는 테스트를 작성하기 쉽게 만듭니다.
메서드가 간결하고 명확하면 단위 테스트(Unit Test)를 작성하는 것이 더 쉬워지고, 이를 통해 애플리케이션의 안정성을 높일 수 있습니다.
테스트 가능성이 높은 코드는 품질 관리에 매우 유리합니다.
결론적으로, 클린 코드는 장기적으로 백엔드 애플리케이션의 안정성, 확장성, 유지 보수성을 높이며, 팀원들 간의 협업을 촉진하고 버그 발생 가능성을 줄여 개발 효율성을 크게 향상시킵니다.
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💾 [CS] SOLID 원칙.
💾 [CS] SOLID 원칙.
SOLID 원칙은 객체지향 프로그래밍에서 유지보수성과 확장성이 좋은 소프트웨어 설계를 위해 제안된 5가지 중요한 설계 원칙입니다.
이 원칙들을 따르면 코드가 더 구조화되고, 관리하기 쉬워지며, 유연하게 변화에 대처할 수 있습니다.
SOLID 원칙은 다음과 같은 5가지 원칙의 첫 글자를 딴 약어 입니다.
1️⃣ 단일 책임 원칙(SRP: Single Responsibility Principle)
정의
클래스는 단 하나의 책임만 가져야 하며, 하나의 기능만 담당해야 합니다.
설명
클래스를 변경할 이유가 하나뿐이어야 한다는 의미입니다.
즉, 클래스가 한 가지 역할에 집중하고 그 역할과 관련된 책임만을 가져야 합니다.
이렇게 클래스가 명확하고 이해하기 쉬워지며, 코드 수정이 필요할 때 영향을 받는 범위가 작아집니다.
예시
게시글을 관리하는 클래스가 게시글 저장, 수정, 삭제 등 여러 가지 역할을 맡는 대신, 각 역할을 별도의 클래스로 나누는 방식입니다.
2️⃣ 개방-폐쇄 원칙(OCP: Open/Close Principle)
정의
클래스는 확장에 대해서는 열려 있어야 하고, 수정에 대해서는 닫혀 있어야 합니다.
설명
새로운 기능을 추가할 때 기존의 코드는 변경하지 않고도 시스템을 확장할 수 있어야 합니다.
이를 위해 상속이나 인터페이스를 활용해 기존 클래스의 기능을 확장하는 방식이 권장됩니다.
예시
새로운 기능이 필요할 때 기존 코드를 수정하지 않고, 해당 기능을 상속받거나 인터페이스를 구현하는 방식으로 추가하는 것이 개방-폐쇄 원칙에 맞는 설계입니다.
3️⃣ 리스코프 치환 원칙(LSP: Liskov Substitution Principle)
정의
서브타입(하위 클래스)은 언제나 자신의 기반 타입(상위 클래스)으로 교체할 수 있어야 합니다.
설명
하위 클래스는 상위 클래스의 규약을 준수해야 하며, 상위 클래스를 사용하는 코드가 하위 클래스로 대체되더라도 정상적으로 동작해야 합니다.
이는 다형성(polymorphism) 개념을 따르는 객체지향 설계의 중요한 원칙입니다.
예시
만약 Animal이라는 상위 클래스가 있고, Bird와 Fish라는 하위 클래스가 있다면, Bird와 Fish는 Animal 타입으로 대체되어도 문제가 없어야 합니다.
4️⃣ 인터페이스 분리 원칙(ISP: Interface Segregation Principle)
정의
클라이언트는 자신이 사용하지 않는 메서드에 의존하지 않아야 합니다.
설명
하나의 큰 인터페이스보다 여러 개의 작은 인터페이스로 분리하는 것이 더 바람직합니다.
이렇게 하면 클라이언트는 자신이 필요로 하는 기능만 선택적으로 사용할 수 있습니다.
큰 인터페이스는 사용하지 않는 메서드까지 구현해야 하므로 유지보수가 어려워질 수 있습니다.
예시
다양한 작업을 수행하는 Workable 인터페이스를 여러 개 작은 인터페이스(Runnale, Flyable, Swimmable)로 분리하여 필요한 기능만 구현하도록 하는 것이 인터페이스 분리 원칙에 맞는 설계입니다.
5️⃣ 의존성 역전 원칙(DIP: Dependaency Inversion Principle)
정의
고수준 모듈은 저수준 모듈에 의존해서는 안 되고, 둘 다 추상화된 것에 의존해야 합니다.
설명
고수준 모듈(비즈니스 로직)은 저수준 모듈(세부 구현)과 직접적으로 연결되지 않고, 추상화된 인터페이스를 통해 서로 상호작용해야 합니다.
이를 통해 변화에 유연하게 대처할 수 있으며, 코드가 더 확장 가능해집니다.
또한, 코드의 재사용성도 높아집니다.
예시
서비스 계층이 저장소 계층에 의존하지 않고, 저장소 계층을 추상화한 인터페이스에 의존하도록 설계하는 방식이 의존성 역전 원칙에 해당합니다.
이를 통해 저장소 계층의 구현체를 교체하더라도 서비스 계층에는 영향을 주지 않게 됩니다.
6️⃣ SOLID 원칙의 중요성
SOLID 원칙은 유연하고 유지보수하기 쉬운 시스템을 만들기 위한 기본 가이드 라인을 제공합니다.
이 원칙들을 따름으로써 소프트웨어는 다음과 같은 이점을 얻습니다.
1. 변화에 유연함.
새로운 요구 사항이나 기능이 추가되더라도 기존 코드를 최소한으로 수정하거나 전혀 수정하지 않고도 시스템을 확장할 수 있습니다.
2. 테스트 용이성.
코드의 모듈화가 잘 이루어지면 테스트 코드 작성이 더 쉬워지고, 개별적인 유닛 테이스가 가능해집니다.
3. 코드 재사용성.
SOLID 원칙에 따라 작성된 코드는 재사용 가능성이 높습니다.
4. 협업 용이성.
여러 개발자가 협업할 때 서로의 코드를 이해하고 확장하기가 더 쉬워집니다.
이 원칙들은 객체지향 설계의 모범 사례를 제시하며, 코드를 더 효율적으로 관리하고 확장하는 데 큰 도움을 줍니다.
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💾 [CS] yml이란?
💾 [CS] yml이란?
YML(또는 YAML, YAML Ani’t Markup Language) 은 사람이 읽기 쉬운 데이터 직렬화 형식입니다.
주로 애플리케이션 구성(configuration) 파일을 정의하는 데 사용됩니다.
YAML은 데이터 구조를 표현하기 위한 간단하고 가독성 높은 포맷으로, Python의 들여쓰기 방식과 유사한 계층적 구조를 사용합니다.
JSON과 유사한 기능을 제공하면서도 더 간결하고 인간이 읽고 쓰기 쉬운 문법을 사용합니다.
1️⃣ YAML의 주요 특징.
1. 간결한 문법.
YAML은 간결한 문법을 사용하여 데이터를 표현합니다.
구분 기호로 주로 콜론(:), 하이픈(-) 등 을 사용하고, 들여쓰기를 통해 계층 구조를 나타냅니다.
이러한 간단한 구조는 사람과 기계 모두 쉽게 읽을 수 있도록 도와줍니다.
2. 계층적 데이터 구조.
YAML은 들여쓰기를 통해 계층적 데이터 구조를 표현합니다.
이는 키-값 쌍, 목록, 중첩된 데이터 구조를 직관적으로 표현하는 데 유리합니다.
3. 다양한 데이터 형식 지원.
YAML은 문자열, 숫자, 배열, 객체 등 다양한 데이터 타입을 지원합니다.
이를 통해 복잡한 데이터 구조를 직렬화하고 전송할 수 있습니다.
4. 주로 설정 파일로 사용.
YAML은 구성 파일을 정의하는 데 자주 사용됩니다.
예를 들어, Docker, Ansible, Kubernetes, Spring Boot와 같은 도구들을 설정을 정의하기 위해 YAML을 사용합니다.
5. 주석 지원.
YAML은 주석을 지원하며, 주석은 # 기호로 시작합니다.
주석은 설명을 추가하여 사람이 더 쉽게 이해할 수 있도록 도와줍니다.
2️⃣ YAML 문법 예시
1. 키-값 쌍(Key-Value Pairs)
name: Kobe
age: 30
email: kobe@example.com
이 예시는 키-값 쌍을 정의하는 YAML의 기본 형태입니다.
각 키는 콜론(:) 으로 값과 구분되며, 간결하게 표현됩니다.
2. 리스트(List)
fruits:
- Apple
- Banan
- Orange
하이픈(-) 을 사용하여 리스트 항목을 나타냅니다.
이 리스트는 fruits라는 키에 연결된 배열입니다.
3. 중첩된 데이터 구조(Nested Data)
person:
name: Kobe
age: 25
contact:
email: kobe@example.com
phone: 123-4567-8910
YAML에서는 들여쓰기를 사용하여 계층 구조를 나타냅니다.
contact는 person 객체 안에 포함된 중첩된 객체입니다.
4. 리스트와 키-값 쌍의 혼합
employees:
- name: Minseong
age: 30
position: Developer
- name: Naeun
age: 25
position: Designer
이 예시에서는 리스트 안에 여러 객체가 포함된 구조를 나타냅니다.
각 객체는 name, age, position과 같은 키-값 쌍으로 구성됩니다.
5. 주석.
# 이 파일은 서버 구성 파일입니다.
server:
host: localhost
port: 8080 # 기본 포트는 8080입니다.
# 을 사용해 주석을 추가할 수 있으며, 주석은 파일에 설명을 추가하는 데 사용됩니다.
3️⃣ YAML의 주요 사용 사례
1. 구성 파일(Configuration Files)
YAML은 주로 구성 파일로 사용됩니다.
여러 애플리케이션에서 설정을 정의하고, 구조적 데이터를 간단하게 표현하는 데 적합합니다.
예를 들어, Spring Boot의 application.yml 파일에서는 데이터베이스 설정이나 서버 설정을 관리할 수 있습니다.
2. DevOps 도구
YAML은 Ansible, Docker Compose, Kubernetes와 같은 DevOps 도구의 설정 파일 형식으로 널리 사용됩니다.
YMAL을 사용하여 서버 설정, 컨테이너 설정, 애플리케이션 배포 전략 등을 정의할 수 있습니다.
예시: Docker Compos 설정 파일
version: '3'
services:
web:
image: nginx
ports:
- "8080:80"
db:
image: postgres
enviroment:
POSTGES_USER: user
POSTGRES_PASSWORD: password
4️⃣ YAML의 장점.
1. 간결하고 읽기 쉬움.
YAML은 사람이 읽고 쓰기 쉽게 설계된 데이터 형식입니다.
중첩된 데이터 구조를 직관적으로 표현할 수 있어, JSON보다 더 간결하게 데이터를 나타낼 수 있습니다.
2. 다양한 응용 프로그램에서 사용.
YAML은 다양한 시스템과 도구에서 구성 파일로 널리 사용되며, 데이터 직렬화 포맷으로 활용됩니다.
3. 구조적 데이터 표현.
YAML은 복잡한 데이터 구조를 직관적이고 명확하게 표현할 수 있어, 중첩된 객체나 배열을 다루기 적합합니다.
4. 주석 지원.
주석을 통해 구성 파일에 설명을 추가할 수 있어 다른 사람들이 더 쉽게 이해할 수 있습니다.
5️⃣ YAML의 단점.
1. 곰백에 민감.
YAML은 들여쓰기가 중요한 역할을 하기 때문에, 잘못된 들여쓰기나 공백으로 인해 파싱 오류가 발생할 수 있습니다.
정확한 공백과 들여쓰기를 유지하는 것이 중요합니다.
2. 대용량 데이터 처리 비효율성.
YAML은 주로 구성 파일과 같은 간단한 데이터 구조를 표현하는 데 적합하며, 대용량 데이터를 직렬화할 때는 JSON이나 다른 포맷보다 효율성이 떨어질 수 있습니다.
7️⃣ 요약.
YAML(YML) 은 간결하고 사람이 읽기 쉬운 데이터 직렬화 포맷으로, 주로 구성 파일을 정의하는 데 사용됩니다.
들여쓰기를 사용하여 계층적 데이터를 표현하며, 여러 DevOps 도구와 애플리케이션의 설정 파일에서 널리 활용됩니다.
YAML은 읽기 쉽고 주석을 지원하는 장점이 있지만, 들여쓰기에 민감하기 때문에 구문 오류를 유발할 수 있습니다.
YAML은 단순하고 복잡한 데이터 구조를 직관적으로 표현하는 데 적합한 포맷입니다.
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💾 [CS] 드라이버(Driver)란?
💾 [CS] 드라이버(Driver)란?
드라이버(Driver) 는 컴퓨터에서 하드웨어 장치나 소프트웨어와 운영체제 또는 다른 소프트웨어 간의 상호작용을 가능하게 하는 소프트웨어입니다.
드라이버는 하드웨어나 소프트웨어의 구체적인 작동 방식과 기능을 운영체제 또는 애플리케이션이 이해할 수 있도록 중개하는 역할을 합니다.
1️⃣ 드라이버의 주요 개념.
1. 하드웨어 드라이버(Hardware Driver)
하드웨어 드라이버는 컴퓨터의 운영체제와 하드웨어 장치 간의 소통을 가능하게 합니다.
하드웨어 드라이버는 운영체제가 하드웨어 장치(프린터, 그래픽 카드, 네트워크 카드 등)의 세부적인 기능을 직접 알지 못해도, 하드웨어를 사용할 수 있도록 필요한 명령을 전달하는 역할을 합니다.
예시
프린터 드라이버
프린터 드라이버는 운영체제와 프린터 간의 중간 역할을 하여, 운영체제가 프린터와 소통하고 문서를 출력할 수 있게 합니다.
그래픽 카드 드라이버
그래픽 카드 드라이버는 운영체제가 그래픽 카드를 제어하여 모니터에 이미지를 출력할 수 있도록 합니다.
2. 소프트웨어 드라이버(Software Driver)
소프트웨어 드라이버는 특정 소프트웨어와 운영체제 간의 상호작용을 돕습니다.
소프트웨어 드라이버는 보통 소프트웨어와 운영체제 간의 특정 작업을 수행하거나, 소프트웨어가 하드웨어 자원에 접근할 수 있도록 지원하는 역할을 합니다.
예시
JDBC 드라이버
Java 애플리케이션이 데이터베이스와 상호작용할 수 있도록 지원하는 소프트웨어 드라이버입니다.
데이터베이스별로 JDBC 드라이버가 제공되며, Java 애플리케이션은 이 드라이버를 통해 데이터베이스에 SQL 쿼리를 보내고 결과를 받아올 수 있습니다.
3. 가상 드라이버(Virtual Driver)
물리적인 하드웨어 장치와는 달리, 가상 드라이버는 가상화된 하드웨어 또는 시스템 리소스와 상호작용할 수 있도록 지원합니다.
이는 가상 머신이나 에뮬레이터에서 주로 사용됩니다.
예시
가상 네트워크 드라이버
가상 머신 내에서 네트워크 연결을 지원하기 위해 가상 드라이버가 사용될 수 있습니다.
이는 실제 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 사용하지 않더라도 가상 환경에서 네트워크 통신이 가능하도록 해줍니다.
2️⃣ 드라이버의 역할
1. 운영체제와 하드웨어 간의 인터페이스 제공.
드라이버는 하드웨어 장치의 저수준의 명령과 운영체제에서 사용하는 고수준의 명령 간에 변환을 제공합니다.
예를 들어, 운영체제는 드라이버를 통해 하드웨어에 명령을 전달하고, 하드웨어는 그에 대한 응답을 운영체제에 보냅니다.
2. 추상화.
운영체제는 하드웨어의 세부 구현 방식을 알지 않고도 드라이버를 통해 하드웨어와 상호작용할 수 있습니다.
드라이버는 하드웨어의 구체적인 동작을 숨기고, 운영체제에 표준화된 인터페이스를 제공합니다.
3. 하드웨어 제어.
드라이버는 하드웨어의 특정 기능을 제어하는 데 중요한 역할을 합니다.
예를 들어, 그래픽 드라이버는 화면 해상도, 색상, 디스플레이 모드 등을 제어할 수 있습니다.
4. 데이터 전달.
드라이버는 운영체제와 하드웨어 간의 데이터 전송을 담당합니다.
네트워크 드라이버는 데이터를 네트워크를 통해 송수신하는 역할을 하고, 스토리지 드라이버는 파일 시스템의 데이터를 하드 디스크로 읽고 쓰는 작업을 처리합니다.
3️⃣ 드라이버의 종류.
1. 장치 드라이버(Device Driver)
컴퓨터의 하드웨어 장치(프린터, 마우스, 키보드, 그래픽 카드 등)를 제어하기 위해 사용하는 드라이버입니다.
예시: 그래픽 카드 드라이버, 사운드 카드 드라이버, 프린터 드라이버
2. 파일 시스템 드라이버(File System Driver)
특정 파일 시스템(FAT, NTFS, ext4 등)에서 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 지원하는 드라이버입니다.
예시: NTFS 드라이버, ext4 드라이버
3. 네트워크 드라이버(Network Driver)
네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 제어하여 컴퓨터가 네트워크에 연결되고 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 드라이버입니다.
예시: 이더넷 카드 드라이버, Wi-Fi 드라이버
4. 가상 드라이버(Virtual Driver)
가상 하드웨어나 가상 시스템을 지원하기 위해 사용되는 드라이버로, 물리적 장치가 없는 환경에서도 동작할 수 있도록 합니다.
예시: 가상 네트워크 어댑터 드라이버
5. 데이터베이스 드라이버(Database Driver)
소프트웨어 드라이버의 일종으로, 애플리케이션이 데이터베이스와 상호작용할 수 있도록 하는 소프트웨어입니다.
JDBC 드라이버가 여기에 해당됩니다.
예시: MySQL, JDBC 드라이버, Oracle JDBC 드라이버
4️⃣ 드라이버의 동작 원리.
1. 하드웨어 장치와 통신
드라이버는 하드웨어 장치에 대한 명령어를 전달하고, 장치로부터 데이터를 수신합니다.
하드웨어가 데이터를 요청하면, 드라이버는 그 요청을 운영체제에 전달하고, 그 반대도 수행합니다.
2. 인터럽트 처리
하드웨어 장치가 특정 작업을 완료했을 때, 드라이버는 운영체제에 인터럽트를 통해 알립니다.
운영체제는 이 인터럽트를 받아 하드웨어의 작업 완료 상태를 확인하고, 필요한 후속 작업을 수행합니다.
3. I/O 요청 처리
드라이버는 운영체제의 입출력(I/O) 요청을 처리하는 데 중요한 역할을 합니다.
예를 들어, 사용자가 파일을 저장하거나 네트워크로 데이터를 전송하려고 하면, 드라이버는 이 요청을 하드웨어로 전달하여 해당 작업을 수행합니다.
5️⃣ 드라이버의 예시.
1. JDBC 드라이버.
JDBC 드라이버는 데이터베이스와 Java 애플리케이션 간의 상호작용을 가능하게 하는 소프트웨어 드라이버입니다.
애플리케이션이 데이터베이스와 통신할 때 SQL 쿼리를 전송하고 결과를 처리할 수 있도록 지원합니다.
2. 그래픽 카드 드라이버.
그래픽 카드 드라이버는 운영체제가 그래필 카드를 제어하고, 화면에 이미지를 출력할 수 있도록 돕습니다.
게임, 그래픽 소프트웨어, 비디오 편집 소프트웨어 등에서 그래픽 카드의 성능을 최적화할 수 있습니다.
3. 프린터 드라이버.
프린터 드라이버는 운영체제가 프린터로 문서를 전송하여 인쇄할 수 있도록 해줍니다.
드라이버는 운영체제가 프린터의 특정 기능을 이해할 수 있도록 중개 역할을 합니다.
6️⃣ 요약.
드라이버는 소프트웨어와 하드웨어 또는 다른 소프트웨어 간의 상호작용을 가능하게 하는 중간 소프트웨어입니다.
하드웨어 드라이버는 운영체제가 하드웨어 장치와 통신하도록 돕고, 소프트웨어 드라이버는 소프트웨어가 다른 시스템 리소스나 서비스와 상호작용할 수 있도록 지원합니다.
드라이버는 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있도록 하고, 운영체제와 하드웨어/소프트웨어 간의 추상화를 제공하여 표준화된 인터페이스를 제공합니다.
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💾 [CS] SQL이란?
💾 [CS] SQL이란?
SQL(Structured Query Language) 는 관계형 데이터베이스에서 데이터를 관리하고 조작하기 위한 표준 언어입니다.
SQL은 데이터를 검색, 삽입, 수정 삭제하는 작업을 지원하며, 데이터베이스에서 저장된 데이터를 효율적으로 관리할 수 있도록 다양한 명령어를 제공합니다.
관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS, Relational Database Management System)에서 데이터를 처리하는 데 사용되며, 데이터베이스 테이블 내의 데이터를 다루기 위한 언어입니다.
1️⃣ SQL의 주요 특징.
1. 관계형 데이터베이스 관리.
SQL은 관계형 데이터베이스에서 테이블 형태로 데이터를 관리합니다.
테이블은 행(row), 열(column)로 구성되며, 각 테이블은 고유한 데이터를 저장합니다.
2. 표준 언어.
SQL은 국제 표준화 기구(ISO) 와 미국 표준협회(ANSI) 에서 정의한 표준 언어로, 여러 관계형 데이터베이스 시스템(예: MySQL, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server)에서 사용됩니다.
3. 데이터베이스 조작 및 관리.
SQL을 사용하여 테이블에 데이터를 삽입, 수정, 삭제할 수 있으며, 데이터를 검색하거나 데이터 구조를 정의(테이블 생성, 변경)할 수도 있습니다.
4. 데이터 쿼리
SQL은 데이터를 질의(Query, 쿼리) 하기 위한 언어입니다.
사용자는 SQL 쿼리를 통해 데이터베이스에서 특정 조건에 맞는 데이터를 검색하거나, 집계할 수 있습니다.
2️⃣ SQL의 주요 기능 및 분류.
SQL은 크게 네 가지 유형의 명령어로 분류됩니다.
1. 데이터 정의 언어(DDL, Data Definition Language)
데이터베이스의 구조를 정의하는 데 사용됩니다.
테이블, 인덱스, 스키마 등의 생성과 삭제를 포함합니다.
주요 명령어
CREATE: 데이터베이스 객체(테이블, 인덱스 등)를 생성합니다.
ALTER: 데이터베이스 객체를 수정합니다.
DROP: 데이터베이스 객체를 삭제합니다.
예시.
CREATE TABLE Users (
id INT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100),
email VARCHAR(100)
);
2. 데이터 조작 언어(DML, Data Manipulation Language)
데이터베이스의 데이터를 삽입, 수정, 삭제하는 데 사용됩니다.
주요 명령어
INSERT: 데이터를 테이블에 삽입합니다.
UPDATE: 테이블에 있는 데이터를 수정합니다.
DELETE: 테이블에서 데이터를 삭제합니다.
예시.
INSERT INTO Users (id, name, email) VALUES (1, 'Kobe', 'kobe@example.com');
3. 데이터 쿼리 언어(DQL, Data Query Language)
데이터를 검색하거나 조회하는 데 사용됩니다.
가장 많이 사용되는 명령어는 SELECT입니다.
주요 명령어
SELECT: 테이블에서 데이터를 검색합니다. 다양한 조건을 통해 특정 데이터만을 선택적으로 조회할 수 있습니다.
예시
SELECT * FROM Users WHERE name = 'Kobe';
4. 데이터 제어 언어(DCL, Data Control Language)
데이터베이스에서 사용자 권한을 관리하고 제어하는 데 사용됩니다.
주요 명령어
GRANT: 사용자에게 권한을 부여합니다.
REVOKE: 사용자로부터 권한을 회수합니다.
예시
GRANT SELECT ON Users TO some_user;
5. 트랜잭션 제어 언어(TCL, Transaction Control Language)
트랜잭션을 관리하고 제어하는 데 사용됩니다.
트랜잭션은 데이터베이스에서 일련의 작업을 하나의 작업 단위로 처리하는 개념입니다.
주요 명령어
COMMIT: 트랜잭션을 성공적으로 완료하고, 모든 변경 사항을 데이터베이스에 저장합니다.
ROLLBACK: 트랜잭션에서 발생한 모든 변경 사항을 취소합니다.
SAVEPOINT: 트랜잭션 내에서 복구할 수 있는 특정 지점을 설정합니다.
예시.
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE Users SET email = 'kobe@example.com' WHERE id = 1;
COMMIT;
3️⃣ SQL의 주요 명령어 예시
1. 데이터 조회(SELECT)
SELECT name, email FROM Users WHERE id = 1;
이 쿼리는 Users 테이블에서 id가 1인 사용자의 이름과 이메일을 조회합니다.
2. 데이터 삽입(INSERT)
INSERT INTO Users (name, email) VALUES ('Kobe', 'kobe@example.com');
이 쿼리는 Users 테이블에 새로운 사용자를 추가합니다.
3. 데이터 수정(UPDATE)
UPDATE Users SET email = 'kobe@example.com' WHERE id = 2;
이 쿼리는 id가 2인 사용자의 이메일을 수정합니다.
4. 데이터 삭제(DELETE)
DELETE FROM Users WHERE id = 3;
이 쿼리는 id가 3인 사용자를 Users 테이블에서 삭제합니다.
4️⃣ SQL의 장점.
1. 데이터 관리의 표준화.
SQL은 대부분의 관계형 데이터베이스에서 사용되는 표준화된 언어입니다.
SQL을 학습하면 여러 데이터베이스 시스템에서 공통적으로 사용할 수 있습니다.
2. 효율적인 데이터 검색.
SQL을 사용하면 데이터베이스 내에서 효율적으로 데이터를 검색할 수 있습니다.
복잡한 조건을 사용하여 대량의 데이터를 빠르게 조회할 수 있습니다.
3. 강력한 데이터 조작.
SQL은 데이터의 삽입, 수정, 삭제와 같은 기본적인 작업 외에도, 데이터의 집계, 정렬, 그룹화 등 강력한 데이터 조작 기능을 제공합니다.
4. 데이터 무결성 보장.
SQL은 데이터의 무결성을 보장하는 다양한 제약 조건(Primary Key, Foreign Key, Unique, Not Null 등)을 정의할 수 있습니다.
5. 대규모 데이터 처리.
SQL은 대량의 데이터를 빠르게 처리하고, 복잡한 쿼리와 연산을 수행할 수 있어 데이터 분석과 비즈니스 인텔리전스 작업에 널리 사용됩니다.
5️⃣ SQL의 단점.
1. 비정형 데이터 처리의 한계.
SQL은 정형화된 테이블 형식의 데이터 처리는 탁월하지만, 비정형 데이터나 유연한 데이터 구조를 처리하는 데는 한계가 있습니다.
이러한 경우 NoSQL 데이터베이스가 더 적합할 수 있습니다.
2. 복잡한 쿼리 작성.
복잡한 데이터 분석이나 대규모 연산을 수행하려면, SQL 쿼리가 매우 복잡해질 수 있습니다.
쿼리의 성능 최적화를 위해 상당한 전문 지식이 필요할 수 있습니다.
6️⃣ SQL의 사용 사례.
1. 웹 애플리케이션
사용자 정보를 저장하고 관리하기 위해 관계형 데이터베이스에서 SQL을 사용합니다.
예를 들어, 전자상거래 사이트에서 사용자 계정, 주문 정보, 제품 데이터를 저장하고 조회하는 데 사용됩니다.
2. 데이터 분석.
비즈니스 인텔리전스(BI) 도구와 함꼐 사용하여 대량의 데이터를 분석하고 보고서를 생성합니다.
SQL은 데이터 분석가가 데이터베이스에서 필요한 데이터를 효율적으로 추출하는 데 필수적인 도구입니다.
3. 트랜잭션 시스템.
은행 시스템, 재고 관리 시스템 등에서는 SQL을 사용하여 데이터의 일관성을 보장하고, 여러 작업을 안전하게 처리하는 트랜잭션 시스템을 구축합니다.
7️⃣ 요약.
SQL(Structured Query Language) 은 관계형 데이터베이스에서 데이터를 관리하고 조작하기 위한 표준 언어입니다.
SQL은 데이터를 조회(SELECT), 삽입(INSERT), 수정(UPDATE), 삭제(DELETE)할 수 있으며, 데이터베이스의 구조를 정의하고 사용자 권한을 관리하는 등 데이터베이스 운영에 필요한 다양한 기능을 제공합니다.
SQL은 관계형 데이터베이스 시스템에서 가장 널리 사용되며, 데이터 관리를 위한 핵심 기술 중 하나입니다.
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💾 [CS] RDB란?
💾 [CS] RDB란?
RDB는 Relational Databas(관계형 데이터베이스) 를 줄인 용어로, 관계형 모델을 기반으로 데이터를 저장하고 관리하는 데이터베이스 시스템입니다.
RDB에서는 데이터를 테이블 형태로 저장하며, 각 테이블은 행(row) 과 열(column) 로 구성됩니다.
테이블 간의 관계를 키(Key) 를 사용하여 정의하고, 이를 통해 데이터를 효율적으로 관리하고 검색할 수 있습니다.
1️⃣ RDB의 주요 특징.
1. 테이블 형식의 데이터 저장.
관계형 데이터베이스는 데이터를 테이블(Table) 로 저장합니다.
테이블은 데이터의 한 유형을 나타내며, 테이블 안에 여러 레코드(행, row)가 저장됩니다.
각 행(row)은 테이블의 데이터 항목을 나타내고, 열(column)은 데이터의 속성을 나타냅니다.
2. 관계(Relation)
RDB에서 테이블 간의 관계는 Primary Key(기본 키) 와 Foreign Key(외래 키) 를 사용하여 정의됩니다.
기본 키(Primary Key)는 각 테이블에서 각 행(row)을 고유하게 식별하는 값이며, 외래 키(Foreign Key)는 다른 테이블의 기본 키(Primary Key)를 참조하는 값입니다.
이 키를 통해 테이블 간의 관계를 설정하고, 데이터의 일관성과 무결성을 보장합니다.
3. SQL(Structured Query Language) 사용.
관계형 데이터베이스는 SQL을 사용하여 데이터를 조작하고 관리합니다.
SQL은 데이터를 삽입, 조회, 수정, 삭제하는 명령어를 제공하며, 데이터베이스의 구조(테이블 생성, 수정, 삭제 등)를 정의하는 언어입니다.
🙋♂️ SQL이란?
4. 데이터 무결성.
RDB는 데이터 무결성(Integrity) 을 보장하기 위한 다양한 제약 조건을 지원합니다.
무결성 제약 조건으로는 Primary Key, Foreign Key, Unique 제약 조건 등이 있습니다.
이러한 제약 조건을 통해 데이터의 정확성과 일관성을 유지할 수 있습니다.
5. ACID 속성.
관계형 데이터베이스는 트랜잭션 처리에서 ACID 속성을 준수합니다.
원자성(Atomicity) : 트랜잭션 내의 모든 작업이 성공적으로 완료되거나, 그렇지 않으면 아무 것도 완료되지 않아야 합니다.
일관성(Consistency) : 트랜잭션이 완료된 후 데이터베이스는 항상 일관된 상태를 유지해야 합니다.
고립성(Isolation) : 동시에 실행되는 트랜잭션들은 서로의 작업에 영향을 주지 않아야 합니다.
지속성(Durability) : 트랜잭션이 성공적으로 완료되면, 그 결과는 영구적으로 데이터베이스에 반영됩니다.
🙋♂️ 트랜잭션
2️⃣ RDB의 주요 개념.
1. 테이블(Table)
테이블은 RDB의 가장 기본적인 저장 단위입니다.
테이블은 행(row)과 열(colum)로 구성되며, 각 행(row)은 하나의 레코드(데이터 항목)를, 각 열(column)은 데이터 속성을 나타냅니다.
예를 들어, Users라는 테이블에는 사용자 정보가 저장됩니다.
예시 Users 테이블
id
name
email
1
Kobe
kobe@example.com
2
MinSeond
minseong@example.com
2. 기본 키(Primary Key)
테이블에서 각 레코드를 고유하게 식별할 수 있는 열입니다.
기본 키는 중복될 수 없으며, null 값을 가질 수 없습니다.
예를 들어, Users 테이블에서 id 열이 기본 키가 될 수 있습니다.
3. 외래 키(Foreign Key)
한 테이블의 열이 다른 테이블의 기본 키를 참조할 때, 이를 외래 키라고 합니다.
외래 키를 통해 두 테이블 간의 관계가 설정됩니다.
예를 들어, Orders 테이블의 user_id 열은 Users 테이블의 id 열을 참조하는 외래 키가 될 수 있습니다.
예시 Orders 테이블 (외래 키를 사용)
order_id
user_id
product
1001
1
Laptop
1002
2
Smartphone
여기서 user_id는 Users 테이블의 id를 참조하는 외래 키(Foreign Key)입니다.
4. 관계(Relation)
테이블 간의 관계는 1:1, 1(일대다), N(다대다) 관계로 정의될 수 있습니다.
1:1 관계 : 한 테이블의 하나의 레코드가 다른 테이블의 하나의 레코드와만 연관됩니다.
1 관계 : 한 테이블의 하나의 레코드가 다른 테이블의 여러 레코드와 연관됩니다.
N 관계 : 두 테이블 간의 여러 레코드가 서로 여러 레코드와 연관됩니다. 이를 처리하기 위해 연결 테이블이 사용됩니다.
3️⃣ RDB의 예시
1. 테이블 생성
CREATE TABLE Users (
id INT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100),
email VARCHAR(100)
);
2. 데이터 삽입
INSERT INTO Users (id, name, email) VALUES (1, 'Kobe', 'kobe@email.com');
3. 데이터 조회
SELECT * FROM Users WHERE id = 1;
4. 테이블 간의 관계 설정
CREATE TABLE Orders (
order_id INT PRIMARY KEY,
user_id INT,
product VARCHAR(100),
FOREIGN KEY (user_id) REFERENCE Users(id)
);
이 예시에서는 Orders 테이블의 user_id가 Users 테이블의 id를 참조하는 외래 키로 설정됩니다.
4️⃣ RDB의 장점.
1. 데이터 일관성.
관계형 데이터베이스는 SQL을 통해 데이터의 무결성과 일관성을 유지할 수 있습니다.
기본 키(Primary Key)와 외래 키(Foreign Key)를 통해 데이터 간의 관계를 관리하고, 중복 데이터를 방지합니다.
2. 데이터 무결성 보장.
데이터 무결성 제약 조건(Primary Key, Foreign Key, Unique 등)을 통해 데이터베이스는 데이터의 정확성과 일관성을 보장합니다.
3. 표준화된 쿼리 언어.
SQL이라는 표준화된 언어를 사용하여 데이터를 조작하고 관리할 수 있습니다.
다양한 RDBMS에서 SQL을 사용하기 때문에 범용성이 높습니다.
4. 복잡한 쿼리 처리.
관계형 데이터베이스 조인(Join) 연산을 통해 여러 테이블의 데이터를 결합하여 복잡한 쿼리를 처리할 수 있습니다.
5. ACID 트랜잭션 지원.
관계형 데이터베이스는 ACID 속성을 준수하여 트랜잭션의 일관성을 보장합니다.
이는 금융시스템이나 중요한 데이터 처리에 매우 적합합니다.
5️⃣ RDB의 단점.
1. 확장성의 한계.
관계형 데이터베이스는 스케일 아웃(서버를 수평적으로 확장하는 방식)에 제약이 있을 수 있습니다.
대규모 데이터 처리나 복잡한 분산 환경에서는 NoSQL 데이터베이스가 더 적합할 수 있습니다.
2. 복잡한 구조.
테이블 간의 관계를 설정하고 관리하는 것은 강력하지만, 복잡한 스키마 설계가 필요한 경우 유지 관리가 어려워질 수 있습니다.
3. 비정형 데이터 처리의 한계.
관계형 데이터베이스는 고정된 스키마 구조를 가지므로, 비정형 데이터(예: JSON, XML, 미디어 파일 등)를 처리하는 데는 적합하지 않을 수 있습니다.
6️⃣ RDB의 예시 시스템.
1. MySQL
오픈 소스 관계형 데이터베이스로, 웹 애플리케이션에서 가장 많이 사용됩니다.
2. PostgreSQL
고급 기능을 제공하는 오픈 소스 관계형 데이터베이스로, 복잡한 쿼리와 트랜잭션을 지원합니다.
3. Oracle Database
엔터프라이즈급 데이터베이스로, 성능과 안정성이 매우 뛰어나고, 많은 기능을 제공합니다.
4. Microsoft SQL Server
Microsoft에서 개발한 관계형 데이터베이스로, 주로 Windows 환경에서 사용됩니다.
7️⃣ RDB의 활용 사례.
1. 전자상거래 시스템
사용자 정보, 주문 정보, 제품 정보 등을 테이블로 관리하고, 이러한 테이블 간의 관계를 설정하여 데이터를 일관성 있게 관리합니다.
2. 은행 시스템
계좌 정보, 거래 기록, 고객 정보 등을 테이블에 저장하고, 각 테이블 간의 관계를 통해 테이터를 안전하게 관리합니다.
트랜잭션 처리가 중요합니다.
3. ERP 시스템
기업 자원 관리 시스템에서 생산, 재고, 구매, 판매, 인사 등의 데이터를 테이블로 관리하고, 서로 관계를 맺어 데이터를 효율적으로 처리합니다.
8️⃣ 요약.
RDB(Relational Database) 는 데이터를 테이블 형태로 저장하고, 관계(Relation) 를 통해 테이블 간의 연결을 관리하는 데이터베이스 시스템입니다.
RDB는 SQL을 사용하여 데이터를 조회, 삽입, 수정, 삭제하며, ACID 속성을 통해 트랜잭션의 일관성을 보장합니다.
데이터베이스의 무결성을 유지하고 복잡한 쿼리를 처리하는데 강력한 기능을 제공하지만, 확장성이나 비정형 데이터 처리에는 한계가 있을 수 있습니다.
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💾 [CS] Database란?
💾 [CS] Database란?
데이터베이스(Database) 는 데이터를 구조적이고 체계적으로 저장하고 관리하는 시스템입니다.
데이터베이스는 데이터를 쉽게 저장하고, 검색하고, 수정하고, 삭제할 수 있도록 설계된 소프트웨어 시스템입니다.
주로 다수의 사용자 또는 애플리케이션이 동시에 데이터를 효율적으로 사용할 수 있도록 지원합니다.
1️⃣ 데이터베이스의 주요 특징.
1. 데이터 저장.
데이터베이스는 데이터를 테이블 형식으로 구조화하여 저장합니다.
테이블을 행(row), 열(column)로 구성되며, 각 행은 데이터의 한 레코드를 나타내고, 열은 데이터의 속성을 나타냅니다.
2. 데이터 관리.
데이터베이스는 데이터를 삽입, 수정, 삭제, 검색하는 기능을 제공합니다.
이 과정에서 데이터의 일관성, 무결성, 보안이 보장되도록 관리됩니다.
3. 데이터 무결성
데이터베이스는 데이터의 정확성과 일관성 을 유지하기 위한 다양한 규칙과 제약 조건을 지원합니다.
예를 들어, 중복되지 않는 데이터를 보장하거나, 외부 테이블과의 참조 관계를 유지할 수 있습니다.
4. 동시성 제어.
여러 사용자가 동시에 데이터에 접근할 때, 데이터베이스는 동시성 제어 기능을 통해 여러 사용자가 데이터를 안전하게 읽고 쓸 수 있도록 합니다.
5. 데이터 보안.
데이터베이스는 사용자가 특정 데이터에 접근하거나 수정할 수 있는 권한을 설정하여 데이터를 보호합니다.
이를 통해 민감한 정보는 허가된 사용자만 접근할 수 있도록 할 수 있습니다.
6. 백업 및 복구.
데이터베이스는 데이터 손실을 방지하기 위해 백업 및 복구 기능을 지원합니다.
시스템 장애나 오류가 발생하더라도 데이터가 복구될 수 있도록 설계됩니다.
2️⃣ 데이터베이스의 종류.
1. 관계형 데이터베이스(Relational Database, RDBMS)
관계형 데이터베이스는 데이터를 테이블 형태로 저장하며, 테이블 간의 관계를 설정할 수 있는 데이터베이스입니다.
각 테이블은 고유한 Primary Key(기본 키) 를 통해 다른 테이블과 연결됩니다.
관계형 데이터베이스에서는 SQL(Structured Query Language) 를 사용하여 데이터를 관리합니다.
예시: MySQL, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server, SQLite 등
특징
데이터를 테이블 형태로 저장하며, 행(row) 과 열(cloumn) 로 구성됩니다.
SQL을 사용하여 데이터를 조회하고 조작합니다.
데이터 무결성을 보장하기 위한 제약 조건(Primary Key, Foreign Key 등)을 지원합니다.
예시:
CREATE TABLE User (
id INT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100),
email VARCHAR(100) UNIQUE
);
INSERT INTO Users (id, name, email) VALUES (1, 'Kobe', 'kobe@example.com');
SELECT * FROM Users;
2. NoSQL 데이터베이스 (Not Only SQL)
NoSQL 데이터베이스는 비정형 데이터 또는 반정형 데이터를 저장하는 데 적합한 데이터베이스로, 유연한 스키마와 확장성을 강조합니다.
NoSQL 데이터베이스는 다양한 유형의 데이터 모델(문서, 키-값 그래프 등)을 사용하여 데이터를 저장할 수 있습니다.
예시: MongoDB, Cassandra, Redis, Couchbase, Neo4j 등
특징
비정형 데이터나 대규모 데이터를 처리하는 데 적합합니다.
데이터 스키마가 고정되지 않아 유연한 데이터 구조를 지원합니다.
고속 읽기/쓰기와 높은 확장성을 제공합니다.
문서형 데이터베이스(MongoDB 예시)
{
"_id": 1,
"name": "Kobe",
"email": "kobe@example.com"
}
키-값 데이터베이스 (Redis 예시)
SET "name" "Kobe"
GET "name"
3. 클라우드 데이터베이스
클라우드 데이터베이스는 클라우드 환경에서 호스팅되는 데이터베이스로, 사용자가 직접 하드웨어를 관리할 필요 없이 클라우드 서비스 제공자가 데이터베이스를 관리합니다.
클라우드 데이터베이스는 필요에 따라 자원을 확장할 수 있고, 높은 가용성과 자동 백업 등의 장점을 제공합니다.
예시: Amazon RDS, Google Clould SQL, Microsoft Azure SQL Database, MongoDB Atlas 등
4. 그래프 데이터베이스
그래프 데이터베이스는 데이터 간의 관계를 노트(Node)와 엣지(Edge)로 표현하여 저장하는 데이터베이스입니다.
복잡한 관계를 효율적으로 표현하고 탐색할 수 있기 때문에, 소셜 네트워크, 추천 시스템 등에서 자주 사용됩니다.
예시: Neo4j, ArangoDB, Amazon Neptune
특징
데이터를 그래프 구조로 표현하여 복잡한 관계를 효율적으로 관리합니다.
데이터 간의 관계를 중점적으로 처리하는 데 유리합니다.
3️⃣ 데이터베이스의 기본 개념.
1. 테이블(Table)
관계형 데이터베이스에서 데이터를 저장하는 기본 단위입니다.
테이블은 행(row)과 열(column)로 구성되며, 각 행은 개별 데이터 레코드를 나타내고, 열은 데이터의 속성을 나타냅니다.
2. 열(Column)
테이블에서 각 열은 데이터를 설명하는 속성입니다.
예를 들어, 사용자 테이블에서 열은 이름(name), 이메일(email) 같은 속성일 수 있습니다.
3. 행(Row)
테이블에서 각 행은 데이터의 한 레코드(인스턴스)를 나타냅니다.
예를 들어, 사용자 테이블에서 행은 개별 사용자 정보를 나타냅니다.
4. 기본 키(Primary Key)
테이블에서 각 행을 고유하게 식별할 수 있는 값입니다.
Primary Key는 테이블에서 중복되지 않는 값을 가져야 하며, 각 레코드가 고유하게 구분될 수 있도록 합니다.
5. 외래 키(Foreign Key)
테이블 간의 관계를 정의할 때 사용되는 키입니다.
한 테이블의 열이 다른 테이블의 기본 키를 참조하는 방식으로 두 테이블을 연결합니다.
6. SQL(Structured Query Language)
관계형 데이터베이스에서 데이터를 저장, 조회, 수정, 삭제하기 위해 사용하는 표준 언어입니다.
SQL을 사용하면 데이터베이스에 명령을 전달하여 원하는 작업을 수행할 수 있습니다.
SQL의 주요 명령어
SELECT: 데이터를 조회합니다.
SELECT * FROM Users;
INSERT: 데이터를 삽입합니다.
INSERT INTO Users (name, email) VALUES ('Kobe', 'kobe@example.com');
UPDATE: 데이터를 수정합니다.
UPDATE Users SET email = 'new_email@example.com' WHERE id = 1;
DELETE: 데이터를 삭제합니다.
DELETE FROM Users WHERE id = 1;
4️⃣ 데이터베이스 관리 시스템(DBMS)
DBMS(Database Management System) 는 데이터베이스를 관리하고, 데이터의 저장, 수정, 삭제, 검색을 지원하는 소프트웨어 시스템입니다.
DBMS는 데이터의 무결성, 보안, 동시성 제어를 보장하고, 다수의 사용자가 효율적으로 데이터를 관리할 수 있도록 도와줍니다.
DBMS의 역할.
1. 데이터 저장 및 관리.
데이터를 체계적으로 저장하고, 관리하며, 필요한 데이터를 빠르게 검색할 수 있습니다.
2. 데이터 무결성 보장.
데이터의 정확성과 일관성을 유지합니다.
중복 데이터 방지, 외래 키 제약 등을 사용하여 데이터의 무결성을 보장합니다.
3. 보안 관리.
사용자별로 접근 권한을 부여하고, 데이터 접근을 제어합니다.
4. 동시성 제어.
여러 사용자가 동시에 데이터에 접근할 때, 데이터의 일관성을 유지하면서 동시성을 관리합니다.
5. 트랜잭션 관리.
트랜잭션이 성공적으로 완료될 때마 데이터를 반영하고, 실패할 경우 데이터를 원래 상태로 복구합니다.
5️⃣ 데이터베이스의 활용 사례.
1. 웹 애플리케이션.
사용자 정보, 제품 정보, 게시글 등을 저장하는 데 사용합니다.
예를 들어, 전자상거래 사이트에서 상품 정보와 주문 데이터를 저장하고 관리합니다.
2. 은행 시스템.
금융 거래 데이터를 안전하게 저장하고 관리하며, 트랜잭션을 통해 정확성을 보장합니다.
3. 병원 정보 시스템.
환자 정보, 진료 기록, 처방전을 저장하고 관리하는 데 사용됩니다.
4. 소셜 네트워크.
사용자 간의 관계를 저장하고, 뉴스피드, 메시지 등의 데이터를 관리합니다.
6️⃣ 요약.
데이터베이스(Database) 는 데이터를 체계적으로 저장하고 관리하는 시스템입니다.
데이터를 저장하고, 검색하고, 수정하고, 삭제하는 기능을 제공하며, 주로 관계형 데이터베이스(RDBMS)와 NoSQL 데이터베이스로 구분됩니다.
데이터베이스는 효율적인 데이터 관리, 데이터 무결성, 동시성 제어, 보안 등의 기능을 제공하며, 다양한 애플리케이션에서 핵심적으로 사용됩니다.
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💾 [CS] Java 백엔드 애플리케이션에서 서버를 실행시켜 API를 동작시키기까지 하드웨어적으로 일어나는 일
💾 [CS] Java 백엔드 애플리케이션에서 서버를 실행시켜 API를 동작시키기까지 하드웨어적으로 일어나는 일.
Java 백엔드 애플리케이션에서 서버를 실행시키고 API가 동작하기까지는 소프트웨어와 하드웨어가 긴밀하게 상호작용합니다.
하드웨어 측면에서는 CPU, 메모리(RAM), 디스크, 네트워크 카드(NIC)와 같은 컴퓨터 부품들이 중요한 역할을 하며, 이러한 부품들이 어떻게 작동하는지에 대해 설명하겠습니다.
🙋♂️ 서버를 실행시켜 API를 동작시키기까지 일어나는 일 - Spring
1️⃣ 애플리케이션 실행 및 서버 시작.
1.1 애플리케이션 바이너리 로딩.
디스크(HDD/SDD)
먼저, Java 애플리케이션을 실행하면 디스크(HDD나 SDD)에 저장된 애플리케이션 코드와 라이브러리(JAR 파일 등)가 디스크에서 RAM으로 로드됩니다.
디스크 컨트롤러가 디스크의 특정 섹터에 저장된 프로그램 파일을 찾아서 읽어옵니다.
메모리 컨트롤러를 통해 데이터를 RAM으로 복사합니다.
1.2 JVM 시작.
Java 애플리케이션은 Java Virtual Machine(JVM) 에서 실행되므로, JVM 바이너리도 디스크에서 RAM으로 로드되고, JVM이 시작됩니다.
JVM은 애플리케이션의 바이트코드(.class 파일) 를 읽어들여 실행할 준비를 합니다.
1.3 CPU와 메모리의 역할.
CPU는 이제 메모리에 적재된 JVM과 애플리케이션 코드를 처리하기 시작합니다.
JVM이 바이트코드를 기계어로 변환(JIT 컴파일링) 하여 CPU가 이해할 수 있는 명령으로 전환됩니다.
프로세스와 스레드가 생성되고, CPU는 스레드를 통해 애플리케이션 코드를 순차적으로 실행합니다.
이때, CPU의 레지스터와 캐시 메모리가 자주 사용되는 데이터를 보관하고, RAM에서 직접 가져오는 데이터는 버스를 통해 전달됩니다.
2️⃣ 임베디드 웹 서버 실행 (예: Tomcat)
2.1 네트워크 초기화.
서버 애플리케이션이 시작되면, 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 가 네트워크 연결을 설정하고 지정된 포트(예: 8080)를 통해 외부에서 들어오는 HTTP 요청을 받을 수 있도록 준비합니다.
서버는 IP 주소와 포트 번호를 바인딩하고, 네트워크 통신을 위해 소켓(Socket) 을 엽니다.
이는 네트워크 인터페이스 카드와 관련된 하드웨어 레벨에서 이루어집니다.
2.2 멀티스레드 처리.
서버 애플리케이션은 멀티스레딩을 통해 동시 요청을 처리할 수 있도록 합니다.
CPU의 코어와 스레드가 생성되어 여러 사용자의 요청을 동시에 처리합니다.
멀티코어 CPU는 여러 요청을 병렬로 처리하여 성능을 향상시킵니다.
CPU는 컨텍스트 스위칭을 통해 스레드간의 작업 전환을 관리하며, 각 요청에 대해 메모리와 CPU 시간을 할당합니다.
3️⃣ 클라이언트 요청 처리.
3.1 네트워크 인터페이스 카드(NIC)
클라이언트가 API 호출을 통해 서버에 HTTP 요청을 보내면, 이 데이터는 TCP/IP 패킷으로 전송됩니다.
네트워크 인터페이스 카드(NIC) 는 네트워크를 통해 들어오는 요청을 수신하고 이를 처리합니다.
네트워크 카드가 수신한 데이터 패킷을 네트워크 스택을 통해 처리한 후, 애플리케이션 레이어에서 이해할 수 있는 HTTP 요청으로 변환됩니다.
3.2 데이터 패킷 처리
수신된 데이터 패킷은 CPU가 처리하게 됩니다.
여기서 CPU는 네트워크 카드에서 받은 패킷을 메모리(RAM) 에 적재하여 DispatcherServlet으로 전달합니다.
CPU는 요청 처리에 필요한 데이터를 캐시 메모리나 RAM에서 불러와 작업을 시작합니다.
4️⃣ 비즈니스 로직 처리 및 데이터베이스 연동.
4.1 CPU와 RAM 간 데이터 이동
요청이 들어오면 CPU는 메모리(RAM)에서 비즈니스 로직 과 API 엔드포인트에 필요한 정보를 가져와 처리합니다.
비즈니스 로직 실행에 필요한 데이터는 RAM에 저장되며, 데이터베이스와의 상호작용이 필요한 경우 디스크에서 데이터베이스가 동작합니다.
🙋♂️ 비즈니스 로직 vs 비즈니스 규칙
4.2 데이터베이스 접근
데이터베이스는 일반적으로 디스크(HDD/SDD) 에 데이터를 저장합니다.
API가 데이터베이스에 접근하여 데이터를 읽거나 쓰기 위한 작업이 필요할 때, 데이터는 디스크에서 읽어와 RAM으로 로드됩니다.
디스크 컨트롤러는 데이터를 디스크에서 찾아 RAM으로 전송하고, CPU는 이 데이터를 처리한 후 적절한 결과를 반환합니다.
5️⃣ API 응답 및 네트워크 전송.
5.1 CPU와 네트워크 카드 간의 데이터 처리.
비즈니스 로직이 완료되면, CPU는 결과 데이터를 메모리(RAM)에 저장하고, 이 데이터를 다시 TCP/IP 패킷으로 변환합니다.
CPU는 패킷을 생성한 후, 패킷은 다시 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 로 전달되어 네트워크를 통해 클라이언트에게 전송됩니다.
NIC는 패킷을 인터넷으로 보내는 작업을 처리하며, 클라이언트가 요청한 데이터를 다시 전달합니다.
5.2 클라이언트 응답 전송.
클라이언트는 서버에서 전송된 HTTP 응답을 받게 되고, 서버는 해당 요청 처리에 대한 상태 코드와 데이터를 전달합니다.
이 과정에서 네트워크 카드와 메모리, CPU가 지속적으로 데이터를 주고받습니다.
6️⃣ 하드웨어 관련 핵심 역할 요약.
1. CPU
프로그램의 명령을 처리하고 계산을 수행하는 가장 중요한 장치입니다.
요청을 처리하는 스레드 생성, 데이터 처리, 메모리 관리 등을 담당합니다.
2. RAM
데이터를 일시적으로 저장하고, CPU가 빠르게 접근할 수 있도록 도와줍니다.
요청 처리 중 필요한 데이터는 RAM에 저장되며, CPU가 이 데이터를 불러와 처리합니다.
3. 디스크(HDD/SSD)
애플리케이션 코드와 데이터베이스를 저장하는 영구적인 저장소입니다.
필요한 데이터는 디스크에서 RAM으로 불러와 사용됩니다.
4. 네트워크 인터페이스 카드(NIC)
클라이언트의 요청을 받아들이고, 서버의 응답을 클라이언트에게 보내는 역할을 담당합니다.
네트워크 패킷을 주고받으며 인터넷 상에서 데이터가 흐르게 합니다.
7️⃣ 전체 과정 요약.
1. 애플리케이션 시작.
디스크에서 애플리케이션이 로드되고, JVM이 메모리에서 실행됩니다.
2. 네트워크 설정.
서버는 포트와 IP 주소를 바인딩하고 외부 요청을 대기합니다.
3. 클라이언트 요청.
클라이언트의 요청이 네트워크를 통해 서버로 전달되고, 네트워크 카드와 CPU가 이를 처리합니다.
4. 비즈니스 로직 실행.
CPU는 요청에 맞는 비즈니스 로직을 실행하고, 데이터베이스나 캐시에서 데이터를 불러와 처리합니다.
5. 응답 생성.
처리된 데이터는 다시 클라이언트로 전송되며, 네트워크 카드와 CPU가 이 과정을 수행합니다.
하드웨어적 측면에서는 디스크, RAM, CPU, 네트워크 인터페이스 카드가 상호작용하며, 각 장치는 자신의 역할을 수행하여 API가 원활히 동작할 수 있도록 지원합니다.
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💾 [CS] CPU, RAM, DISK
💾 [CS] CPU, RAM, DISK
1️⃣ CPU
CPU(Central Processing Unit) 는 중앙 처리 장치로, 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 핵심적인 부품입니다.
CPU는 컴퓨터에서 수행되는 모든 연산과 명령을 처리하며, 다양한 프로그램이 실행될 수 있도록 하는 중요한 하드웨어입니다.
모든 컴퓨터나 전자 장치는 CPU를 통해 연산, 논리 처리, 제어 기능을 수행합니다.
1. CPU의 주요 역할.
CPU는 프로그램이나 명령어를 받아들이고, 이를 처리하여 결과를 출력하는 과정을 수행합니다.
이 과정에서 연산, 논리적 비교, 데이터 이동 등의 작업을 처리합니다.
CPU는 크게 세 가지 주요 기능을 담당합니다.
1. 연산(Arithmetic and Logic Unit, ALU)
산술 연산(덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈)과 논리 연산(AND, OR, NOT, 비교 등)을 수행하는 역할을 합니다.
모든 계산 작업이 이 부분에서 처리됩니다.
2. 제어(Control Unit, CU)
CPU의 모든 동작을 제어하고 명령어의 실행을 지시합니다.
프로그램 카운터(Program Counter)에 있는 명령을 가져와 해석하고, 해당 명령을 실행하도록 CPU의 다른 구성 요소를 지시합니다.
3. 레지스터(Register)
CPU 내부의 매우 빠른 메모리로, 데이터를 임시로 저장하는 공간입니다.
연산에 필요한 값이나 중간 결과값을 저장하며, 명령어 실행에 필요한 정보들을 저장합니다.
2. CPU의 구성 요소.
1. 코어(Core)
코어는 CPU가 명령어를 처리할 수 있는 단위입니다.
CPU는 하나 이상의 코어를 가질 수 있으며, 싱글 코어(Single-core) CPU에서 멀티코어(Multi-core) CPU로 발전해 왔습니다. 듀얼코어(Dual-core), 쿼드코어(Quad-core), 옥타코어(Octa-core) 등 CPU 코어의 수가 많을수록 여러 작업을 동시에 병렬로 처리할 수 있는 능력이 높아집니다.
2. 클럭 속도(Clock Speed)
CPU의 동작 속도를 나타내며, GHz(Gigahertz) 단위로 표현됩니다.
예를 들어, 3GHz CPU는 초당 30억 번의 명령어를 처리할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.
클럭 속도가 높을수록 CPU의 처리 능력이 빠릅니다.
3. 캐시(Cache)
CPU 내부에 있는 고속 메모리로, 자주 사용되는 데이터를 임시로 저장하여 메모리 접근 시간을 단축합니다.
CPU는 L1 캐시 L2 캐시, L3 캐시와 같은 여러 레벨의 캐시를 가지고 있으며, 각 레벨은 용량과 속도에 차이가 있습니다.
4. 버스(Bus)
CPU와 다른 컴퓨터 부품(메모리, 하드 디스크, 그래픽 카드 등) 간에 데이터를 주고받는 통로입니다.
CPU는 메모리 버스를 통해 메인 메모리에서 데이터를 가져오고, 다른 장치들과 데이터를 주고받습니다.
3. CPU의 동작 원리.
CPU는 다음과 같은 단계로 작동합니다.
1. 명령어 인출(Fetch)
CPU는 메모리에서 실행할 명령어를 읽어옵니다.
이때 프로그램 카운터(PC)는 다음에 실행할 명령어의 위치를 가리킵니다.
2. 명령어 해석(Decode)
CPU는 읽어온 명령어를 해석하여, 어떤 작업을 수행해야 하는지를 파악합니다.
해석된 명령어는 ALU나 메모리와 같은 CPU와 다른 구성 요소로 전달됩니다.
3. 명령어 실행(Execute)
해석된 명령어에 따라 연산이 실행됩니다.
예를 들어, 두 수를 더하라는 명령어가 있다면, ALU가 이를 처리하고 결과값을 계산합니다.
4. 결과 저장(Store)
연산된 결과는 레지스터에 저장되거나 메모리로 보내져 저장됩니다.
이 과정은 초당 수십억 번씩 반복되며, 프로그램이 실행됩니다.
3. CPU의 중요성.
CPU는 컴퓨터의 핵심 부품으로, 모든 프로그램의 실행과 데이터 처리를 담당합니다.
CPU의 성능이 좋을수록 컴퓨터의 전반적인 처리 속도가 빠르고 효율적입니다.
CPU는 여러 작업을 동시에 처리할 수 있는 능력인 멀티태스킹을 가능하게 하며, 멀티코어 기술을 통해 병렬 처리가 가능해졌습니다.
4. CPU 성능에 영향을 미치는 요소.
1. 코어 수: 더 많은 코어가 있을수록 병렬로 더 많은 작업을 처리할 수 있습니다.
2. 클럭 속도: 클럭 속도가 빠를수록 명령어를 처리하는 속도가 빠릅니다.
3. 캐시 메모리: 더 큰 캐시 메모리는 자주 사용하는 데이터를 더 빨리 처리할 수 있게 합니다.
4. 아키텍처: CPU의 설계 방식에 따라 성능이 좌우 됩니다. 최신 CPU는 이전 세대 CPU보다 더 효율적으로 명령어를 처리할 수 있는 개선된 아키텍처를 사용합니다.
4. CPU 종류.
1. 데스크탑/노트북용 CPU
Intel: Core i3, i5, i7, i9 시리즈
AMD: Ryzen 3, 5, 7, 9 시리즈
2. 모바일용 CPU
스마트폰이나 테블릿에 사용되는 CPU로는 Qualcomm의 Snapdragon, Apple의 A 시리즈, Samsung의 Exynos등이 있습니다.
3. 서버용 CPU
고성능 서버에서 사용되는 CPU로, Inter Xeon이나 AMD EPYC등이 있습니다.
5. CPU와 GPU의 차이점.
CPU(Central Processing Unit)
범용 연산을 담당하며, 복잡한 명령어를 빠르게 처리할 수 있습니다.
단일 스레드 작업과 논리적인 처리에 강합니다.
GPU(Graphics Processing Unit)
그래픽 처리에 특화된 장치로, 병렬 처리가 가능한 수천 개의 코어를 사용해 대량의 데이터를 동시에 처리할 수 있습니다.
그래픽 처리와 과학적 계산 같은 병렬 연산에 뛰어납니다.
6. 요약.
CPU는 컴퓨터의 핵심 장치로, 프로그램의 명령을 처리하고 연산을 수행하는 역할을 합니다.
코어, 클럭 속도, 캐시 등의 요소에 따라 성능이 좌우되며, 이를 통해 컴퓨터가 다양한 작업을 빠르게 처리할 수 있습니다.
CPU는 모든 컴퓨터의 기본이 되는 연산 장치로서, 성능이 뛰어날수록 컴퓨터의 전반적인 처리 능력이 향상됩니다.
2️⃣ RAM(Random Access Memory)
RAM(Random Access Memory) 는 임의 접근 메모리로, 컴퓨터에서 데이터를 일시적으로 저장하고 처리하는 데 사용되는 고속 메모리입니다.
RAM은 현재 실행 중인 프로그램과 그 프로그램이 사용하는 데이터를 일시적으로 저장하며, CPU가 작업을 빠르게 처리할 수 있도록 도와줍니다.
RAM은 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 저장된 데이터는 사라집니다.
1. RAM의 역할.
1. 임시 저장소.
RAM은 현재 실행 중인 프로그램이나 작업에 필요한 데이터를 일시적으로 저장합니다.
예를 들어, 사용자가 문서 편집 프로그램을 실행하면, 프로그램과 문서 데이터는 RAM에 저장됩니다.
이렇게 하면 CPU가 필요한 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있습니다.
2. 빠른 데이터 접근.
RAM은 매우 빠른 속도로 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다.
하드 디스크나 SSD 같은 저장 장치에 비해 훨씬 빠르기 때문에, 프로그램이 실행되는 동안 CPU가 RAM에 저장된 데이터를 효율적으로 처리할 수 있습니다.
3. 다중 작업 지원.
RAM은 여러 프로그램을 동시에 실행할 수 있도록 지원합니다.
많은 프로그램이 실행될수록 RAM이 더 많이 필요하며, 충분한 RAM이 있으면 다중 작업(멀티태스킹)이 원활하게 이루어집니다.
2. RAM의 작동 원리.
1. 프로그램 로드.
컴퓨터가 실행되면, 운영 체제(OS)와 사용자가 실행한 프로그램은 하드 디스크나 SSD 같은 영구 저장 장치에서 RAM으로 복사됩니다.
프로그램이 RAM에 로드되면, CPU는 필요한 데이터를 RAM에서 빠르게 읽고 쓸 수 있습니다.
2. 데이터 접근.
RAM의 임의 접근이라는 특성 덕분에, 메모리의 어느 위치에 저장된 데이터든 동일한 시간에 접근할 수 있습니다.
이것이 순차 접근 방식(예: 테이프 드라이브)과의 주요 차이점입니다.
3. 데이터 소멸.
RAM은 휘발성 메모리이기 때문에 전원이 꺼지면 모든 데이터가 사라집니다.
따라서 RAM은 영구적인 데이터 저장을 위한 장치가 아니며, 컴퓨터의 성능을 높이는 데 사용됩니다.
3. RAM의 유형.
1. DRAM(Dynamic RAM)
가장 일반적으로 사용되는 RAM 유형으로, 동적 RAM은 데이터를 유지하기 위해 주기적으로 새로 고침(refresh)이 필요합니다.
DRAM은 컴퓨터의 메인 메모리로 사용되며, 가격이 저렴하고 용량이 큽니다.
2. SRAM(Static RAM)
정적 RAM은 데이터를 저장하기 위해 새로 고침이 필요하지 않으며, DRAM보다 빠르지만 더 비쌉니다.
주로 CPU 캐시와 같은 고속 메모리로 사용됩니다.
3. SDRAM(Symchronous DRAM)
동기식 DRAM은 CPU 클럭 속도와 동기화되어 동작하는 RAM입니다.
일반적인 PC의 메모리는 SDRAM이거나 그 후속 기술인 DDR(Double Data Rate) 메모리입니다.
4. DDR(Double Data Rate)
DDR RAM은 데이터를 한 번에 두 번 전송할 수 있는 메모리로, 현재는 DDR4와 DDR5가 주로 사용됩니다.
이들은 각각 이전 세대에 비해 더 빠른 속도와 더 높은 대역폭을 제공합니다.
4. RAM 용량의 중요성.
RAM 용량은 컴퓨터에서 실행할 수 있는 작업의 수와 복잡성에 큰 영향을 미칩니다.
용량이 클수록 동시에 더 많은 프로그램을 실행하거나 더 많은 데이터를 처리할 수 있습니다.
RAM이 부족하면 컴퓨터는 하드 드라이브에 있는 가상 메모리를 사용하게 되는데, 이는 매우 느리므로 컴퓨터의 성능이 저하됩니다.
권장 RAM 용량.
일반적인 사용 (웹 브라우징, 문서 작업) : 8GB
멀티태스킹(동영상 편집, 여러 프로그램 사용) : 16GB 이상
게임, 그래픽 작업, 프로그래밍: 16 ~ 32GB 이상
5. RAM과 저장 장치의 차이점.
RAM은 데이터를 일시적으로 저장하며, 매우 빠른 속도로 데이터에 접근할 수 있습니다.
그러나 전원이 꺼지면 모든 데이터가 사라집니다.
저장 장치(하드 드라이브, SSD) 는 데이터를 영구적으로 저장하는 장치로, 전원이 꺼져도 데이터가 유지됩니다.
하지만 저장 장치는 RAM보다 데이터 접근 속도가 훨씬 느립니다.
6. RAM과 CPU의 관계.
CPU는 컴퓨터에서 연산과 명령어 처리를 담당하지만, 자체적으로 데이터를 저장하는 능력은 제한적입니다.
따라서 CPU는 RAM에 저장된 데이터를 불러와 작업을 수행합니다.
RAM이 충분하고 많고 빠르면 CPU가 작업을 더 효율적으로 처리할 수 있습니다.
RAM이 부족하면 CPU는 느린 저장 장치에서 데이터를 가져와야 하기 때문에 성능이 저하됩니다.
7. RAM의 예시.
1. 웹 브라우징.
여러 탭을 동시에 열 때마다 각 탭의 데이터는 RAM에 저장됩니다.
탭이 많을수록 RAM을 더 많이 사용하게 됩니다.
2. 비디오 편집.
대용량 비디오 파일을 편집할 때, 편집 프로그램은 파일의 일부를 RAM에 로드하여 빠르게 처리합니다.
RAM 용량이 크면 더 많은 데이터를 한 번에 처리할 수 있습니다.
3. 게임.
현대 게임은 그래픽과 데이터 처리가 많기 때문에 많은 양의 RAM이 필요합니다.
게임은 실행하는 동안 그래픽과 게임 데이터는 RAM에 로드되어 빠르게 처리됩니다.
8. 요약.
RAM(Random Access Memory) 은 컴퓨터에서 데이터를 일시적으로 저장하고, 프로그램 실행 중에 빠르게 접근할 수 있는 고속 메모리입니다.
RAM은 현재 실행 중인 프로그램과 데이터가 저장되며, CPU가 이 데이터를 빠르게 처리할 수 있도록 돕습니다.
RAM은 휘발성 메모리이므로 전원이 꺼지면 데이터가 사라집니다.
RAM 용량과 속도는 컴퓨터 성능에 중요한 영향을 미치며, 충분한 RAM이 있을 경우 멀티태스킹과 복잡한 작업을 원활하게 수행할 수 있습니다.
3️⃣ DISK
디스크(Disk) 는 데이터를 영구적으로 저장하는 장치로, 컴퓨터에서 파일, 프로그램, 운영체제 등 모든 데이터를 장기적으로 보관하는 데 사용됩니다. 디스크는 전원이 꺼져도 데이터를 유지하며, 데이터를 저장하고 불러오는 데 사용됩니다. 디스크는 크게 HDD(Hard Disk Drive) 와 SSD(Solid State Drive) 로 나뉩니다.
디스크의 종류
HDD (Hard Disk Drive):
HDD는 전통적인 자기 디스크 방식으로 데이터를 저장하는 장치입니다. HDD는 여러 개의 플래터(Platter)라는 원판 위에 자성을 이용하여 데이터를 기록하고 읽어옵니다.
플래터는 고속으로 회전하며, 그 위를 지나가는 읽기/쓰기 헤드가 데이터를 읽고 씁니다.
HDD의 주요 특징:
기계적 구조: 플래터와 읽기/쓰기 헤드 같은 기계적 부품을 사용합니다.
대용량: 상대적으로 저렴한 가격으로 대용량 저장 공간을 제공합니다.
속도: SSD에 비해 데이터 접근 속도가 느립니다. 특히 무작위 읽기/쓰기 작업에서 성능이 떨어집니다.
수명: 기계적 부품으로 인해 마모되기 쉬워, 고장 확률이 높을 수 있습니다.
SSD (Solid State Drive):
SSD는 플래시 메모리를 사용하여 데이터를 저장하는 저장 장치입니다. SSD는 기계적 부품이 없고, 전자 회로로만 구성되어 있어 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있습니다.
HDD와 달리 SSD는 전자적으로 데이터를 처리하므로, 물리적 움직임이 없어 더 빠르고 내구성이 높습니다.
SSD의 주요 특징:
전자식 구조: 플래시 메모리를 사용하여 데이터를 저장합니다.
속도: HDD보다 훨씬 빠른 읽기/쓰기 속도를 제공합니다. 특히 무작위 읽기/쓰기 성능이 뛰어나며, 시스템 부팅, 프로그램 실행 속도가 매우 빠릅니다.
내구성: 기계적 부품이 없으므로 충격에 강하고 내구성이 뛰어납니다.
가격: HDD에 비해 가격이 높지만, 성능 대비 가격이 계속해서 하락하고 있습니다.
저장 용량: 고용량 SSD는 가격이 높으므로, HDD에 비해 용량 대비 가격이 비쌀 수 있습니다.
디스크의 주요 역할
데이터 영구 저장:
디스크는 컴퓨터의 데이터를 영구적으로 저장하는 장치입니다. 사용자가 저장한 파일, 운영체제, 애플리케이션 등은 디스크에 저장되며, 전원이 꺼져도 데이터는 유지됩니다.
프로그램 실행:
사용자가 프로그램을 실행하면, 디스크에 저장된 프로그램과 관련된 데이터가 RAM으로 로드되어 CPU에서 처리됩니다. 이 과정에서 디스크는 필요한 데이터를 빠르게 읽어와 RAM에 전달하는 역할을 합니다.
시스템 부팅:
컴퓨터의 운영체제(OS)는 디스크에 저장되어 있으며, 시스템이 부팅될 때 디스크에서 운영체제 파일을 읽어와 메모리로 로드하여 컴퓨터를 시작합니다.
데이터 읽기/쓰기:
디스크는 데이터를 읽고 쓰는 기능을 통해, 사용자 파일 저장, 애플리케이션 데이터 읽기 등 다양한 작업을 수행합니다. 특히 SSD는 빠른 읽기/쓰기 속도로, 프로그램 실행 속도와 시스템 반응성을 크게 향상시킵니다.
디스크의 주요 성능 지표
용량 (Capacity):
디스크는 GB(기가바이트), TB(테라바이트) 단위로 저장 용량을 측정합니다. 용량이 클수록 더 많은 데이터를 저장할 수 있습니다.
읽기/쓰기 속도 (Read/Write Speed):
디스크의 성능은 데이터를 얼마나 빠르게 읽고 쓸 수 있는지에 따라 결정됩니다. SSD는 HDD에 비해 훨씬 빠른 읽기/쓰기 속도를 자랑합니다.
RPM (Revolutions Per Minute):
HDD의 경우, 플래터의 회전 속도를 나타내는 단위로 RPM이 사용됩니다. RPM이 높을수록 더 빠르게 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다. 일반적으로 5400RPM, 7200RPM 등의 HDD가 사용됩니다.
랜덤 접근 시간:
디스크가 임의의 위치에 있는 데이터를 얼마나 빠르게 접근할 수 있는지 측정합니다. SSD는 기계적 부품 없이 전자적으로 데이터를 읽기 때문에 랜덤 접근 시간이 HDD보다 훨씬 짧습니다.
내구성 (Durability):
SSD는 기계적 부품이 없기 때문에 물리적 충격에 강하고 내구성이 뛰어납니다. 반면, HDD는 기계적 동작을 기반으로 하기 때문에 충격에 약하고 고장이 날 가능성이 더 큽니다.
디스크의 장단점
HDD의 장점
저렴한 가격: 같은 용량의 SSD에 비해 훨씬 저렴합니다.
대용량: 대용량 데이터를 저장하기에 유리하며, 테라바이트 단위의 HDD를 저렴한 비용으로 사용할 수 있습니다.
HDD의 단점
느린 속도: SSD에 비해 읽기/쓰기 속도가 느리고, 무작위 접근 성능이 떨어집니다.
기계적 부품의 내구성: 기계적 부품이 고장날 가능성이 있으며, 물리적 충격에 취약합니다.
SSD의 장점
빠른 속도: 부팅 시간, 프로그램 실행 속도, 데이터 읽기/쓰기 속도가 매우 빠릅니다.
내구성: 기계적 부품이 없어 충격에 강하며, 내구성이 뛰어납니다.
조용함: SSD는 기계적 부품이 없기 때문에 소음이 거의 없습니다.
SSD의 단점
비싼 가격: 같은 용량의 HDD에 비해 가격이 더 비쌉니다.
용량 대비 비용: 고용량 SSD는 비싸므로, 대용량 데이터 저장에는 비용이 많이 들 수 있습니다.
디스크의 활용 예
운영체제 설치:
운영체제(OS)는 디스크에 저장되며, 시스템 부팅 시 이 디스크에서 필요한 파일을 로드하여 컴퓨터가 정상적으로 동작합니다.
데이터 저장:
문서, 사진, 동영상, 음악 등 사용자의 파일은 디스크에 저장됩니다. 디스크는 사용자가 데이터를 안전하게 보관하고, 필요할 때 불러올 수 있도록 합니다.
프로그램 실행:
애플리케이션과 관련된 데이터도 디스크에 저장됩니다. 사용자가 프로그램을 실행하면, 프로그램은 디스크에서 데이터를 불러와 RAM으로 이동하여 실행됩니다.
요약
디스크(Disk)는 데이터를 영구적으로 저장하는 장치로, HDD와 SSD가 대표적인 유형입니다.
HDD는 기계적 부품을 사용해 데이터를 저장하며, 대용량 데이터를 저렴하게 저장할 수 있지만 속도가 느립니다.
SSD는 플래시 메모리를 사용하여 빠른 속도와 높은 내구성을 제공하며, 프로그램 실행 및 부팅 속도가 빠릅니다.
디스크는 컴퓨터의 운영체제, 프로그램, 사용자 데이터를 저장하고 관리하는 중요한 역할을 합니다.
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💾 [CS] 라이브러리(Library)와 프레임워크(Framework)의 차이점.
💾 [CS] 라이브러리(Library)와 프레임워크(Framework)의 차이점.
라이브러리(Library) 와 프레임워크(Framework) 는 소프트웨어 개발에서 코드를 재사용하기 위한 도구이지만, 둘 사이에는 중요한 차이점이 있습니다.
이 차이점은 제어 흐름과 사용 방식에서 주로 나타납니다.
1️⃣ 라이브러리(Library)
라이브러리(Library) 는 특정 기능을 수행하는 모듈 또는 함수들의 모음으로, 개발자가 필요할 때 선택적으로 호출하여 사용하는 도구입니다.
라이브러리는 개발자가 작성하는 코드에서 필요한 부분만 가져다 사용할 수 있으며, 제어권은 개발자에게 있습니다.
제어 흐름
라이브러리를 사용할 때는 개발자가 원하는 방식으로 라이브러리의 함수를 호출합니다.
즉, 개발자가 주도적으로 코드를 작성하며 필요한 기능만 가져다 씁니다.
유연성
라이브러리는 단순한 도구로 특정 기능을 제공하며, 개발자는 자유롭게 설계와 구조를 결정할 수 있습니다.
예시: Java의 Controller 라이브러리
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class Example {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = List.of("Apple", "Banana", "Orange");
Collections.sort(list);
}
}
위 코드에서 Collections.sort()는 라이브러리 함수로, 개발자가 필요할 때 호출하여 정렬 기능을 사용합니다.
주요 특징.
개발자가 라이브러리의 특정 기능을 선택해서 호출.
코드의 제어 흐름은 개발자가 관리.
유연하고 제한이 적음.
특정 기능을 구현하는 작은 단위의 코드 집합.
2️⃣ 프레임워크(Framework)
프레임워크는 애플리케이션의 구조와 제어 흐름을 미리 정해 놓은 일종의 뼈대 또는 틀입니다.
개발자는 프레임워크에서 제공하는 구조에 맞춰 코드를 작성하며, 제어 흐름은 프레임워크에 의해 관리됩니다.
즉, 프레임워크가 개발자의 코드를 호출하는 방식으로 동작합니다.
제어 역전(Inversion of Control, IoC)
프레임워크는 코드의 흐름을 스스로 제어하며, 개발자가 작성한 코드는 필요한 시점에 프레임워크에 의해 호출됩니다.
이를 제어의 역전이라고 부릅니다.
설계 패턴 제공
프레임워크는 애플리케이션 개발을 위한 구조와 설계 패턴을 제공합니다.
개발자는 그 구조에 맞춰 코드를 작성하면 됩니다.
예시: Spring 프레임워크.
@RestController
public class HelloController {
@GetMapping("/hello")
public String sayHello() {
return "Hello, World!";
}
}
위 코드는 Spring 프레임워크를 사용한 예시입니다.
여기서 @RestController 와 @GetMapping 같은 에너테이션을 통해 HTTP 요청이 프레임워크에 의해 자동으로 처리되며, 제어 흐름은 Spring 프레임워크가 담당합니다.
주요 특징.
프레임워크가 제어 흐름을 관리하고, 개발자의 코드를 호출.
일정한 구조와 설계 패턴을 제공하여 통일된 방식으로 개발을 진행.
제어 역전(Inversion of Control, IoC)을 통해 프레임워크가 애플리케이션의 실행을 주도.
더 큰 구조와 틀을 제공하며, 라이브러리보다 더 강력한 제약과 규칙이 적용됨.
3️⃣ 라이브러리와 프레임워크의 차이점 요약.
구분
라이브러리(Library)
프레임워크(Framework)
제어 흐름
개발자가 코드의 흐름을 제어
프레임워크가 코드의 흐름을 제어(제어 역전, IoC)
사용 방식
필요에 따라 선택적으로 호출
프레임워크가 제공하는 구조에 따라 개발
유연성
개발자가 설계와 구조를 자유롭게 선택
프레임워크가 설계와 구조를 미리 정의
책임 분배
특정 기능만 제공
전체 애플리케이션 구조를 정의
규모
작은 모듈이나 함수들의 집합
애플리케이션 개발을 위한 큰 틀을 제공
예시
Java의 Collection
Spring
4️⃣ 제어의 역전(Inversion of Control, IoC).
제어의 역전은 프레임워크의 중요한 특징 중 하나입니다.
제어의 역전이란, 프로그램의 흐름을 개발자가 직접 제어하는 것이 아니라, 프레임워크가 제어를 담당한다는 개념입니다.
개발자는 프레임워크가 요청할 때 실행될 코드를 작성할 뿐, 전체적인 프로그램의 흐름은 프레임워크가 담당합니다.
제어 역전의 예시
라이브러리(Library)
개발자가 직접 라이브러리의 함수를 호출하고, 그 결과를 처리합니다.
프레임워크(Framework)
프레임워크가 애플리케이션의 흐름을 제어하고, 필요한 시점에 개발자가 작성한 코드를 호출합니다.
예를 들어, 사용자의 요청이 들어오면 프레임워크가 해당 요청을 적절한 컨트롤러에 전달합니다.
5️⃣ 결론.
라이브러리는 특정 기능을 제공하는 도구로서, 개발자가 필요할 때 호출하여 사용하는 반면, 프레임워크는 애플리케이션의 구조와 제어 흐름을 관리하며, 개발자가 작성한 코드를 프레임워크가 적절한 시점에 호출합니다.
라이브러리는는 더 유연하고, 특정 기능에 집중된 도구인 반면, 프레임워크는 제어의 역전을 통해 애플리케이션 전반의 구조를 제시하며, 더 큰 틀에서 애플리케이션을 관리하고 개발하는 데 도움을 줍니다.
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💾 [CS] API 설계, 계층형 아키텍처, 트랜잭션, 엔티티(Entity), 비즈니스 로직과 비즈니스 규칙의 차이점.
💾 [CS] API 설계, 계층형 아키텍처, 트랜잭션, 엔티티(Entity), 비즈니스 로직과 비즈니스 규칙의 차이점.
1️⃣ API 설계.
API 설계 는 클라이언트와 서버 간에 데이터를 주고받기 위한 인터페이스(즉, API)를 정의하고 설계하는 과정입니다.
API는 응용 프로그램 간의 상호작용을 가능하게 하며, API 설계는 이러한 상호작용이 효율적이고 사용하기 쉬우며 확장 가능하도록 하는 것을 목표로 합니다.
특히 RESTful API와 같은 웹 API는 웹 애플리케이션, 모바일 애플리케이션, 서비스 간의 통신을 중점적으로 다룹니다.
1. API 설계의 핵심 요소.
API 설계는 사용자와 시스템 간의 명확하고 일관된 커뮤니케이션을 위한 몇 가지 중요한 요소를 고려해야 합니다.
1. 엔드포인트(Endpoint) 정의.
API 엔드포인트는 API가 제공하는 자원(리소스)에 접근하기 위한 URL 경로입니다.
예를 들어 /users 나 /product/123는 각각 사용자 목록에 접근하거나 특정 제품 정보를 가져오는 엔드포인트가 될 수 있습니다.
명확하고 직관적인 URL 경로 를 설계하는 것이 중요합니다.
URL은 해당 리소스를 잘 표현하고 이해하기 쉽게 설계되어야 합니다.
예시
GET /users
사용자 목록을 가져옴.
POST /users
새로운 사용자 생성.
GET /users/{id}
특정 사용자 정보 조회.
PUT /users/{id}
사용자 정보 수정.
DELETE /users/{id}
사용자 삭제.
2. HTTP 메서드.
HTTP 메서드는 리소스에 대해 어떤 동작을 수행할지를 나타냅니다.
주로 사용하는 메서드
GET : 리소스를 조회할 때 사용합니다.
POST : 새로운 리소스를 생성할 때 사용합니다.
PUT : 기존 리소스를 수정할 때 사용합니다.
DELETE : 리소스를 삭제할 때 사용합니다.
PATCH : 리소스의 일부를 수정할 때 사용합니다.
각 엔드포인트와 HTTP 메서드를 조합하여 API의 기능을 구성합니다.
3. 데이터 형식.
API는 데이터를 주고받는 방식으로 JSON 이나 XML 과 같은 형식을 주로 사용합니다.
대부분의 현대 API는 가벼운 JSON 형식을 기본으로 사용합니다.
응답의 데이터 형식은 클라이언트가 쉽게 파싱할 수 있는 구조로 정의되어야 합니다.
예시(JSON 데이터)
{
"id": 123,
"name": "Kobe",
"email": "kobe@example.com"
}
4. 요청 및 응답 구조.
요청(Request) 은 API로 데이터를 보내는 방식입니다.
요청 본문에는 JSON 또는 폼 데이터가 포함될 수 있으며, 쿼리 파라미터나 URL 파라미터로도 데이터를 전달할 수 있습니다.
응답(Response) 은 요청에 대한 서버의 응답으로, 상태 코드와 함께 데이터를 반환합니다.
요청(Request)
POST /users
Content-Type: application/json
{
"name": "kobe",
"email": "kobe@example.com"
}
응답(Response)
HTTP/1.1 201 Created
Content-Type: application/json
{
"id": 123,
"name": "Kobe",
"email": "kobe@example.com"
}
5. 상태 코드.
HTTP 상태 코드는 요청에 대한 결과를 나타내며, API 설계에서 중요한 부분을 차지합니다.
성공 여부와 오류를 구분하는 데 사용됩니다.
200 OK : 요청 성공.
201 Created : 리소스 생성 성공.
400 Bad Request : 잘못된 요청.
401 Unauthorized : 인증 실패.
403 Forbidden : 권한 부족.
404 Not Found : 리소스가 존재하지 않음.
500 Internal Server Error : 서버 오류.
응답 예시.
HTTP/1.1 404 Not Found
6. 요청 파라미터.
API에서 클라이언트가 데이터를 서버에 전달하는 방식으로 URL 파라미터, 쿼리 스트링, 요청 본문 등 다양한 방식이 있습니다.
경로 변수(Path Variable) : URL 경로에 포함된 변수(/users/{id})
쿼리 파라미터(Query Parameter) : URL 뒤에 붙는 ?key=value 형식의 파라미터(/users?sort=name)
요청 본문(Request Body) : POST나 PUT 요청에서 데이터를 전송할 때 본문에 JSON이나 폼 데이터를 포함.
7. 보안.
API는 데이터를 보호하기 위해 인증과 권한 부여 기능을 갖추어야 합니다.
OAuth 2.0, JWT(Json Web Token)와 같은 기술을 통해 인증을 처리할 수 있습니다.
HTTPS를 통해 모든 통신을 암호화하는 것도 필수적인 보안 요소입니다.
8. 버전 관리.
API는 시간이 지나면서 업데이트되거나 변경될 수 있기 때문에, 버전 관리를 통해 하위 호환성을 유지하는 것이 중요합니다.
API 버전은 URL에 포함하는 방식으로 관리할 수 있습니다.
예시.
/v1/users : 버전 1의 API
/v2/users : 버전 2의 API
9. 에러 처리.
클라이언트가 요청을 잘못 보냈거나 서버에서 문제가 발생했을 때, 적절한 에러 메시지와 상태 코드를 제공해야 합니다.
이는 클라이언트가 오류를 쉽게 이해하고 대응할 수 있도록 돕습니다.
에러 응답 예시.
HTTP/1.1 400 Bad Request
Content-Type: application/json
{
"error": "Invalid input data",
"message": "The email field is required"
}
10. 문서화.
API는 명확한 문서화가 필수입니다.
클라이언트가 API를 올바르게 사용할 수 있도록 엔드포인트, 요청 방법, 파라미터, 응답 형식 등을 상세히 기술한 문서가 제공되어야 합니다.
대표적인 API 문서화 도구로는 Swagger(OpenAPI)가 있습니다.
2. API 설계 원칙.
1. 일관성
모든 엔드포인트와 HTTP 메서드 사용에 일관성을 유지합니다.
예를 들어, 리소스 생성은 항상 POST 메서드를, 조회는 GET 메서드를 사용하도록 일관성을 유지해야 합니다.
2. RESTful 디자인
RESTful API 원칙에 따라 리소스를 URL로 나타내고, HTTP 메서드에 따라 행동을 정의합니다.
3. 확장성
API는 확장 가능하도록 설계되어야 하며, 새로운 기능이 추가되거나 데이터 구조가 변경되더라도 기존 사용자에게 영향을 최소화해야 합니다.
4. 사용자 친화적
API는 사용하기 쉽고 명확하게 설계되어야 하며, 직관적인 엔드포인트 구조와 적절한 에러 메시지를 제공해야 합니다.
3. API 설계 도구.
1. Postman
API 테스트 및 요청/응답 시뮬레이션 도구.
클라이언트 요청을 손쉽게 보내보고 응답을 확인할 수 있습니다.
2. Swagger(OpenAPI)
API 문서화와 자동화된 테스트 도구.
API를 정의하고, 클라이언트가 사용할 수 있는 문서를 자동으로 생성해줍니다.
3. Insomnia
Postman과 비슷한 API 테스트 도구로, 사용자 인터페이스가 직관적입니다.
4. 요약.
API 설계는 클라이언트와 서버 간의 데이터 통신 방식을 정의하는 과정으로, 엔드포인트, HTTP 메서드, 데이터 형식, 보안, 상태 코드 등의 요소를 고려해야 합니다.
RESTful API 원칙에 따라 설계되며, 직관적이고 확장 가능해야 하며, 명확한 문서화를 제공해야 합니다.
보안 및 버전 관리를 통해 API의 유지보수와 확장을 쉽게 할 수 있도록 설계하는 것이 중요합니다.
2️⃣ 계층형 아키텍처(Layered Architecture)
계층형 아키텍처(Layered Architecture) 는 소프트웨어 시스템을 여러 계층으로 나누어 설계하는 아키텍처 패턴입니다.
이 패턴은 각각의 계층이 특정한 책임을 가지며, 각 계층은 자신이 맡은 기능을 처리하고 그 결과를 다른 계층에 전달하는 방식으로 작동합니다.
계층형 아키텍처는 코드의 유지보수성, 재사용성 그리고 확장성 을 높이는 데 중요한 역할을 하며, 특히 엔터프라이즈 애플리케이션에서 많이 사용됩니다.
1. 계층형 아키텍처의 특징.
1. 책임 분리(Separation of Concerns).
각 계층은 고유한 책임을 가지며, 다른 계층과는 특정한 방식만으로만 상호작용합니다.
이로 인해 코드의 모듈화가 가능해지고, 각 계층이 독립적으로 개발되고 유지보수될 수 있습니다.
2. 계층 간 상호작용.
각 계층은 하위 계층과만 상호작용합니다.
예를 들어, UI 계층은 서비스 계층과만 상호작용하며, 서비스 계층은 데이터 접근 계층과만 상호작용합니다.
이러한 상호작용 규칙은 계층 간의 결합도를 낮추고, 시스템을 더 유연하게 만들어줍니다.
3. 유지보수성.
계층 간의 책임이 명확히 분리되므로, 특정 계층의 로직이 변경되더라도 다른 계층에 미치는 영향을 최소화할 수 있습니다.
이를 통해 코드의 유지보수가 쉬워집니다.
4. 확장성.
각 계층은 독립적으로 확장 가능합니다.
특정 계층의 기능이 확장되어도 다른 계층에는 영향을 미치지 않으므로, 기능 추가 및 성능 개선이 용이합니다.
2. 계층형 아키텍처의 계층.
일반적으로 계층형 아키텍처는 다음과 같은 계층들로 나누어집니다.
1. 프레젠테이션 계층(Presentation Layer)
사용자 인터페이스와 관련된 모든 기능을 처리하는 계층입니다.
주로 웹 브라우저, 모바일 애플리케이션 등에서 사용자로부터 입력을 받고, 결과를 화면에 출력합니다.
Java 애플리케이션에서는 주로 Controller가 이 계층에 해당하며, HTTP 요청을 받아서 Service 계층에 전달하고, 그 결과를 사용자에게 반환합니다.
2. 서비스 계층(Service Layer)
비즈니스 로직을 처리하는 계층으로, 애플리케이션의 주요 기능을 구현합니다.
프레젠테이션 계층에서 들어온 요청을 처리하고, 데이터베이스와 상호작용하기 위해 데이터 접근 계층에 요청을 전달합니다.
이 계층에서는 주로 트랜잭션 관리 및 복잡한 비즈니스 로직을 처리합니다.
3. 비즈니스 도메인 계층(Domain Layer)
도메인 모델과 비즈니스 로직이 포함된 계층입니다.
이 계층은 애플리케이션의 핵심 개념을 나타내는 엔티티와 비즈니스 규칙을 관리합니다.
비즈니스 도메인 계층은 다른 계층의 영향을 최소화하기 위해 독립적으로 존재하며, 객체 간의 관계 및 상태를 관리하는 역할을 합니다.
4. 데이터 접근 계층(Data Access Layer)
데이터베이스와 상호작용하는 계층입니다.
주로 Repository 또는 DAO(Data Access Object) 패턴을 사용하여 데이터베이스 CRUD(Create, Read, Update, Delete) 작업을 처리합니다.
데이터베이스와 상호작용하는 로직은 이 계층에 집중되며, 비즈니스 로직과 분리되어 있습니다.
5. 외부 시스템 계층(External Layer) (선택적)
외부 API나 다른 시스템과 통신하기 위한 계층입니다.
외부 서비스나 API에 대한 호출은 이 계층에서 이루어집니다.
3. 계층 간 상호작용.
각 계층은 자신의 상위 계층과 하위 계층에만 의존합니다.
프레젠테이션 계층은 서비스 계층에 요청을 전달하고, 서비스 계층은 비즈니스 도메인과 데이터 접근 계층을 사용하여 작업을 처리합니다.
4. 계층형 아키텍처의 예시.
다음은 계층형 아키텍처를 구현한 예시입니다.
// Presentation Layer(Controller)
@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {
private final UserService userService;
@Autowired
public UserController(UserService userService) {
this.userService = userService;
}
@GetMapping("/{id}")
public ResponseEntity<UserDTO> getUser(@PathVariable Long id) {
UserDTO user = userService.getUserById(id);
return ResponseEntity.ok(user);
}
}
// Service Layer
@Service
public class UserService {
private final UserRepository userRepository;
@Autowired
public UserService(UserRepository userRepository) {
this.userRepository = userRepository;
}
public UserDTO getUserById(Long id) {
User user = userRepository.findById(id)
.orElseThrow(() -> new UserNotFoundException("User not found"));
return new UserDTO(user);
}
}
// Domain Layer
@Entity
public class User {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
private String email;
// getters and setters
}
// Data Access Layer (Repository)
@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
}
5. 계층형 아키텍처의 장점.
1. 유지보수 용이
각 계층은 특정 기능에 대한 책임을 가지므로, 수정이 필요한 경우 해당 계층만 수정하면 됩니다.
다른 계층에는 최소한의 영향을 미치므로 유지보수가 쉽습니다.
2. 모듈화
계층별로 기능이 분리되어 있으므로, 각 계층의 기능이 확장되더라도 다른 계층에 영향을 미치지 않기 때문에, 새로운 기능 추가나 성능 개선이 용이합니다.
3. 확장성
계층형 구조는 확장하기 쉽습니다.
특정 계층의 기능이 확장되더라도 다른 계층에 영향을 미치지 않기 때문에, 새로운 기능 추가나 성능 개선이 용이합니다.
4. 테스트 용이성
각 계층이 분리되어 있어, 계층별로 단위 테스트를 작성하기 쉽습니다.
예를 들어, 서비스 계층의 로직을 테스트할 때 데이터베이스에 접근할 필요 없이 Mock 객체를 사용하여 테스트할 수 있습니다.
6. 계층형 아키텍처의 단점.
1. 복잡성 증가
각 계층이 분리되어 있어 코드 구조가 복잡해질 수 있으며, 작은 애플리케이션에서는 불필요하게 복잡한 구조가 될 수 있습니다.
2. 성능 저하
계층 간의 상호작용이 빈번할 경우, 오버헤드가 발생할 수 있습니다.
각 계층을 거쳐 요청이 처리되기 때문에 응답 시간이 길어질 수 있습니다.
3. 추가 작업 필요
계층별로 책임을 나누어 설계하다 보니, 코드량이 증가하고 추가적인 개발 작업이 필요할 수 있습니다.
7. 계층형 아키텍처의 활용 사례
1. 엔터프라이즈 애플리케이션
복잡한 비즈니스 로직과 데이터 처리가 중요한 대규모 애플리케이션에서 자주 사용됩니다.
2. 웹 애플리케이션
프론트엔드와 백엔드 간의 데이터 통신이 중요한 웹 애플리케이션에서 주로 사용됩니다,
예를 들어, 전자 상거래 사이트나 CRM 시스템 같은 애플리케이션에 적합합니다.
7. 요약.
계층형 아키텍처는 소프트웨어 시스템을 여러 계층으로 나누어, 각 계층이 특정한 책임을 가지도록 설계하는 아키텍처 패턴입니다.
프레젠테이션, 서비스, 도메인, 데이터 접근 등의 계층이 있으며, 각 계층은 상위/하위 계층과만 상호작용합니다.
유지보수성, 모듈성, 테스트 용이성 등의 장점이 있지만, 작은 애플리케이션에서는 복잡성이 높아질 수 있습니다.
대규모 애플리케이션 및 엔터프라이즈 시스템에 적합한 아키텍처입니다.
3️⃣ 트랜젝션(Transaction)
트랜젝션(Transaction) 은 데이터베이스 또는 시스템에서 하나의 작은 작업 단위를 말하며, 일련의 작업들이 모두 성공하거나 모두 실패하는 것을 보장하는 작업입니다.
즉, 트랜잭션은 데이터베이스의 상태를 변경하는 여러 작업을 하나의 묶음으로 처리하여, 이 작업들을 모두 성공적으로 완료되면 그 결과가 데이터베이스에 반영되고, 그렇지 않으면 모든 변경 사항이 취소됩니다
1. 트랜젝션의 특징(ACID 특성)
트랜젝션은 ACID라는 네 가지 중요한 속성을 가져야 합니다.
1. 원자성(Atomicity)
트랜젝션 내의 작업은 모두 성공적으로 완료되거나, 전혀 완료되지 않은 상태가 되어야 합니다.
트랜젝션 내의 하나라도 실패하면, 전체 트렌젝션은 실패한 것으로 간주되어 데이터베이스의 상태를 변경하기 이전의 상태로 되돌립니다.
2. 일관성(Consistency)
트랜젝션이 성공적으로 완료된 후에는 데이터베이스가 항상 일관된 상태를 유지해야 합니다.
즉, 트랜잭션의 실행 전과 실행 후의 데이터베이스는 모든 제약 조건을 만족해야 합니다.
3. 고립성(Isolation)
동시에 실행되는 여러 트랜잭션들이 서로 영향을 미치지 않도록 고립된 상태로 실행되어야 합니다.
하나의 트랜잭션이 완료되기 전까지 트랜잭션이 그 중간의 결과를 참조할 수 없으며, 동시에 실행되는 트랜잭션들이 데이터베이스에 일관성 없는 영향을 주지 않아야 합니다.
4. 지속성(Durability)
트랜잭션이 성공적으로 완료된 후, 그 결과는 영구적으로 데이터베이스에 반영되어야 합니다.
시스템에 장애가 발생해도 트랜잭션 결과는 손실되지 않고 유지되어야 합니다.
2. 트랜잭션의 작업 흐름.
트랜잭션의 작업은 주로 두 가지 명령어로 구분됩니다.
1. COMMIT
트랜잭션 내의 작업이 성공적으로 완료되면, COMMIT을 통해 트랜잭션이 데이터베이스에 영구적으로 반영됩니다.
2. ROLLBACK
트랜잭션 내의 작업이 중간에 실패하면, ROLLBACK을 통해 트랜잭션을 시작하기 전의 상태로 되돌리며, 이때 모든 변경 사항은 취소됩니다.
3. 트랜잭션의 예시.
은행 계좌 이체
은행에서 A 계좌에서 B 계좌로 100달러를 이체하는 과정을 생각해 보겠습니다. 이 과정은 여러 단계로 나누어지며, 이들 단계를 하나의 트랜잭션으로 묶습니다.
1. A 계좌에서 100 달러 인출
2. B 계좌에서 100달러 입금
이때 두 작업은 하나의 트랜잭션으로 처리되며, 아래의 두 가지 경우를 고려할 수 있습니다.
정상적인 경우 : 두 단계가 모두 성공하면 트랜잭션이 COMMIT되어 계좌 상태가 갱신됩니다.
실패한 경우 : A 계좌에서 100달러를 인출했지만, B 계좌로 입금하는 과정에서 문제가 발생하면 트랜잭션은 ROLLBACK되어 A 계좌의 상태도 원래대로 되돌아갑니다. 이로 인해 시스템은 일관된 상태를 유지합니다.
트랜잭션 예제(SQL)
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts
SET balance = balance - 100
WHERE account_id = 'A';
UPDATE accounts
SET balance = balance + 100
WHERE account_id = 'B';
COMMIT;
위 SQL 예제는 트랜잭션 내에서 두 개의 UPDATE 문이 실행되며, 마지막 COMMIT 명령이 실행되며 트랜잭션이 성공적으로 완료됩니다.
만약 중간에 오류가 발생하면 ROLLBACK을 통해 변경 사항이 취소될 수 있습니다.
4. Java와 Spring에서의 트랜잭션.
Java 애플리케이션에서 트랜잭션은 보통 데이터베이스와 관련된 작업을 처리할 때 사용됩니다.
Spring Framework는 @Transactional 애너테이션을 통해 트랜잭션을 쉽게 관리할 수 있도록 지원합니다.
예시: @Transactional 사용
@Service
public class BankService {
@Autowired
private AccountRepository accountRepository;
@Transactional
public void transferMoney(Long fromAccountId, Long toAccountId, BigDecimal amount) {
Account fromAccount = accountRepository.findById(fromAccountId).orElseThrow();
Account toAccount = accountRepository.findById(toAccountId).orElseThrow();
fromAccount.debit(amount);
toAccount.credit(amount);
accountRepository.save(fromAccount);
accountRepository.save(toAccount);
}
}
@Transactional
이 메서드는 트랜잭션 내에서 실행되며, 메서드 내에서 오류가 발생할 경우 모든 변경 사항은 ROLLBACK 됩니다.
성공적으로 완료되면 COMMIT되어 데이터베이스에 영구적으로 반영됩니다.
5. 트랜잭션의 중요성.
1. 데이터 무결성 보장.
트랜잭션은 데이터의 무결성을 보장합니다.
트랜잭션 내에서 발생하는 모든 작업은 성공적으로 완료되지 않으면 원래 상태로 되돌리므로, 일관성 없는 데이터가 데이터베이스에 저장되는 것을 방지합니다.
2. 복잡한 비즈니스 로직 처리.
여러 단계로 이루어진 비즈니스 로직, 특히 금융 거래나 주문 처리 같은 중요한 작업에서는 트랜잭션을 사용하여 데이터의 일관성을 유지하고 오류 발생 시 안전하게 롤백할 수 있습니다.
3. 동시성 제어
여러 사용자가 동시에 데이터베이스에 접근할 때 트랜잭션을 통해 동시성 문제를 방지할 수 있습니다.
고립성을 통해 서로 간섭 없이 작업이 처리되도록 보장합니다.
6. 트랜잭션 격리 수준
트랜잭션의 고립성(Isolation) 은 동시에 실행되는 여러 트랜잭션이 서로에게 미치는 영향을 제어하는 수준을 결정합니다.
트랜잭션 격리 수준에는 다음과 같은 단계가 있습니다.
1. READ UNCOMMITED
다른 트랜잭션이 아직 COMMIT되지 않은 데이터를 읽을 수 있습니다.
가장 낮은 격리 수준이며, 일관성 문제가 발생할 수 있습니다.
2. READ COMMITED
다른 트랜잭션이 COMMIT한 데이터만 읽을 수 있습니다.
일반적인 수준의 격리이며, 대부분의 데이터베이스가 기본적으로 이 수준을 사용합니다.
3. REPEATABLE READ
트랜잭션 내에서 동일한 데이터를 여러 번 읽어도 항상 같은 데이터를 읽을 수 있습니다.
읽는 동안 데이터가 변경되지 않습니다.
4. SERIALIZABLE
가장 높은 격리 수준으로, 트랜잭션이 직렬화되어 실행됩니다.
동시성 문제가 없지만 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
7. 요약.
트랜잭션은 데이터베이스의 일련의 작업을 하나의 단위로 처리하며, 모든 작업이 성공하면 COMMIT, 실패하면 ROLLBACK을 통해 데이터의 일관성을 보장합니다.
ACID 원칙에 따라 트랜잭션은 원자성, 일관성, 고립성, 지속성을 보장합니다.
트랜잭션은 중요한 비즈니스 로직에서 데이터 무결성을 유지하고 오류를 방지하는 중요한 매커니즘입니다.
Java와 Spring에서는 @Transactional 애너테이션을 통해 트랜잭션을 쉽게 관리할 수 있습니다.
4️⃣ 엔티티(Entity)
엔티티(Entity) 는 데이터베이스 또는 애플리케이션의 비즈니스 로직에서 관리해야하는 데이터를 표현하는 객체 또는 클래스입니다.
엔티티는 애플리케이션의 핵심 비즈니스 개념을 나타내며, 주로 데이터베이스의 데이블과 매핑됩니다.
1. 엔티티의 특징.
1. 데이터베이스 테이블과 매핑.
엔티티는 데이터베이스 테이블 레코드(row)와 1:1로 매핑됩니다.
예를 들어, User 엔티티는 데이터베이스의 user 테이블과 매핑되어 사용자를 관리하는 데 사용됩니다.
각 엔티티는 데이터베이스에서 관리되는 실제 데이터를 표현하며, 각 엔티티의 인스턴스는 테이블의 행(row)을 의미합니다.
2. 상태(필드)를 가진 객체.
엔티티는 주로 애플리케이션의 데이터를 나타내는 속성(필드)을 가지고 있습니다.
이 필드는 테이블의 컬럼(Column, 열)에 대응됩니다.
3. 고유한 식별자(Primary Key)
엔티티는 데이터베이스에서 고유하게 식별될 수 있는 식별자(Primary Key) 를 가져야 합니다.
식별자는 각 엔티티 인스턴스를 유일하게 구분하는 값입니다.
4. 영속성(Persistence)
엔티티는 데이터베이스와 같은 영속적인 저장소에 저장되며, 이 저장소에 데이터를 가져오거나 저장할 수 있는 객체입니다.
즉, 엔티티는 데이터베이스에서 지속적으로 관리되고 필요할 때 다시 사용할 수 있습니다.
2. 엔티티의 예시.
1. Java에서의 엔티티.
Spring Data JPA나 Hibernate 같은 ORM(Object-Relational Mapping) 프레임워크에서 엔티티는 주로 클래스에 @Entity 애너테이션을 붙여서 정의합니다.
이 클래스는 데이터베이스 테이블과 직접적으로 매핑됩니다.
import javax.persistence.Entity;
import javax.persistence.Id;
import javax.persistence.GeneratedValue;
import javax.persistence.GenerationType;
@Entity
public class User {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id; // Primary Key
private String name;
private String email;
// 기본 생성자
public User() {}
// Getter and Setter
public Long getId() {
return id;
}
public void setId(Long id) {
this.id = idl
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name
}
public String getEmail() {
return email;
}
public void setEmail(String email) {
this.email = email;
}
}
2. 데이터베이스 테이블과 매핑
위 User 엔티티 클래스는 다음과 같은 데이터베이스 테이블에 매핑됩니다.
CREATE TABLE users (
id BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
name VARCHAR(255),
email VARCHAR(255)
)
@Entity
이 클래스가 데이터베이스의 엔티티임을 나타냅니다.
이 클래스는 데이터베이스의 테이블과 매핑이됩니다.
@Id
이 필드가 엔티티의 고유한 식별자인 Primary Key 임을 나타냅니다.
@GeneratedValue
데이터베이스에서 자동으로 생성되는 값임을 지정합니다.
GenerationType.IDENTITY는 데이터베이스에서 자동으로 증가하는 ID 값을 사용합니다.
3. 엔티티의 구성 요소.
1. 식별자(Primary Key)
엔티티는 고유한 식별자를 통해 구분됩니다.
예를 들어, User 엔티티의 id 필드는 데이터베이스의 Primary Key에 해당하며, 이를 통해 각 사용자를 고유하게 구분할 수 있습니다.
2. 속성(Attributes)
엔티티는 여러 속성을 가집니다.
속성은 엔티티의 필드로 정의되며, 데이터베이스 테이블의 컬럼에 대응됩니다.
예를 들어 User 엔티티의 name 과 email 필드는 사용자 이름과 이메일을 나타내는 속성입니다.
3. 연관관계(Relationships)
엔티티 간에는 연관 관계가 존재할 수 있습니다.
예를 들어, User 와 Order라는 두 엔티티가 있을 때, 하나의 사용자가 여러 개의 주문을 가질 수 있습니다.
이러한 관계는 JPA에서 @OneToMany, @ManyToOne, @OneToOne, @ManyToMany 등의 애너테이션으로 정의됩니다.
예를 들어, 사용자와 주문의 관계는 다음과 같이 정의될 수 있습니다.
@OneToMany(mappedBy = "user")
private List<Order> ordersl
4. 상태 및 동작.
엔티티는 데이터베이스의 상태를 반영하며, 비즈니스 로직을 처리하는 데 사용될 수 있습니다.
예를 들어, User 엔티티가 사용자에 대한 상태(활성화 여부 등)를 관리하고, 특정 상태에 따른 로직을 처리할 수 있습니다.
4. 엔티티와 DTO의 차이점.
엔티티(Entity)
엔티티는 데이터베이스 테이블과 매핑된 객체로, 데이터베이스와의 상호작용(저장, 조회, 업데이트 등)에 사용됩니다.
보통 데이터베이스의 필드와 1:1로 매핑되며, 비즈니스 로직을 포함하기도 합니다.
DTO(Data Transfer Object)
DTO는 주로 계층 간 데이터 전송을 위한 객체로, 데이터베이스와의 직접적인 연관이 없습니다.
DTO는 전송에 필요한 필드만 포함하고, 엔티티와는 별도의 구조를 가질 수 있습니다.
이는 주로 클라이언트와 서버 간의 데이터를 주고받기 위해 사용됩니다.
예를 들어, 클라이언트로부터 사용자를 생성하는 요청을 받을 때 DTO를 사용하여 필요한 데이터만 받아오고, 이를 엔티티로 변환하여 데이터베이스에 저장할 수 있습니다.
5. 엔티티의 역할.
1. 데이터베이스와의 상호작용.
엔티티는 데이터베이스와의 상호작용을 위한 매핑 객체로, 애플리케이션이 데이터베이스에서 데이터를 저장, 수정, 삭제, 조회할 수 있도록 합니다.
2. 비즈니스 로직 포함.
엔티티는 단순한 데이터 구조뿐만 아니라, 비즈니스 로직을 포함할 수 있습니다.
예를 들어, User 엔티티는 이메일 형식을 검증하거나 특정 조건에 따라 사용자를 활성화 또는 비활성화하는 로직을 포함할 수 있습니다.
3. 영속성 컨텍스트에서 관리.
엔티티는 JPA와 같은 ORM(Object-Relational Mapping) 프레임워크에서 영속성 컨텍스트에 의해 관리됩니다.
즉, 엔티티의 상태는 트랜잭션 동안 영속성 컨텍스트에 의해 추적되며, 트랜잭션이 완료될 때 해당 상태는 자동으로 데이터베이스에 반영됩니다.
6. 엔티티와 ORM(Object-Relational Mapping)
엔티티는 ORM에서 중요한 역할을 합니다.
ORM은 객체 지향 프로그래밍 언어에서 사용하는 객체와 관계형 데이터베이스의 데이터를 매핑해주는 기술입니다.
즉, 엔티티는 ORM에 의해 자동으로 데이터베이스 테이블과 매핑되고, 데이터베이스와의 상호작용을 객체 지향적으로 처리할 수 있도록 도와줍니다.
Sping Data JPA나 Hibernate 같은 ORM 프레임워크를 사용하면, 엔티티를 통해 SQL 쿼리를 작성할 필요 없이 데이터베이스와 상호작용할 수 있습니다.
7. 요약.
엔티티(Entity) 는 애플리케이션의 중요한 비즈니스 객체로, 데이터베이스의 테이블과 매핑되며 데이터를 관리하는 역할을 합니다.
엔티티는 고유한 식별자(Primary Key) 를 통해 데이터베이스에서 유일하게 구분되며, 속성과 연관관계를 가집니다.
엔티티는 비즈니스 로직을 포함할 수 있으며, 데이터베이스와의 상호작용을 객체 지향적으로 처리하기 위한 핵심 요소입니다.
ORM 프레임워크를 통해 엔티티는 데이터베이스와 매핑되며, 이를 통해 SQL 쿼리 없이도 데이터를 쉽게 관리 할 수 있습니다.
5️⃣ 비즈니스 로직과 비즈니스 규칙의 차이점.
비즈니스 로직과 비즈니스 규칙은 소프트웨어 개발에서 자주 사용되는 용어이며, 둘 다 애플리케이션의 핵심적인 기능을 정의하지만, 서로 다른 개념입니다.
이 둘의 차이점을 명확히 이해하면 소프트웨어 설계를 더욱 체계적으로 할 수 있습니다.
1. 비즈니스 로직(Business Logic)
비즈니스 로직은 애플리케이션이 어떻게 동작해야 하는지를 정의하는 구현 세부 사항입니다.
비즈니스 로직은 주로 데이터 처리를 포함한 구체적인 작업들을 말하며, 애플리케이션의 기능을 실행하는데 필요한 논리입니다.
예시
사용자로부터 입력을 받아 처리하고, 그 결과를 저장하거나 반환하는 작업.
계좌 이체 기능에서, 특정 계좌에서 돈을 빼고, 다른 계좌에 돈을 넣는 과정에서 수행되는 구체적인 계산과 데이터베이스 업데이트.
재고 관리 시스템에서 제품이 출고되면 재고 수량을 줄이고, 재고가 부족할 경우 경고를 보내는 로직.
특징.
프로세스 중심 : 비즈니스 로직은 시스템 내에서 처리되는 전체 비즈니스 프로세스를 구현합니다.
구현 세부사항 : 어떻게 데이터를 처리하고, 어떤 순서로 작업이 진행되어야 하는지 등 구체적인 방법을 정의합니다.
예시 코드(계좌 이체)
public void transfer(Account fromAccount, Account toAccount, BigDecimal amount) {
if (fromAccount.getBalnce().compareTo(amount) < 0) {
throw new InsufficientFundsException("잔액이 부족합니다.");
}
fromAccount.debit(amount);
toAccount.credit(amount);
accountRepository(fromAccount);
accountRepository(toAccount);
}
위 코드에서는 계좌 간의 금액 이체를 처리하는 비즈니스 로직이 구현되어 있습니다.
이 로직은 구체적인 프로세스(잔액 확인, 계좌 차감 및 입금, 데이터 저장)를 다룹니다.
2. 비즈니스 규칙(Business Rule)
비즈니스 규칙은 비즈니스 로직에서 지켜야 할 규칙이나 제약을 의미합니다.
즉, 무엇을 해야 하고 무엇을 하지 말아야 하는지를 정의하는 비즈니스적 요구 사항입니다.
비즈니스 규칙은 회사의 운영 정책, 법적 규제, 계약 조건, 업계 표준 등에서 도출된 규정들로, 애플리케이션의 도메인(업무)에서 어떤 작업이 허용되고 금지되는지 결정합니다.
예시.
계좌 이체 시 잔고가 부족하면 이체가 불가능합니다.
특정 시간대에만 주문을 받을 수 있습니다.
18세 미만은 성인용 제품을 구매할 수 없습니다.
특징.
정책 중심
비즈니스 규칙은 특정 비즈니스 상황에서 허용되는 동작과 금지되는 동작을 정의합니다.
비즈니스 요구 사항
비즈니스 규칙은 도메인 전문가나 비즈니스 팀이 결정하며, 시스템 설계자가 아닌 비즈니스 자체에서 도출된 요구 사항입니다.
독립적
비즈니스 규칙은 비즈니스 로직과는 독립적으로 존재할 수 있으며, 기술적인 구현 방법과는 관계없이 정의됩니다.
예시 코드(잔액 부족 확인)
public class Account {
public boolean hasSufficientFunds(BigDecimal amount) {
return this.balance.compareTo(amount) >= 0;
}
}
이 코드에서는 비즈니스 규칙인 “잔액이 부족하면 이체를 할 수 없다”는 규칙을 구현한 메서드를 정의했습니다.
비즈니스 로직에서 이 규칙을 호출하여 실제로 잔액이 부족한지 확인하고, 필요한 조치를 취합니다.
3. 차이점 요약.
구분
비즈니스 로직(Business Logic)
비즈니스 규칙(Business Rule)
정의
애플리케이션이 어떻게 동작해야 하는지에 대한 구현.
시스템이 지켜야 할 비즈니스적 제약과 요구 사항.
포커스
기능과 프로세스의 실행 방식.
비즈니스 요구사항을 준수하기 위한 규정 및 제약.
주체
주로 개발자나 시스템 설계자가 구현.
도메인 전문가나 비즈니스 담당자에 의해 정의.
예시
데이터 저장, 계산 처리, 트랜잭션 관리 등
나이 제한, 거래 가능 시간, 신용 한도 초과 등
기술적 관점
기술적, 구현적 측면에서 다름.
기술 구현과 독립적, 비즈니스적 규칙을 나타냄.
영향
애플리케이션 동작을 정의.
동작을 제약하거나 허용함.
4. 비즈니스 로직과 비즈니스 규칙의 관계.
비즈니스 규칙은 비즈니스 로직을 통해 실현됩니다.
즉, 비즈니스 로직이 수행될 때 비즈니스 규칙이 적용되어야 합니다.
비즈니스 로직은 시스템의 동작 방식을 정의하며, 비즈니스 규칙은 해당 로직이 동작할 때 지켜야 하는 제약과 조건을 결정합니다.
비즈니스 규칙은 고정된 정책이나 규정이지만, 비즈니스 로직은 이를 적용하여 다양한 프로세스를 실행하는 구체적인 방법입니다.
비즈니스 로직과 규칙의 예시
비즈니스 규칙 : 계좌 잔액이 부족하면 인출할 수 없다
비즈니스 로작 : 계좌 인출 과정에서 잔액 확인, 금액 인출, 기록 저장 등의 구체적인 절차를 처리.
5. 요약.
비즈니스 로직은 애플리케이션에서 어떻게 처리할지를 다루는 구체적인 작업이며, 시스템의 기능을 정의합니다.
비즈니스 규칙은 비즈니스 운영에서 지켜야 할 규정과 제약을 의미하며, 비즈니스의 요구 사항을 시스템에 반영하기 위한 규칙입니다.
비즈니스 로직은 비즈니스 규칙을 준수하면서 시스템이 어떻게 동작해야 하는지를 구현하는 방식으로, 둘은 상호 보완적인 관계를 가집니다.
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💾 [CS] MVP 패턴.
💾 [CS] MVP 패턴.
1️⃣ MVP 패턴.
MVP 패턴은 MVC 패턴으로부터 파생되었으며 MVC에서 C에 해당하는 컨트롤러가 프레젠터(Presenter)로 교체된 패턴입니다.
뷰와 프레젠터는 일대일 관계이기 때문에 MVC 패턴보다 더 강한 결합을 지닌 디자인 패턴이라고 볼 수 있습니다.
2️⃣ 자바에서의 MVP 패턴.
자바에서의 MVP 패턴은 주로, 데스크탑 애플리케이션(JavaFX, Swing) 또는 안드로이드 애플리케이션을 개발할 때 많이 사용됩니다.
자바에서는 주로 MVC 패턴이 많이 사용되지만, MVP 패턴은 UI와 비즈니스 로직을 더욱 명확하게 분리할 수 있기 때문에 상황에 따라 더 적합할 수 있습니다.
3️⃣ MVP 패턴의 구조.
MVP는 Model-View-Presenter의 약자로, 아래와 같은 세 가지 주요 구성 요소로 나뉩니다.
1. Model(모델)
애플리케이션의 데이터와 비즈니스 로직을 처리합니다.
데이터베이스와 상호작용하고 데이터를 가공하는 역할을 담당합니다.
예: 데이터베이스 접근, API 호출, 데이터 가공.
2. View(뷰)
사용자 인터페이스(UI)를 담당하며, 사용자가 보는 화면을 표시하고 입력을 받습니다.
View는 Presenter에 의존하여 데이터를 요청하고, 그 데이터를 표시하는 역할을 합니다.
예: 자바의 JPanel, JFrame(Swing) 또는 Activity, Fragment(안드로이드)
3. Presenter(프레젠터)
View와 Model간의 중재자 역할을 하며, 뷰에서 발생한 사용자 상호작용을 처리하고, 필요한 데이터를 모델에서 가져와 뷰에 전달합니다.
비즈니스 로직을 처리하며, View와 Model을 직접 연결하지 않고 독립적으로 관리합니다.
Presenter는 View 인터페이스를 통해 View와 통신하고, 테스트 가능한 구조를 만듭니다.
4️⃣ 백엔드를 Java로 구현시 MVP 패턴이 사용되나요?
일반적으로 MVP패턴(Model-View-Presenter) 은 주로 프론트엔드 또는 UI 중심 애플리케이션에서 사용됩니다.
MVP 패턴은 사용자 인터페이스와 비즈니스 로직을 분리하는 데 중점을 두기 때문에, 데스크탑 애플리케이션(JavaFX, Swing)이나 모바일 애플리케이션(안드로이드)에서 많이 사용됩니다.
따라서 백엔드 애픝리케이션을 Java로 구현할 때는 MVP 패턴이 거의 사용되지 않으며, 그 대신 다른 디자인 패턴이 주로 사용됩니다.
1. MVP 패턴의 목적.
MVP 패턴은 기본적으로 사용자 인터페이스(UI)를 중심으로 View와 비즈니스 로직(Presenter) 을 분리하는 데 목적이 있습니다.
하지만 백엔드 애플리케이션은 사용자 인터페이스가 아닌 서버 측 비즈니스 로직, 데이터 처리, API 제공 등을 다루기 때문에, UI 요소가 존재하지 않습니다.
따라서 View 라는 개념이 백엔드에 적합하지 않습니다.
2. 백엔드에서는 MVC 패턴이 더 적합.
Java 기반 백엔트 개발에서는 MVC(Model-View-Controller) 패턴 이나 서비스 계층 패턴 과 같은 구조가 더 일반적입니다.
특히, Spring Framework 같은 인기 있는 백엔드 프레임워크에서는 MVC 패턴이 기본적으로 사용됩니다.
백엔드에서 컨트롤러(Controller) 가 클라이언트의 요청을 처리하고, 모델(Model) 이 데이터 처리와 비즈니스 로직을 담당하며, 뷰(View) 는 API 응답(JSON, XML 등)을 생성하는 역할을 합니다.
백엔드에서 자주 사용되는 디자인 패턴.
1. MVC 패턴(Model-View-Controller)
서버 요청을 처리하고, 데이터베이스와 상호작용하며, API 응답을 생성하는 데 사용됩니다.
2. 서비스 계층 패턴
비즈니스 로직을 서비스 계층으로 분리하여 재사용성과 유지보수성을 높이는 패턴입니다.
3. Repository 패턴
데이터베이스 액세스 로직을 추상화하여, 비즈니스 로직과 데이터 액세스를 분리합니다.
4. Command 패턴
사용자의 요청이나 명령을 객체로 변환하여 처리하는 방식으로, 여러 요청을 관리하는데 유리합니다.
5. Observer 패턴
상태 변화를 여러 객체가 구독하고 반응하는 패턴으로, 이벤트 기반 시스템에 자주 사용됩니다.
3. 백엔드에서 사용하는 디자인 패턴의 예시.
1. Spring MVC 패턴
Spring에서는 Controller가 HTTP 요청을 받고, Service에서 비즈니스 로직을 처리한 뒤, Model을 사용하여 데이터를 전달하고 View를 반환하는 전형적인 MVC 패턴을 사용합니다.
여기서 View는 HTML 또는 JSON, XML과 같은 응답 포맷을 의미합니다.
@Controller
public class UserController {
@Autowired
private UserService userService;
@GetMapping("/users/{id}")
public ResponseEntity<User> getUser(@PathVariable Long id) {
User user = userService.findUserById(id);
return new ResponseEntity<>(user, HttpStatus.OK);
}
}
Controller 는 클라이언트 요청을 처리하고, 데이터를 가공한 후 응답합니다.
Service 는 비즈니스 로직을 처리하는 중간 계층 역할을 합니다.
Repository 는 데이터베이스와 상호작용하는 부분입니다.
2. 서비스 계층 패턴
서비스 계층을 사용하면 컨트롤러가 직접 비즈니스 로직을 다루지 않고, 서비스 클래스가 이를 처리합니다.
이로 인해 코드가 더 구조적으로 관리되고 테스트 가능성이 높아집니다.
```java
@Service
public class UserService {
@Autowired
private UserRepository userRepository;
public User findUserById(Long id) {
return userRepository.findById(id).orElseThrow(() -> new UserNotFoundException(id));
}
}
```
3. Repository 패턴
데이터베이스 관련 로직을 별도의 Repository 인터페이스로 분리하여 데이터 엑세스를 쉽게 관리하고 추상화할 수 있습니다.
@Repository
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {
// 데이터베이스 접근 로직을 추상화
}
4. MVP 패턴이 백엔드에서 적합하지 않은 이유.
View에 대한 의존성.
MVP 패턴의 핵심 요소는 View 이며, 백엔드에는 UI를 다루지 않기 때문에 View의 역할이 존재하지 않습니다.
백엔드는 사용자 인터페이스를 렌더링하거나 다루지 않고, 데이터를 처리하고 클라이언트는 응답을 반환하는 역할을 합니다.
분리된 로직.
백엔드는 클라이언트와 데이터를 주고받으며, 이 과정에서 비즈니스 로직, 데이터 엑세스, API 응답 생성 등과 같은 복잡한 처리가 이루어 집니다.
이러한 작업을 관리하는 데는 MVC 패턴 이나 레이어드 아키텍처 가 더 적합합니다.
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💾 [CS] MVC 패턴.
💾 [CS] MVC 패턴.
1️⃣ MVC 패턴.
MVC 패턴은 모델(Model), 뷰(View), 컨트롤러(Controller)로 이루어진 디자인 패턴입니다.
애플리케이션의 구성 요소를 세 가지 역할로 구분하여 개발 프로세스에서 각각의 구성 요소에만 집중해서 개발할 수 있습니다.
재사용성과 확장성이 용이하다는 장점이 있고, 애플리케이션이 복잡해질수록 모델과 뷰의 관계가 복잡해지는 단점이 있습니다.
Model(모델)
모델(model)은 애플리케이션의 데이터인 데이터베이스, 상수, 변수 등을 뜻합니다.
예를 들어 사각형 모양의 박스 안에 글자가 들어 있다면 그 사각형 모양의 박스 위치 정보, 글자 내용, 글자 위치, 글자 포맷(utf-8 등)에 관한 정보를 모두 가지고 있어야 합니다.
뷰에서 데이터를 생성하거나 수정하면 컨트롤러를 통해 모델을 생성하거나 갱신합니다.
View(뷰)
뷰(View)는 Inputbox, checkbox, textarea 등 사용자 인터페이스 요소를 나타냅니다.
즉, 모델을 기반으로 사용자가 볼 수 있는 화면을 뜻합니다.
모델이 가지고 있는 정보를 따로 저장하지 않아야 하며 단순히 사각형 모양 등 화면에 표시하는 정보만 가지고 있어야 합니다.
또한, 변경이 일어나면 컨트롤러에 이를 전달해야 합니다.
Controller(컨트롤러)
컨트롤러(Controller)는 하나 이상의 모델과 하나 이상의 뷰를 잇는 다리 역할을 하며 이벤트 등 메인 로직을 담당합니다.
또한, 모델과 뷰의 생명주기도 관리하며, 모델이나 뷰의 변경 통지를 받으면 이를 해석하여 각각의 구성 요소에 해당 내용에 대해 알려줍니다.
2️⃣ MVC 패턴의 예 리액트.
MVC 패턴을 이용한 대표적인 프레임워크로는 자바 플랫폼을 위한 오픈 소스 애플리케이션 프레임워크인 스프링(Spring)이 있습니다.
Spring의 WEB MVC는 웹 서비스를 구축하는 데 편리한 기능들을 많이 제공합니다.
예를 들어 @RequestParam, @RequestHaader, @PathVariable 등의 애너테이션을 기반으로 사용자의 요청 값들을 쉽게 분석할 수 있으며 사용자의 어떠한 요청이 유효한 요청인지 쉽게 거를 수 있습니다.
예를 들어 숫자를 입력해야 하는데 문자를 입력하는 사례 같은 것 말이죠.
또한 재사용 가능한 코드, 테스트, 쉽게 리디렉션할 수 있게 하는 등의 장점이 있습니다.
3️⃣ 자바에서의 MVC 패턴.
자바에서의 MVC 패턴(Model-View-Contorller) 은 웹 애플리케이션 개발에서 널리 사용되는 소프트웨어 디자인 패턴입니다.
이 패턴은 애플리케이션을 모델(Model), 뷰(View), 컨트롤러(Controller)로 분리하여 코드의 유지보수성과 확장성을 높이는 구조를 제공합니다.
MVC 패턴의 구성 요소.
1. Model(모델)
역할 : 애플리케이션의 데이터와 비즈니스 로직 을 처리합니다.
기능 :
데이터베이스와의 상호작용.
데이터 저장, 수정, 삭제와 같은 비즈니스 로직 처리.
데이터를 가공하여 제공.
예 : 데이터베이스 엔티티, DAO, 서비스 클래스.
예시 코드 :
public class User {
private String username;
private String email;
// Getter and Setter
}
2. View(뷰)
역할 : 사용자가 보는 UI(사용자 인터페이스) 를 담당합니다. 모델로부터 데이터를 받아와서 사용자에게 보여줍니다.
기능 :
HTML, JSP, Thymeleaf 같은 템플릿 엔진을 사용하여 사용자에게 데이터를 렌더링
데이터 입력, 출력 및 이벤트 처리.
예 : JSP, Thymeleaf, HTML 파일.
예시코드(Thymeleaf)
```java
User List
#### 3. Controller(컨트롤러)
- **역할 :** 사용자의 요청을 처리하고, 필요한 데이터를 모델에서 가져와서 뷰에 전달하는 역할을 합니다.
- **기능 :**
- 사용자 입력을 받고, 이를 처리할 적절한 로직(모델)으로 전달
- 모델로부터 데이터를 받아서 적절한 뷰로 반환.
- HTTP 요청을 처리하고, 결과를 뷰에 반영.
- **예 :** Spring MVC의 `@Controller` 클래스.
- **예시코드 (Spring Boot)**
```java
@Controller
public class UserController {
@Autowired
private UserService userService;
@GetMapping("/users")
public String listUsers(Model model) {
List<User> users = userService.getAllUsers();
model.addAttribute("users", users);
return "userList"; // userList.html로 반환
}
}
MVC 패턴의 흐름.
1. 사용자의 요청
사용자가 브라우저에서 URL을 입력하거나 버튼을 클릭하는 등의 동작을 통해 컨트롤러로 요청이 전달됩니다.
2. 컨트롤러의 처리
컨트롤러는 사용자의 요청을 받고, 비즈니스 로직이 필요한 경우 모델을 호출하여 데이터를 처리하거나 가져옵니다.
3. 모델의 처리
모델은 데이터베이스와 상호작용하여 데이터를 읽고, 수정하거나 추가/삭제한 후, 컨트롤러로 결과를 반환합니다.
4. 뷰에 데이터 전달
컨트롤러는 모델에서 받은 데이터를 뷰로 전달하고, 해당 뷰가 사용자에게 보여지도록 응답을 생성합니다.
5. 결과 반환
최종적으로 사용자는 브라우저에서 컨트롤러가 처리한 결과를 볼 수 있습니다.
자바에서 MVC 패턴을 사용하는 예.
자바에서는 Spring MVC 프레임워크를 사용하요 MVC 패턴을 구현하는 것이 일반적입니다.
Spring MVC는 컨트롤러, 모델, 뷰의 역할을 분리하여 웹 애플리케이션을 개발할 수 있게 해줍니다.
Spring MVC의 기본 흐름.
1. DispatcherServler
모든 요청은 먼저 DispatcherServlet으로 전달됩니다.
이것은 Front Controller로서, 요청을 적절한 컨트롤러로 라우팅합니다.
2. Controller
DispatcherServler은 요청을 처리할 적절한 컨트롤러 메서드를 호출합니다.
3. Model
컨트롤러는 필요한 경우 모델과 상호작용하여 데이터를 가져오거나 처리합니다.
4. View
컨트롤러는 모델에서 처리된 데이터를 뷰에 전달합니다.
5. View Resolver
뷰 리졸버(View Resolver)가 HTML, JSP, Thymeleaf 템플릿 등과 같은 뷰를 렌더링하여 클라이언트에게 응답을 보냅니다.
Spring MVC 코드 예시.
1. Controller
@Controller
public class ProductController {
@Autowired
private ProductService productService;
@GetMapping("/products")
public String getAllProducts(Model model) {
List<Product> products = productService.getAllProducts();
model.addAttribute("products", products);
return "productList"; // productList.html로 반환
}
}
2. Model(Service & Entity)
```java
@Service
public class ProductService {
@Autowired
private ProductRepository productRepository;
public List getAllProducts() {
return productRepository.findAll();
}
}
@Entity
public class Product {
@Id
@GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
private Long id;
private String name;
private double price;
// Getter and Setters } ```
3. View(Thymeleaf 템플릿)
```html
<!DOCTYPE html>
Product List
Product List
Product Name -
Price
```
MVC 패턴의 장점.
1. 유지보수성 향상.
비즈니스 로직(Model)과 사용자 인터페이스(View)를 분리함으로써 코드를 쉽게 유지보수할 수 있습니다.
UI를 수정해도 비즈니스 로직에는 영향을 미치지 않습니다.
2. 확장성.
각 부분(Model, View, Controller)을 독립적으로 확장할 수 있어 확장성이 뛰어납니다.
3. 테스트 용이성.
비즈니스 로직과 UI가 분리되어 있어, 각각의 부분을 독립적으로 테스트할 수 있습니다.
4️⃣ 결론.
MVC 패턴은 자바 기반 웹 애플리케이션에서 중요한 디자인 패턴으로, 애플리케이션을 모델, 뷰, 컨트롤러로 분리하여 구조를 명확하게 유지하고 코드의 재사용성을 높이는 데 기여합니다.
Spring MVC는 이를 자바에서 쉽게 구현할 수 있는 대표적인 프레임워크로, 많은 자바 개발자들이 사용하는 방식입니다.
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💾 [CS] 이터레이터 패턴(Iterator pattern)
💾 [CS] 이터레이터 패턴(Iterator pattern).
1️⃣ 이터레이터 패턴(Iterator pattern).
이터레이터 패턴(Iterator pattern)은 이터레이터(Iterator)를 사용하여 컬렉션(collection)의 요소들에 접근하는 디자인 패턴입니다.
이를 통해 순회할 수 있는 여러 가지 자료형의 구조와는 상관없이 이터레이터라는 하나의 인터페이스로 순회가 가능합니다.
2️⃣ 이터레이터(Iterator)
이터레이터(Iterator)는 프로그래밍에서 컬렉션(예: 베열, 리스트, 셋 등) 내의 요소들을 순차적으로 접근할 수 있게 해주는 객체를 말합니다.
이터레이터는 주로 루프를 통해 컬렉션의 요소들을 하나씩 가져와 처리할 때 사용됩니다.
이터레이터의 핵심 기능 두 가지.
1. next() : 이터레이터의 다음 요소를 반환합니다. 다음 요소가 없을 경우 예외를 발생시키거나 특정 값을 반환할 수 있습니다.
2. hasNext() : 다음에 가져올 요소가 있는지 여부를 확인합니다. 다음 요소가 있으면 true를, 없으면 false를 반환합니다.
예시.
자바에서의 이터레이터 사용 예시는 다음과 같습니다.
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String element = iterator.next();
System.out.println(element);
}
}
}
위의 코드에서 list.iterator()를 통해서 리스트의 이터레이터를 얻고, while 루프를 통해 hasNext()로 다음 요소가 있는지 확인하면서 next()를 사용해 각 요소를 하나씩 출력합니다.
이터레이터는 컬렉션의 요소를 순차적으로 탐색할 수 있는 표준화된 방법을 제공하기 때문에, 컬렉션이 무엇이든 상관 없이 동일한 방식으로 접근할 수 있습니다.
또한, 이터레이터를 사용하면 컬렉션 내부 구현에 직접 접근하지 않고도 요소들을 탐색할 수 있기 때문에 컬렉션의 안전한 접근과 수정이 가능합니다.
3️⃣ 자바에서의 이터레이터 패턴.
자바에서 이터레이터 패턴(Iterator Pattern)은 컬렉션 내부 구조를 노출하지 않고도 그 요소들에 순차적으로 접근할 수 있도록 하는 디자인 패턴입니다.
이 패턴은 java.util.Iterator 인터페이스를 통해 자바의 표준 라이브러리에서 널리 사용됩니다.
1. 기본 개념.
이터레이터 패턴은 컬렉션의 내부 구조를 숨기면서 요소들에 접근할 수 있게 해줍니다.
이 패턴은 반복자가 컬렉션 요소들을 순차적으로 탐색할 수 있는 메서드들을 정의합니다.
2. Iterator 인터페이스.
자바의 Iterator 인터페이스는 세 가지 주요 메서드를 가지고 있습니다.
boolean hasNext() : 다음에 읽어올 요소가 있는지 확인합니다. 있으면 true, 없으면 false를 반환합니다.
E next() : 다음 요소를 반환하고, 이터레이터를 다음 위치로 이동시킵니다.
void remove() : 이터레이터가 마지막으로 반환한 요소를 컬렉션에서 제거합니다.(이 메서드는 선택적으로 구현될 수 있습니다.)
3. 사용 예시.
먼저, 컬렉션 클래스(예: ArrayList, HashSet 등)의 이터레이터를 사용하여 요소들을 반복 처리하는 예시를 보겠습니다.
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class IteratorPatternExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Alice");
names.add("Bob");
names.add("Charlie");
Iterator<String> iterator = names.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String name = iterator.next();
System.out.println(name);
}
}
}
4. 커스텀 이터레이터 구현.
자신만의 컬렉션 클래스와 그에 대한 이터레이터를 직접 구현할 수도 있습니다.
예를 들어, 간단한 Book 컬렉션과 그 이터레이터를 구현할 수 있습니다.
import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;
class Book {
private String title;
public Book(String title) {
this.title = title;
}
public String getTitle() {
return title;
}
}
class BookCollection implements Iterable<Book> {
private Book[] books;
private int index = 0;
public BookCollection(int size) {
books = new Book[size];
}
public void addBook(Book book) {
if (index < books.length) {
books[index++] = books;
}
}
@Override
public Iterator<Book> iterator() {
return new BookIterator();
}
private class BookIterator implements Iterator<Book> {
private int currentIndex = 0;
@Override
public boolean hasNext() {
return currentIndex < book.length && books[currentIndex] != null;
}
@Override
public Book next() {
if (!hasNext()) {
throw new NoSuchElementException();
}
return books[currentIntex++];
}
@Override
public void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("Remove not supported");
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
BookCollection bookCollection = new BookCollection(3);
bookCollection.addBook(new Book("The Catcher in th Rye"));
bookCollection.addBook(new Book("To Kill a Mockingbird"));
bookCollection.addBook(new Book("1984"));
for (Book book : bookCollection) {
System.out.println(book.getTitle());
}
}
}
5. 동작 원리.
BookCollection 클래스는 Iterable<Book>을 구현하여 이터레이터 패턴을 따릅니다.
iterator() 메서드는 BookIterator 라는 내부 클래스를 반환하며, 이 클래스는 Iterator<Book>을 구현합니다.
BookIterator는 hasNext(), next(), 그리고 remove() 메서드를 구현하여 컬렉션의 요소들을 반복 처리합니다.
6. 마무리.
이터레이터 패턴은 이처럼 내부 구조를 감추고, 표준화된 방법으로 컬렉션의 요소들을 탐색할 수 있게 해줍니다.
이는 코드의 재사용성과 유지 보수성을 높이는 데 기여합니다.
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💾 [CS] CORS란?
💾 [CS] CORS란?
1️⃣ CORS.
CORS(Cross-Origin Resource Sharing)는 웹 브라우저가 서로 다른 출처(도메인, 프로토콜, 또는 포트)를 가진 리소스 간의 요청을 안전하게 수행할 수 있도록 하는 보안 기능입니다.
CORS(Cross-Origin Resource Sharing)는 웹 페이지가 다른 출처의 리소스를 요청할 때 발생하는 보안 제약을 해결하기 위해 설계되었습니다.
2️⃣ 왜 CORS가 필요한가?
웹 보안 모델에서 동일 출처 정책(Same-Origin Policy)은 보안상의 이유로, 웹 페이지에서 로드된 자바스크립트가 자신이 로드된 출처 외부의 리소스에 접근하는 것을 제한합니다.
즉, 한 웹 페이지에서 로드된 스크립트는 다른 출처의 리소스(예: API 엔드포인트, 이미지 등)에 접근할 수 없습니다.
이 보안 정책은 사이트 간 요청 위조(CSRF)와 같은 공격을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.
하지만, 많은 경우 애플리케이션은 외부 API나 다른 도메인에 있는 리소스에 접근해야 할 필요가 있습니다.
이때, CORS를 사용하여 특정 출처에서 오는 요청을 허용할 수 있습니다.
3️⃣ CORS의 동작 방식.
CORS는 서버가 클라이언트의 요청에 대해 다른 출처에서의 접근을 허용할지 여부를 HTTP 헤더를 통해 명시합니다.
CORS를 구현하는 과정.
1. Preflight Request
브라우저는 실제 요청을 보내기 전에 OPTIONS 메서드를 사용해 서버에 “사전 요청(preflight request)”을 보냅니다.
이 요청은 클라이언트가 보내려고 하는 실제 요청의 메서드와 헤더가 서버에서 허용되는지 확인합니다.
2. 서버 응답
서버는 Access-Control-Allow-Origin 등의 CORS 관련 헤더를 포함한 응답을 반환합니다.
이 응답을 통해 브라우저는 해당 출처의 요청을 허용할지 결정합니다.
3. 실제 요청
서버가 허용한 경우, 브라우저는 실제 요청을 보내고 서버에서 데이터를 받아옵니다.
4️⃣ 주요 CORS 헤더.
Access-Control-Allow-Origin
클라이언트가 접근을 허용받은 출처를 지정합니다.
모든 출처를 허용하려면 *를 사용할 수 있습니다.
Access-Control-Allow-Origin: https://example.com
Access-Control-Allow-Methods
서버가 허용하는 HTTP 메서드(GET, POST, PUT, DELETE 등)를 지정합니다.
Access-Control-Allow-Methods: GET, POST
Access-Control-Allow-Credentials
서버가 클라이언트의 자격 증명(쿠키, 인증 헤더 등)을 포함한 요청을 허용할지 여부를 결정합니다.
값으로는 true 또는 false가 올 수 있습니다.
Access-Control-Allow-Credentials: true
Access-Control-Max-Age
브라우저가 사전 요청의 결과를 캐시할 수 있는 시간을 초 단위로 지정합니다.
Access-Control-Max-Age: 3600
5️⃣ CROS 설정 예시(서버 측)
서버 측에서 CORS를 설정하는 방법은 사용 중인 웹 서버 또는 프레임워크에 따라 다릅니다.
다음은 Java SpringBoot 애플리케이션에서 CORS를 설정하는 예입니다.
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.CorsRegistry;
import org.springframework.web.servlet.config.annotation.WebMvcConfigurer;
@Configuration
public class WebConfig implements WebMvcConfigurer {
@Override
public void addCorsMappings(CorsRegistry registry) {
registry.addMapping("/**")
.allowedOrigins("https://example.com")
.allowedMethods("GET", "POST", "PUT", "DELETE")
.allowedHeaders("*")
.allowedCredentials(true)
.maxAge(3600);
}
}
위 설정은 특정 출처(https://example.com)에서 오는 모든 경로의 요청에 대해 CORS를 허용하고, 특정 HTTP 메서드와 헤더를 사용할 수 있도록 합니다.
6️⃣ 요약.
CORS 는 웹 브라우저가 서로 다른 출처의 리소스에 안전하게 접근할 수 있도록 하기 위한 보안 기능입니다.
CORS 는 서버가 응답 헤더를 통해 특정 출처의 요청을 허용할 수 있도록 하며, 이를 통해 웹 애플리케이션은 외부 API나 리소스에 접근할 수 있습니다.
CORS 를 적절히 설정하면, 보안성을 유지하면서도 다양한 출처에서의 리소스 접근을 허용할 수 있습니다.
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💾 [CS] CDN 서비스란?
💾 [CS] CDN 서비스란?
1️⃣ CDN 서비스.
CDN(Content Delivery Network) 서비스는 전 세계에 분산된 서버 네트워크를 통해 웹 콘텐츠를 사용자에게 신속하고 효율적으로 전달하는 서비스입니다.
CDN은 웹사이트의 성능을 향상시키고, 대규모 트래픽을 효율적으로 관리하며, 전 세계 사용자에게 일관된 사용자 경험을 제공하는 데 중요한 역할을 합니다.
2️⃣ CDN의 주요 기능.
1. 콘텐츠 캐싱(Caching).
CDN은 원본 서버(origin server)로부터 자주 요청되는 콘텐츠(예: 이미지, 동영상, JavaScript, CSS 파일 등)를 캐싱 서버에 저장합니다.
사용자가 콘텐츠를 요청하면, CDN은 지리적으로 가장 가까운 서버에서 캐싱된 콘텐츠를 제공하여 응답 시간을 줄입니다.
2. 분산된 네트워크.
CDN은 전 세계에 분산된 여러 서버(엣지 서버, Edge Servers)로 구성도어 있습니다.
사용자의 요청은 지리적으로 가장 가까운 엣지 서버로 라우팅되며, 이를 통해 데이터 전송 거리를 최소화하고 전송 속도를 향상시킵니다.
3. 로드 밸런싱.
CDN은 여러 서버 간에 트래픽을 분산시켜 서버에 과부하가 걸리는 것을 방지합니다.
이를 통해 안정적인 서비스 제공과 성능 저하를 방지합니다.
4. 보안 강화.
CDN은 DDoS(Distributed Denial of Service) 공격 방어, SSL/TLS 암호화, WAF(Web Application Firewall) 등 다양한 보안 기능을 제공하여 웹사이트를 보호합니다.
5. 고가용성 및 장애 복구
CDN은 서버가 장애를 겪을 경우에도 다른 서버에서 서비스를 제공할 수 있어, 웹사이트의 가용성을 높이고 장애 복구 능력을 향상시킵니다.
3️⃣ CDN 서비스의 장점.
1. 빠른 콘텐츠 제공.
CDN은 사용자와 가장 가까운 서버에서 콘텐츠를 제공하므로, 로딩 속도가 빨라지고 사용자 경험이 향상됩니다.
2. 트래픽 관리.
대규모 트래픽이 발생하는 웹사이트나 이벤트에서도 CDN은 트래픽을 효율적으로 분산시켜 서버 과부하를 방지하고 안정적인 서비스를 유지할 수 있습니다.
3. 전 세계적인 도달 범위.
CDN은 전 세계에 분산된 서버를 통해 다양한 지역의 사용자에게 일관된 성능을 제공합니다.
이는 특히 글로벌 서비스를 제공하는 웹사이트에 중요합니다.
4. 비용 절감.
CDN은 원본 서버로의 요청을 줄여 서버 부하를 줄이고, 데이터 전송 비용을 절감할 수 있습니다.
5. 보안 강화.
CDN은 다양한 보안 기능을 제공하여 웹사이트를 공격으로부터 보호할 수 있습니다.
4️⃣ CDN 서비스의 예시.
Akamai : 가장 오래된 CDN 제공업체 중 하나로, 다양한 콘텐츠 전송 및 보안 솔루션을 제공합니다.
ClouldFlare : CDN과 함께 DDoS 방어, WAF, DNS 관리 등의 기능을 제공하는 인기 있는 서비스입니다.
Amazon CloudFront : AWS의 CDN 서비스로, 다른 AWS 서비스와의 통합이 용이합니다.
Google Clould CDN : Google Cloud Platform에서 제공하는 CDN 서비스로, 글로벌 인프라를 활용해 빠르고 안정적인 콘텐츠 제공을 지원합니다.
Fastly : 실시간 콘텐츠 업데이트와 사용자 지정 가능성이 뛰어난 CDN 서비스입니다.
5️⃣ 요약.
CDN 서비스는 전 세계에 분산된 서버 네트워크를 통해 웹 콘텐츠를 효율적으로 전달하는 서비스로, 웹사이트의 성능을 향상시키고 보안을 강화하며, 대규모 트래픽을 처리하는 데 중요한 역할을 합니다.
이를 통해 사용자 경험을 개선하고, 글로벌 사용자에게 빠르고 안정적인 서비스를 제공할 수 있습니다.
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💾 [CS] 프록시 패턴과 프록시 서버 - 2
💾 [CS] 프록시 패턴과 프록시 서버 - 2
1️⃣ 프록시 패턴(Proxy Pattern).
프록시 패턴(Proxy Pattern)은 객체 지향 프로그래밍에서 사용되는 디자인 패턴 중 하나로, 어떤 객체에 대한 접근을 제어하기 위해 그 객체의 대리인 역할을 하는 별도의 객체(프록시, Proxy)를 제공하는 패턴입니다.
이 패턴을 통해 클라이언트는 원래의 객체 대신 프록시 객체를 통해 간접적으로 원래의 객체에 접근할 수 있습니다.
1️⃣ 프록시 패턴의 주요 목적.
1. 접근 제어 : 클라이언트가 실제 객체에 직접 접근하는 것을 제한하거나 제어할 수 있습니다.
2. 지연 초기화(Lazy Initialization) : 실제 객체의 생성과 초기화를 필요할 때까지 미룰 수 있습니다.
예를 들어, 메모리나 리소스 소모가 큰 객체를 사용하는 경우 성능을 최적화할 수 있습니다.
3. 보호(Protection) : 특정 조건에서만 실제 객체에 접근할 수 있도록 보안을 강화할 수 있습니다.
4. 원격 접근 : 원격 객체에 로컬 객체처럼 접근할 수 있도록 도와줍니다.
2️⃣ 프록시 패턴의 유형.
1. 가상 프록시(Virtual Proxy)
실제 객체의 생성을 지연시켜 성능을 최적화합니다.
예를 들어, 이미지 로딩을 지연시켜 필요할 때만 로드할 수 있습니다.
2. 보호 프록시(Protection Proxy)
접근 권한이 없는 사용자나 클라이언트가 객체에 접근하는 것을 방지합니다.
예를 들어, 특정 사용자만 큭정 기능을 사용할 수 있도록 제한할 수 있습니다.
3. 원격 프록시(Remote Proxy)
원격 서버에 위치한 객체를 로컬에서 사용하는 것처럼 보이도록 합니다.
예를 들어, 분산 시스템에서 원격 메서드를 호출할 때 사용할 수 있습니다.
4. 스마트 참조 프록시(Smart Reference Proxy)
실제 객체에 대한 추가적인 행동을 수행합니다.
예를 들어, 참조 횟수를 기록하거나, 객체에 접근할 때마다 로그를 남길 수 있습니다.
3️⃣ 프록시 패턴의 구조.
프록시 패턴은 다음과 같은 구성 요소로 이루어집니다.
Subject(주제) : 프록시와 실제 객체가 구현하는 인터페이스로, 공통된 메서드를 정의합니다.
RealSubject(실제 주제) : 실제로 작업을 수행하는 객체입니다. 클라이언트가 원래 접근하고자 하는 대상입니다.
Proxy(프록시) : RealSubject에 대한 참조를 가지고 있으며, RealSubject의 메서드를 호출하거나 접근을 제어하는 역할을 합니다.
4️⃣ 예제.
예를 들어, 이미지를 로딩하는 프로그램이 있다고 가정해봅시다.
이미지를 로드하는 작업은 시간이 오래 걸릴 수 있으므로, 이미지가 실제로 필요할 때까지 로딩을 지연시키고 싶습니다.
이때 가상 프록시를 사용할 수 있습니다.
interface Image {
void display();
}
class RealImage implements Image {
private String filename;
public RealImage(String filename) {
this.filename = filename;
loadFromDisk();
}
private void loadFromDisk() {
System.out.println("Loading " + filename);
}
@Override
public void display() {
System.out.println("Displaying " + filename);
}
}
class ProxyImage implements Image {
private RealImage realImage;
private String filename;
public ProxyImage(String filename) {
this.filename = filename;
}
@Override
public void display() {
if (realImage == null) {
realImage = new RealImage(filename);
}
realImage.display();
}
}
public class ProxyPatternExample {
public static void main(String[] args) {
Image image = new ProxyImage("test.jpg");
// 실제로 이미지가 필요할 때만 로드합니다.
image.display(); // Loading test.jpg, Displaying test.jpg
image.display(); // Displaying test.jpg (이미 로드되었으므로 다시 로드하지 않습니다.)
}
}
위 코드에서 ProxyImage는 RealImage에 대한 프록시 역할을 합니다.
ProxyImage를 통해 이미지를 로드할 때, 이미지를 실제로 필요할 때만 로드하도록 지연시킬 수 있습니다.
두 번째 display() 호출에서는 이미 로드된 이미지가 있기 때문에 다시 로드하지 않습니다.
이렇게 프록시 패턴은 클라이언트의 코드 변경 없이 실제 객체의 접근 방식이나 동작을 변경하거나 확장하는 데 유용하게 사용할 수 있습니다.
5️⃣ Java에서의 프록시 패턴.
프록시 패턴(Proxy Pattern)은 Java에서도 매우 자주 사용되는 디자인 패턴 중 하나입니다.
프록시 패턴은 어떤 객체에 대한 접근을 제어하기 위해 그 객체의 대리인 역할을 하는 별도의 객체(프록시 객체)를 제공하는 패턴입니다.
Java에서 프록시 패턴은 다양한 상황에서 사용될 수 있으며, 대표적인 예시는 다음과 같습니다.
1. 가상 프록시(Virtual Proxy)
실제 객체의 생성을 지연시키고, 필요할 때에만 객체를 생성하도록합니다.
예를 들어, 메모리나 리소스가 큰 객체의 생성을 지연시켜 성능을 향상시킬 수 있습니다.
2. 보안 프록시(Protectioon Proxy)
객체에 대한 접근을 제어하여, 특정 사용자나 조건에 따라 접근 권한을 부여하거나 제한할 수 있습니다.
예를 들어, 사용자 인증이 필요한 시스템에서 특정 서비스나 자원에 접근할 때 사용됩니다.
3. 원격 프록시(Remote Proxy)
원격 서버에 위치한 객체를 로컬에서 사용하는 것처럼 보이도록 하는 패턴입니다.
Java RMI(Remote Method Invocation)가 대표적인 예입니다.
4. 캐싱 프록시(Caching Proxy)
반복적으로 호출되는 메서드나 객체의 결과를 캐싱하여 성능을 최적화합니다.
6️⃣ Java에서 프록시 패턴을 구현하는 방법.
프록시 클래스를 직접 구현
인터페이스를 구현하는 프록시 클래스를 생성하여, 실제 객체에 대한 접근을 제어합니다.
Java Dynamic Proxy
Java의 java.lang.reflect.Proxy 클래스를 이용하여 런타임에 동적으로 프록시 객체를 생성할 수 있습니다.
이 방법은 인터페이스 기반의 프록시 생성에 유용합니다.
CGLIB
인터페이스가 없는 클래스에 대해서도 프록시를 생성할 수 있도록 지원하는 라이브러리입니다.
Spring 프레임워크에서는 주로 AOP(Aspect-Oriented Programming) 기능을 구현할 때 CGLIB을 활용합니다.
프록시 패턴은 특히 Spring 프레임워크에서 AOP를 구현하거나, 트랜잭션 관리와 같은 크로스컷팅(Cross-cutting) 관심사를 처리할 때 널리 사용됩니다.
2️⃣ 프록시 서버(Proxy Server).
프록시 서버(Proxy Server)는 컴퓨터 네트워크에서 클라이언트와 서버 간의 중계자 역할을 하는 서버입니다.
프록시 서버는 클라이언트가 요청한 리소스(웹페이지, 파일 등)를 대신 받아서 클라이언트에게 전달하거나, 클라이언트의 요청을 다른 서버로 전달합니다.
이를 통해 여러 가지 중요한 기능을 수행할 수 있습니다.
1️⃣ 프록시 서버의 주요 기능.
1. 익명성 제공 : 클라이언트의 IP 주소를 숨기고, 대신 프록시 서버의 IP 주소로 서버에 접근합니다. 이를 통해 클라이언트는 익명성을 유지할 수 있으며, 서버는 클라이언트의 실제 IP 주소를 알지 못합니다.
2. 보안 강화 : 프록시 서버는 클라이언트와 서버 간의 트래픽을 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 이를 통해 불필요한 요청을 차단하거나, 특정 웹사이트 접근을 제한할 수 있습니다. 또한, 악성 트래픽을 필터링하여 네트워크 보안을 강화할 수 있습니다.
3. 캐싱(Caching) : 프록시 서버는 자주 요청되는 리소스를 캐싱하여 서버의 부하를 줄이고, 클라이언트의 요청에 빠르게 응답할 수 있습니다. 예를 들어, 동일한 웹페이지가 여러 번 요청되는 경우, 프록시 서버는 이 페이지를 캐시에 저장해 두고, 이후 요청에 대해 캐시에서 직접 응답합니다.
4. 콘텐츠 필터링 : 프록시 서버는 특정 콘텐츠에 대한 접근을 제한하거나 차단할 수 있습니다. 이는 학교, 기업 또는 가정에서 특정 웹사이트나 콘텐츠에 대한 접근을 제어하는 데 유용합니다.
5. 로드 밸런싱 : 프록시 서버는 여러 서버에 걸쳐 트래픽을 분산시켜 로드 밸런싱을 할 수 있습니다. 이를 통해 서버의 부하를 균등하게 나누고, 시스템의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
6. 데이터 압축 : 프록시 서버는 클라이언트와 서버 간에 주고받는 데이터를 압축하여 네트워크 트래픽을 줄이고, 응답 속도를 향상시킬 수 있습니다.
2️⃣ 프록시 서버의 유형.
1. 정방향 프록시(Forward Proxy)
클라이언트와 서버 사이에서 클라이언트의 요청을 대신 서버로 전달합니다.
주로 클라이언트가 프록시 서버를 통해 외부 네트워크에 접근할 때 사용됩니다.
예를 들어, 웹 브라우저 설정에서 프록시 서버를 저장하면, 모든 웹 트래픽이 이 프록시 서버를 통해 전달됩니다.
2. 리버스 프록시(Reverse Proxy)
서버와 클라이언트 사이에서 서버를 대신하여 클라이언트의 요청을 처리합니다.
주로 웹 서버 앞단에 위치하여 서버의 부하를 줄이고, 보안을 강화하며, 로드 밸런싱을 수행합니다.
리버스 프록시는 클라이언트가 실제 서버의 위치를 알지 못하게 하여 보안을 강화할 수 있습니다.
3. 웹 프록시(Web Proxy)
웹 브라우저를 통해 특정 웹사이트에 접근할 때 사용하는 프록시 서버입니다.
사용자는 웹 프록시 사이트를 통해 차단된 웹사이트에 접근하거나, 익명으로 웹을 탐색할 수 있습니다.
4. 트랜스페어런트 프록시(Transparent Proxy)
클라이언트가 프록시 서버를 사용하고 있다는 사실을 모르게 하면서 트래픽을 중계하는 프록시 서버입니다.
주로 ISP(인터넷 서비스 제공자)나 기업 네트워크에서 트레픽을 모니터링하거나 필터링하는 데 사용됩니다.
3️⃣ 프록시 서버의 예.
회사 네트워크에서의 프록시 서버
회사는 직원들이 인터넷에 접근할 때 프록시 서버를 통해 접근하도록 설정할 수 있습니다.
이 프록시 서버는 직원들이 어떤 웹사이트에 접근하는지 모니터링하고, 필요에 따라 특정 사이트에 대한 접근을 차단할 수 있습니다.
공공 Wi-Fi의 프록시 서버
공공 Wi-Fi 네트워크는 프록시 서버를 통해 사용자 트래픽을 모니터링하고, 보안을 강화할 수 있습니다.
이를 통해 악성 사이트에 대한 접근을 차단하거나, 네트워크를 통해 전송되는 데이터를 암호화할 수 있습니다.
프록시 서버는 네트워크의 성능, 보안, 그리고 사용자 경험을 개선하기 위한 강력한 도구로 사용됩니다.
4️⃣ Java에서의 프록시 서버(Proxy Server) 사용 사례.
프록시 서버는 네트워크 환경에서 클라이턴트와 서버 간의 중계자 역할을 하는 서버입니다.
Java에서는 다양한 상황에서 프록시 서버를 사용할 수 있으며, 그 활용 방법도 매우 다양합니다.
1. HTTP/HTTPS 프록시
Java 애플리케이션이 외부 네트워크에 요청을 보내야 할 때, 프록시 서버를 통해 트래픽을 중계할 수 있습니다.
이를 통해 보안, 로깅, 캐싱, IP 마스킹 등을 수행할 수 있습니다.
System.setProperty("http.proxyHost", "proxy.example.com");
System.setProperty("http.proxyPort", "8080");
System.setProperty("https.proxyHost", "proxy.example.com");
System.setProperty("https.proxyPort", "8080");
위와 같이 시스템 프로퍼티를 설정하여 Java 애플리케이션이 HTTP 및 HTTPS 요청을 보낼 때 프록시 서버를 사용하도록 할 수 있습니다.
2. SOCKS 프록시
Java에서는 SOCKS 프록시를 사용하여 TCP/IP 기반의 모든 연결을 프록시 서버를 통해 중계할 수 있습니다.
SOCKS 프록시는 HTTP/HTTPS 프록시보다 더 일반적인 트래픽을 처리할 수 있습니다.
System.setProperty("socksProxyHost", "proxy.example.com");
System.setProperty("socksProxyPort", "1080");
이렇게 설정하면 Java 애플리케이션이 TCP/IP 연결을 시도할 때 SOCKS 프록시 서버를 통해 연결을 시도합니다.
3. RMI(Remote Method Invocation) 프록시
Java RMI는 분산 애플리케이션을 구현하기 위해 원격 메서드 호출을 가능하게 하는 기술입니다.
RMI에서 프록시를 사용하여 클라이언트가 원격 객체에 접근할 때 로컬 객체처럼 접근할 수 있도록 합니다.
4. Spring Clould Gateway
마이크로서비스 아키텍처에서 Java로 개발된 서비스들을 연결하고 API 게이트웨이 역할을 수행하는 데 Spring Clould Gateway와 같은 프록시 서버 역할을 하는 프레임워크를 사용할 수 있습니다.
이는 마이크로서비스 간의 통신을 관리하고, 보안, 로깅, 인증/인가를 담당하는 데 사용됩니다.
5. Reverse Proxy
Java 웹 애플리케이션 서버는 리버스 프록시 서버 뒤에서 실행될 수 있습니다.
예를 들어, Nginx나 Apache HTTP Server를 프록시로 설정하여 클라이언트의 요청을 Java 웹 애플리케이션으로 전달할 수 있습니다.
5️⃣ 프록시 서버 사용의 장점.
보안 강화
클라이언트와 서버 사이의 트래픽을 모니터링하고, 특정 요청을 차단하거나 허용할 수 있습니다.
캐싱
프록시 서버는 자주 요청되는 데이터를 캐시하여 서버 부하를 줄이고 응답 속도를 향상시킬 수 있습니다.
트래픽 관리
프록시 서버는 네트워크 트래픽을 관리하고, 로드 밸런싱과 같은 기능을 통해 시스템의 성능을 최적화할 수 있습니다.
IP 마스킹
클라이언트의 IP 주소를 숨기고, 프록시 서버의 IP 주소를 대신 사용할 수 있습니다.
Java 애플리케이션에서 프록시 서버를 사용하는 것은 네트워크 환경을 제어하고 보안을 강화하며 성능을 최적화하는데 매우 유용합니다.
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💾 [CS] 프록시 패턴과 프록시 서버
💾 [CS] 프록시 패턴과 프록시 서버
1️⃣ 프록시 패턴
프록시 패턴(proxy pattern)은 대상 객체(subject)에 접근하기 전 그 접근에 대한 흐름을 가로채 해당 접근을 필터링하거나 수정하는 등의 역할을 하는 계층에 있는 디자인 패턴입니다.
이를 통해 객체의 속성, 변환 등을 보완하며 보안, 데이터 검증, 캐싱, 로깅에 사용합니다.
이는 앞서 설명한 프록시 객체로 쓰이기도 하지만 프록시 서버로도 활용됩니다.
용어: 프록시 서버에서의 캐싱
캐시 안에 정보를 담아두고, 캐시 안에 있는 정보를 요구하는 요청에 대해 다시 저 멀리 있는 원격 서버에 요청하지 않고 캐시 안에 있는 데이터를 활용하는 것을 말합니다.
이를 통해 불필요하게 외부와 연결하지 않기 때문에 트래픽을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다.
2️⃣ 프록시 서버
프록시 서버(proxy server)는 서버와 클라이언트 사이에서 클라이언트가 자신을 통해 다른 네트워크 서비스에 간접적으로 접속할 수 있게 해주는 컴퓨터 시스템이나 응용 프로그램을 가리킵니다.
프록시 서버로 쓰는 nginx
nginx는 비동기 이벤트 기반의 구조와 다수의 연결을 효과적으로 처리 가능한 웹 서버이며, 주로 Node.js 서버 앞단의 프록시 서버로 활용됩니다.
Node.js의 창시자 라인언 달은 다음과 같이 말했습니다 “Node.js의 버퍼 오버플로우 취약점을 예방하기 위해서는 nginx를 프록시 서버로 앞단에 놓고 Node.js를 뒤쪽에 놓는 것이 좋다.”라고 한 것입니다.
이러한 말은 Node.js 서버를 운영할 때 교과서처럼 참고되어 많은 사람이 이렇게 구축하고 있습니다.
Node.js 서버를 구축할 때 앞단에 nginx를 두는 것이죠.
이를 통해 익명 사용자가 직접적으로 서버에 접근하는 것을 차단하고, 간접적으로 한 단계를 더 거치게 만들어서 보안을 강화할 수 있습니다.
위의 그림처럼 nginx를 프록시 서버로 뒤서 실제 포트를 숨길 수 있고 정적 자원을 gzip 압축하거나, 메인 서버 앞단에서의 로깅을 할 수도 있습니다.
용어: 버퍼 오버플로우
버퍼는 보통 데이터가 저장되는 메모리 공간으로, 메모리 공간을 벗어나는 경우를 말합니다. 이때 사용되지 않아야 할 영역에 데이터가 덮어씌어져 주소, 값을 바꾸는 공격이 발생하기도 합니다.
용어: gzip 압축
LZ77과 Huffman 코딩의 조합인 DEFLATE 알고리즘을 기반으로 한 압축 기술입니다.
gzip 압축을 하면 데이터 전송량을 줄일 수 있지만, 압축을 해제했을 때 서버에서의 CPU 오버 헤드도 생각해서 gzip 압축 사용 유무를 결정해야 합니다.
프록시 서버로 쓰는 CloudFlare
CloudFlare는 전 세계적으로 분산된 서버가 있고 이를 통해 어떠한 시스템의 콘텐츠 전달을 빠르게 할 수 있는 CDN 서비스입니다.
CloudFlare는 웹 서버 앞단에 프록시 서버로 두어 DDOS 공격 방어나 HTTPS 구축에 쓰입니다.
또한, 서비스를 배포한 이후에 해외에서 무안가 의심스러운 트래픽이 많이 발생하면 이 떄문에 많은 클라우드 서비스 비용이 발생할 수도 있는데, 이때 CloudFlare가 의심스러운 트래픽인지를 먼저 판단해 CAPTCHA 등을 기반으로 이를 일정부분 막아주는 역할도 수행합니다.
위의 그림처럼 사용자, 크롤러, 공격자가 자신의 웹 사이트에 접속하게 될 텐데, 이때 CloudFlare를 통해 공격자로부터 보호할 수 있습니다.
DDOS 공격 방어
DDOS는 짧은 기간 동안 네트워크에 많은 요청을 보내 네트워크를 마비시켜 웹 사이트의 가용성을 방해하는 사이버 공격 유형입니다.
CloudFlare는 의심스러운 트래픽, 특히 사용자가 접속하는 것이 하닌 시스템을 통해 오는 트래픽을 자동으로 차단해서 DDOS 공격으로부터 보호합니다.
CloudFlare의 거대한 네트워크 용량과 캐싱 전략으로 소규모 DDOS 공격은 쉽게 막아낼 수 있으며 이러한 공격에 대한 방화벽 대시보드도 제공합니다.
HTTPS 구축
서버에서 HTTPS를 구축할 때 인증서를 기반으로 구축할 수도 있습니다.
하지만 CloudFlare를 사용하면 별도의 인증서 설치 없이 좀 더 손쉽게 HTTPS를 구축할 수 있습니다.
용어: CDN(Content Delivery Network)
각 사용자가 인터넷에서 접속하는 곳과 가까운 곳에서 콘텐츠를 캐싱 또는 배포하는 서버 네트워크를 말합니다.
이를 통해 사용자가 웹 서버로부터 콘텐츠를 다운로드하는 시간을 줄일 수 있습니다.
CORS와 프런트엔트의 프록시 서버
CORS(Cross-Origin Resource Sharing)는 서버가 웹 브라우저에서 리소스를 로드할 때 다른 오리진을 통해 로드하지 못하게 하는 HTTP 헤더 기반 메커니즘입니다.
프런트엔드 개발 시 프런트엔드 서버를 만들어서 백엔드 서버와 통신할 때 주로 CROS 에러를 마주치는데, 이를 해결하기 위해 프런트엔트에서 프록시 서버를 만들기도 합니다.
용어: 오리진
프로토콜과 호스트 이름, 포트의 조합을 말합니다.
예를 들어 https://devkobe24.com:12010/test라는 주소에서 오리진은 https://devkobe24.com:12010을 뜻합니다.
예를 들어 프런트엔드에서는 127.0.0.1:3000으로 테스팅을 하는데 백엔드 서버는 127.0.0.1:12010이라면 포트 번호가 다르기 때문에 CROS 에러가 나타납니다.
이때 프록시 서버를 둬서 프런트엔드 서버에서 요청되는 오리진을 127.0.0.1:12010으로 바꾸는 것입니다.
참고로 127.0.0.1이란 루프백(loopback) IP로, 본인 IP 서버의 IP를 뜻합니다.
localhost나 127.0.0.1을 주소창에 입력하면 DNS를 거치지 않고 바로 본인 PC 서버로 연결됩니다.
위의 그림처럼 프런트엔드 서버 앞단에 프록시 서버를 놓아 /api 요청은 user API, /api2 요청은 user API2에 요청할 수 있습니다.
자연스레 CORS 에러 해결은 물론이며 다양한 API 서버와의 통신도 매끄럽게 할 수 있는 것입니다.
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💾 [CS] 옵저버 패턴(Observer pattern)
💾 [CS] 옵저버 패턴(Observer pattern).
옵저버 패턴(observer pattern)은 주체가 어떤 객체(subject)의 상태 변화를 관찰하다가 상태 변화가 있을 때마다 메서드 등을 통해 옵저버 목록에 있는 옵저버들에게 변화를 알려주는 디자인 패턴입니다.
여기서 주체란 객체의 상태 변화를 보고 있는 관찰자이며, 옵저버들이란 이 객체의 상태 변화에 따라 전달되는 메서드 등을 기반으로 ‘추가 변화 사항’이 생기는 객체들을 의미합니다.
또한, 위의 그림처럼 주체와 객체를 따로 두지 않고 상태가 변경되는 객체를 기반으로 구축하기도 합니다.
옵저버 패턴을 활용한 서비스로는 트위터가 있습니다.
위의 그림처럼 내가 어떤 사람인 주체를 ‘팔로우’ 했다면 주체가 포스팅을 올리게 되면 알림이 ‘팔로워’에게 가야합니다.
또한, 옵저버 패턴은 주로 이벤트 기반 시스템에 사용하며 MVC(Model-View-Controller) 패턴에도 사용됩니다.
예를 들어 주체라고 볼 수 있는 모델(model)에서 변경 사항이 생겨 update() 메서드로 옵저버인 뷰에 알려주고 이를 기반으로 컨트롤러(controller) 등이 작동하는 것입니다.
1️⃣ 자바에서의 옵저버 패턴.
// Observer
public interface Observer {
void update();
}
// Subject
public interface Subject {
void register(Observer obj);
void unregister(Observer obj);
void notifyObservers();
Object getUpdate(Observer obj);
}
// Topic
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Topic implements Subject {
private List<Observer> observers;
private String message;
public Topic() {
this.observers = new ArrayList<>();
this.message = "";
}
@Override
public void register(Observer obj) {
if (!observers.contains(obj)) {
observers.add(obj);
}
}
@Override
public void unregister(Observer obj) {
observers.remove(obj);
}
@Override
public void notifyObservers() {
this.observers.forEach(Observer::update);
}
@Override
public Object getUpdate(Observer obj) {
return this.message;
}
public void postMessage(String msg) {
System.out.println("Message sended to Topic: " + msg);
this.message = msg;
notifyObservers();
}
}
// TopicSubscriber
public class TopicSubscriber implements Observer {
private String name;
private Subject topic;
public TopicSubscriber(String name, Subject topic) {
this.name = name;
this.topic = topic;
}
@Override
public void update() {
String msg = (String) topic.getUpdate(this);
System.out.println(name + ":: got message >> " + msg);
}
}
// Main
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Topic topic = new Topic();
Observer a = new TopicSubscriber("a", topic);
Observer b = new TopicSubscriber("b", topic);
Observer c = new TopicSubscriber("c", topic);
topic.register(a);
topic.register(b);
topic.register(c);
topic.postMessage("nice to meet you");
}
}
실행 결과
Message sended to Topic: nice to meet you
a:: got message >> nice to meet you
b:: got message >> nice to meet you
c:: got message >> nice to meet you
topic을 기반으로 옵저버 패턴을 구현했습니다.
여기서 topic은 주체이자 객체가 됩니다.
class Topic implements Subject를 통해 Subject interface를 구현했고 Observer a = new TopicSubscriber("a", topic); 으로 옵저버를 선언할 때 해당 이름과 어떠한 토픽의 옵저버가 될 것인지를 정했습니다.
자바: 상속과 구현
위의 코드에 나온 implements 등 자바의 상속과 구현의 특징과 차이에 대해 알아보겠습니다.
상속(extends)
자식 클래스가 부모 클래스의 메서드 등을 상속받아 사용하며 자식 클래스에서 추가 및 확장을 할 수 있는 것을 말합니다.
이로 인해 재사용성, 중복성의 최소화가 이루어집니다.
구현(Implements)
부모 인터페이스(Interface)를 자식 클래스에서 재정의하여 구현하는 것을 말합니다.
상속과는 달리 반드시 부모 클래스의 메서드를 재정의하여 구현해야 합니다.
상속과 구현의 차이
상속은 일반 클래스, abstract 클래스를 기반으로 구현하며, 구현은 인터페이스를 기반으로 구현합니다.
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💾 [CS] API(Application Programming Interface)
💾 [CS] API(Application Programming Interface)
API(Application Programming Interface) 는 소프트웨어 간의 상호작용을 가능하게 해주는 인터페이스입니다.
쉽게 말해서 , API는 서로 다른 소프트웨어 시스템이나 애플리케이션이 데이터를 주고 받거나 기능을 사용할 수 있도록 도와주는 규칙과 도구들의 집합입니다.
1️⃣ API의 주요 개념.
1. 인터페이스
API는 소프트웨어 시스템이 다른 시스템이나 애플리케이션과 어떻게 소통할 수 있는지를 정의하는 인터페이스입니다.
이 인터페이스는 어떤 데이터나 기능이 노출되고, 그것들을 어떻게 사용할 수 있는지 규정합니다.
2. 추상화
API는 복잡한 시스템 내부의 구현 세부 사항을 숨기고, 사용자나 개발자가 이해하기 쉽게 필요한 기능만을 제공합니다.
예를 들어, 파일을 열거나, 데이터베이스에 쿼리를 보내거나, 웹 페이지의 데이터를 가져오는 등의 작업을 API를 통해 간단하게 수행할 수 있습니다.
3. 모듈화
API는 특정 기능이나 서비스에 대한 접근을 모듈화합니다.
이렇게 모듈화된 API를 사용하면 개발자가 시스템의 다른 부분에 영향을 주지 않고 독립적으로 기능을 사용하거나 확장할 수 있습니다.
4. 표준화
API는 표준화된 방법으로 기능에 접근할 수 있게 해주기 때문에, 여러 개발자나 시스템이 일관된 방식으로 상호작용할 수 있습니다.
예를 들어, REST API는 웹 기반 애플리케이션에서 데이터를 주고받는 표준 방식입니다.
2️⃣ API의 유형.
1. Web API(웹 API)
웹 서비스나 웹 애플리케이션에서 기능을 제공하는 API입니다.
주로 HTTP를 통해 요청과 응답을 주고받으며, REST, SOAP, GraphQL 등이 그 예입니다.
2. Library API
특정 프로그래밍 언어에서 사용할 수 있는 라이브러리나 프레임워크의 함수와 클래스들에 대한 인터페이스입니다.
예를 들어, Python의 표준 라이브러리에서 제공하는 os 나 sys 모듈도 API의 일종입니다.
3. Operating System API
운영 체제가 제공하는 기능에 접근할 수 있게 해주는 API입니다.
예를 들어, Windows API는 윈도우 애플리케이션이 운영 체제의 기능(파일 관리, UI 구성 요소, 네트워크 등)에 접근할 수 있도록 합니다.
4. Database API
데이터베이스와의 상호작용을 위해 제공되는 API입니다.
JDBC(Java Database Connectivity)는 자바 애플리케이션이 데이터베이스와 상호작용할 수 있도록 돕는 대표적인 데이터베이스 API입니다.
3️⃣ API의 예.
Google Maps API
개발자가 자신의 애플리케이션에 지도 기능을 통합할 수 있도록 Google에서 제공하는 API입니다.
Twitter API
개발자가 트위터의 기능(예: 트윗 가져오기, 트윗 작성)을 자신의 애플리케이션에 통합할 수 있도록 제공되는 API입니다.
Payment Gateway API
PayPal이나 Stripe 같은 결제 서비스에서 제공하는 API로, 애플리게이션에 결제 기능을 통합할 수 있습니다.
4️⃣ API의 중요성.
API는 소프트웨어 개발에서 매우 중요한 역할을 합니다.
그것은 소프트웨어 간의 상호 운용성을 촉진하며, 새로운 애플리케이션을 개발하거나 기존 애플리케이션에 새로운 기능을 추가하는 것을 더 쉽게 만들어 줍니다.
또한, API를 통해 외부 시스템이나 서비스와 통합할 수 있어, 다양한 기능을 제공하는 애플리케이션을 보다 효율적으로 개발할 수 있습니다.
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💾 [CS] 전략 패턴(Strategy pattern)
💾 [CS] 전략 패턴(Strategy pattern)
1️⃣ 전략 패턴(Strategy pattern)
전략 패턴(Strategy pattern) 은 정책 패턴(Policy pattern) 이라고도 하며, 객채의 행위를 바꾸고 싶은 경우 ‘직접’ 수정하지 않고 전략이라고 부르는 ‘캡슐화한 알고리즘’ 을 컨텍스트 안에서 바꿔주면서 상호 교체가 가능하게 만드는 패턴입니다.
아래의 예시 코드는 우리가 어떤 것을 살 때 네이버페이, 카카오페이 등 다양한 방법으로 결제하듯이 어떤 아이템을 살 때 LUNACard로 사는 것과 KAKAOCard로 사는 것을 구현한 예제입니다.
결제 방식의 ‘전략’ 만 바꿔서 두 가지 방식으로 결제하는 것을 구현했습니다.
// PaymentStrategy - interface
public interface PaymentStrategy {
void pay(int amount);
}
// KAKAOCardStrategy
public class KAKAOCardStrategy implements PaymentStrategy{
private String name;
private String cardNumber;
private String cvv;
private String dateOfExpiry;
public KAKAOCardStrategy(String name, String cardNumber, String cvv, String dateOfExpiry) {
this.name = name;
this.cardNumber = cardNumber;
this.cvv = cvv;
this.dateOfExpiry = dateOfExpiry;
}
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println(amount + " paid using KAKAOCard.");
}
}
// LUNACardStrategy
public class LUNACardStrategy implements PaymentStrategy {
private String emailId;
private String password;
public LUNACardStrategy(String emailId, String password) {
this.emailId = emailId;
this.password = password;
}
@Override
public void pay(int amount) {
System.out.println(amount + " paid using LUNACard");
}
}
// Item
public class Item {
private String name;
private int price;
public Item(String name, int price) {
this.name = name;
this.price = price;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getPrice() {
return price;
}
}
// ShoppingCart
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ShoppingCart {
List<Item> items;
public ShoppingCart() {
this.items = new ArrayList<>();
}
public void addItem(Item item) {
this.items.add(item);
}
public void removeItem(Item item) {
this.items.remove(item);
}
public int calculateTotal() {
int sum = 0;
for (Item item : items) {
sum += item.getPrice();
}
return sum;
}
public void pay(PaymentStrategy pamentMethod) {
int amount = calculateTotal();
pamentMethod.pay(amount);
}
}
// Main
import designPattern.strategy.Item;
import designPattern.strategy.KAKAOCardStrategy;
import designPattern.strategy.LUNACardStrategy;
import designPattern.strategy.ShoppingCart;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ShoppingCart cart = new ShoppingCart();
Item A = new Item("A", 100);
Item B = new Item("B", 300);
cart.addItem(A);
cart.addItem(B);
// pay by LUNACard
cart.pay(new LUNACardStrategy("kobe@google.com", "1234"));
// pay by KAKAOCard
cart.pay(new KAKAOCardStrategy("Minseong Kang", "123456789", "123", "12/01"));
}
}
실행 결과
400 paid using LUNACard
400 paid using KAKAOCard.
위 코드는 쇼핑 카드에 아이템을 담아 LUNACard 또는 KAKAOCard 라는 두 개의 전략으로 결제하는 코드입니다.
용어 : 컨텍스트
프로그래밍에서의 컨텍스트는 상황, 맥락, 문맥을 의미하며 개발자가 어떠한 작업을 완료하는 데 필요한 모든 관련 정보를 말합니다.
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💾 [CS] 도메인(Domain)의 의미.
💾 [CS] 도메인(Domain)의 의미.
도메인(Domain) 은 소프트웨어 개발에서 특정 문제 영역 또는 비즈니스 영역을 지칭하는 용어입니다.
도메인은 소프트웨어 시스템이 해결하고자 하는 문제나 제공하는 서비스와 관련된 특정한 지식, 규칙, 절차 등을 포함한 모든 것을 의미합니다.
1️⃣ 도메인(Domain)의 의미.
1. 문제 영역
도메인은 특정 비즈니스나 문제 영역을 나타내며, 이 영역은 소프트웨어가 해결하려고 하는 실제 세계의 문제와 직접적으로 관련됩니다.
예를 들어, 은행 업무, 전자상거래, 병원 관리, 교육 관리 시스템 등 각각의 도메인은 서로 다른 문제와 규칙을 가지고 있습니다.
2. 도메인 지식
도메인에는 해당 문제 영역에 대한 전문 지식이나 규칙이 포함됩니다.
예를 들어, 금융 도메인에서는 이자 계산, 대출 규정, 계좌 관리와 같은 특정 지식이 중요합니다.
이와 같은 도메인 지식을 바탕으로 소프트웨어의 비즈니스 로직이 정의됩니다.
3. 도메인 모델
도메인은 일반적으로 “도메인 모델(Domain Model)”로 표현됩니다.
도메인 모델은 도메인의 개념, 객체, 엔티티, 관계, 규칙 등을 추상화하여 표현한 것입니다.
예를 들어, 은행 도메인 모델에는 고객(Customer), 계좌(Account), 거래(Transaction) 같은 객체가 포함될 수 있습니다.
도메인 모델은 시스템이 해당 도메인의 문제를 어떻게 해결할지를 정의하는데 중요한 역할을 합니다.
4. 도메인 전문가
도메인 전문가(Domain Expert)는 특정 도메인에 대한 깊은 지식을 가진 사람을 의미합니다.
이들은 비즈니스 핵심 요구 사항과 규칙을 정의하며, 개발자와 협력하여 도메인 모델을 설계하는데 중요한 역할을 합니다.
2️⃣ 도메인의 중요성
도메인은 소프트웨어 개발의 초기 단계에서 매우 중요합니다.
시스템이 해결해야 하는 문제를 명확히 정의하고, 비즈니스 요구 사항을 반영한 도메인 모델을 설계하는 것이 시스템의 성공적인 구현에 필수적입니다.
도메인 지식을 제대로 반영하지 못하면, 시스템이 실제 비즈니스 문제를 해결하는 데 실패할 수 있으며, 이는 프로젝트 실패로 이어질 수 있습니다.
따라서 개발자는 도메인 전문가와 긴밀하게 협력하여 도메인을 정확히 이해하고, 이를 코드로 표현하는 것이 중요합니다.
3️⃣ 도메인 주도 설계(Domain-Driven Design, DDD)
도메인과 관련된 중요한 소프트웨어 설계 접근법 중 하나는 도메인 주도 설계(Domain-Driven Design, DDD) 입니다.
DDD는 도메인 모델을 중심으로 소프트웨어를 설계하는 방법론으로, 도메인의 개념과 규칙을 코드에 직접 반영하여 소프트웨어의 복잡성을 관리하고, 도메인의 변화에 쉽게 적응할 수 있도록 돕습니다.
예시
예를 들어, 전자상거래 도메인 을 생각해보면, 이 도메인에는 다음과 같은 요소들이 포함될 수 있습니다.
고객(Customer) : 상품을 구매하는 사람.
상품(Product) : 고객이 구매할 수 있는 아이템.
주문(Order) : 고객이 상품을 구매할 때 생성되는 거래 기록.
결제(Payment) : 주문에 대한 대금 지불.
이러한 요소들과 그들 간의 관계가 도메인을 구성하며, 소프트웨어 시스템은 이러한 도메인의 개념을 바탕으로 비즈니스 로직을 구현하게 됩니다.
4️⃣ 결론
도메인은 소프트웨어가 다루는 문제의 범위와 관련된 개념, 규칙, 객체들을 나타내며, 이를 정확히 이해하고 모델링하는 것이 성공적인 소프트웨어 개발의 핵심입니다.
도메인 이해를 바탕으로 적절한 비즈니스 로직을 구현하는 것이 소프트웨어의 목표를 달성하는 데 매우 중요합니다.
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💾 [CS] 비즈니스 로직(Business Logic)이란?
💾 [CS] 비즈니스 로직(Business Logic)이란?
1️⃣ 비즈니스 로직(Business Logic).
비즈니스 로직(Business Logic) 은 소프트웨어 시스템 내에서 특정 비즈니스 도메인에 대한 규칙, 계산, 절차 등을 구현한 부분을 의미합니다.
이 로직은 애플리케이션이 실제 비즈니스 요구 사항을 충족하도록 하는 핵심 기능을 담당합니다.
비즈니스 로직(Business Logic) 은 시스템이 처리해야 하는 업무 규칙과 관련된 의사결정을 포함하며, 데이터의 유효성 검사를 하고, 비즈니스 프로세스를 관리하고, 관련된 계산을 수행하는 역할을 합니다.
2️⃣ 비즈니스 로직의 주요 역할
1. 도메인 규칙 관리.
특정 비즈니스 도메인에서 따라야 하는 규칙을 정의하고 관리합니다.
예를 들어, 은행 시스템에서 계좌 이체 시 잔액이 충분해야 한다는 규칙을 비즈니스 로직에서 처리합니다.
2. 유효성 검사.
입력된 데이터나 시스템 내부에서 사용되는 데이터가 비즈니스 규칙에 맞는지 검증합니다.
예를 들어, 사용자가 입력한 주문의 총액이 0보다 큰지, 재고가 충분한지 등을 검사하는 로직이 포함됩니다.
3. 비즈니스 프로세스 구현.
비즈니스 워크플로우를 구현하여, 각 단계에서 수행해야 하는 작업을 정의하고, 순서대로 실행되도록 관리합니다.
예를 들어, 주문 처리 시스템에서 주문 접수, 결제 처리, 배송 준비 등의 단계가 비즈니스 로직에 포함될 수 있습니다.
4. 계산과 처리.
특정 비즈니스 규칙에 따라 데이터를 계산하거나 처리하는 역할을 합니다.
예를 들어, 세금 계산, 할인 적용, 이자 계산 등이 여기에 포함됩니다.
3️⃣ 비즈니스 로직의 위치
비즈니스 로직은 보통 애플리케이션의 Service 계층 에 위치합니다.
이 계층은 데이터를 처리하는 로직과 사용자 인터페이스를 담당하는 로직을 분리하여, 코드의 재사용성을 높이고 유지보수를 용이하게 합니다.
Service 계층 에서는 비즈니스 로직을 구현하며, 필요한 경우 데이터 접근 계층(Repository) 을 호출하여 데이터를 조회하거나 저장하고, 최종적으로 처리된 결과를 프레젠테이션 계층(Controller) 에 전달합니다.
4️⃣ 비즈니스 로직과 다른 로직의 구분
비즈니스 로직
실제 비즈니스와 관련된 모든 규칙과 프로세스를 정의합니다.
이는 특정 도메인 지식에 기반하며, 도메인 전문가가 주로 요구 사항을 정의합니다.
프레젠테이션 로직
사용자 인터페이스와 관련된 로직으로, 사용자에게 데이터를 표시하거나 입력을 받는 것과 관련됩니다.
데이터 접근 로직
데이터베이스와 상호작용하며, 데이터를 저장하거나 조회하는 작업을 담당합니다.
5️⃣ 비즈니스 로직의 중요성
비즈니스 로직은 애플리케이션의 핵심적인 부분이므로, 이 로직의 정확성은 시스템 전체의 신뢰성과 직결됩니다.
잘 설계된 비즈니스 로직은 애플리케이션이 요구된 비즈니스 목표를 정확히 달성할 수 있도록 돕고, 변경이 필요할 때도 쉽게 확장하거나 수정할 수 있도록합니다.
따라서 비즈니스 로직을 구현할 때는 도메인 전문가와 긴밀하게 협력하여 요구사항을 명확히 이해하고, 이를 코드로 정확히 표현하는 것이 매우 중요합니다.
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💾 [CS] 팩토리 패턴(factory pattern)
💾 [CS] 팩토리 패턴(factory pattern).
1️⃣ 팩토리 패턴(factory pattern).
팩토리 패턴(factory pattern)은 객체를 사용하는 코드에서 객체 생성 부분을 떼어내 추상화한 패턴이자 상속 관계에 있는 두 클래스에서 상위 클래스가 중요한 뼈대를 결정하고, 하위 클래스에서 객체 생성에 관한 구체적인 내용을 결정하는 패턴입니다.
상위 클래스와 하위 클래스가 분리되기 때문에 느슨한 결합을 가지며 상위 클래스에서는 인스턴스 생성 방식에 대해 전혀 알 필요가 없기 때문에 더 많은 유연성을 갖게 됩니다.
그리고 객체 생성 로직이 따로 떼어져 있기 때문에 코드를 리팩터링하더라도 한 곳만 고칠 수 있게 되니 유지 보수성이 증가됩니다.
예를 들어 라떼 레시피와 아메리카노 레시피, 우유 레시피라는 구체적인 내용이 들어 있는 하위 클래스가 컨베이어 벨트를 통해 전달되고, 상위 클래스인 바리스타 공장에서 이 레시피들을 토대로 우유 등을 생산하는 생산 공정을 생각하면 됩니다.
2️⃣ 자바의 팩토리 패턴
enum CoffeeType {
LATTE,
ESPRESSO
}
abstract class Coffee {
protected String name;
public String getName() {
return name;
}
}
class Latte extends Coffee {
public Latte() {
name = "latte";
}
}
class Espresso extends Coffee {
public Espresso() {
name = "Espresso";
}
}
class CoffeeFactory {
public static Coffee createCoffee(CoffeeType type) {
switch (type) {
case LATTE:
return new Latte();
case ESPRESSO:
return new Espresso();
default:
throw new IllegalArgumentException("Invalid coffee type: " + type);
}
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Coffee coffee = CoffeeFactory.createCoffee(CoffeeType.LATTE);
System.out.println(coffee.getName()); // latte
}
}
3️⃣ 코드 설명.
팩토리 패턴(Factory Pattern) 은 객체 생성의 로직을 별도의 클래스나 메서드로 분리하여 관리하는 디자인 패턴입니다.
이는 객체 생성에 관련된 코드를 클라이언트 코드에서 분리하여, 객체 생성의 변화에 대한 유연성을 높이고 코드의 유지보수성을 개선하는 데 도움이 됩니다.
팩토리 패턴 은 크게 팩토리 메서드 패턴 과 추상 팩토리 패턴 으로 구분되며, 위 코드 예시는 팩토리 메스드 패턴 의 전형적인 예입니다.
1. CoffeeType 열거형(Enum)
enum CoffeeType {
LATTE,
ESPRESSO
}
설명 : CoffeeType 은 커피의 종류를 나타내는 열거형(Enum)입니다.
이 열거형은 LATTE 와 ESPRESSO 두 가지 타입의 커피를 정의하고 있습니다.
역할 : 커피의 종류를 코드 내에서 명확하게 구분하고, CoffeeFactory 에서 커피 객체를 생성할 때 사용됩니다.
2. Coffee 추상 클래스.
abstract class Coffee {
protected String name;
public String getName() {
return name;
}
}
설명 : Coffee 는 커피 객체의 공통된 속성과 메서드를 정의한 추상 클래스입니다.
name 필드는 커피의 이름을 저장하며, getName() 메서드는 커피의 이름을 반환합니다.
역할 : 구체적인 커피 클래스들이 상속받아야 하는 공통적인 기능을 정의합니다.
3. Latte 와 Espresso 클래스.
class Latte extends Coffee {
public Latte() {
name = "latte";
}
}
class Espresso extends Coffee {
public Espresso() {
name = "Espresso";
}
}
설명 : Latte 와 Espresso 는 Coffee 클래스를 상속받아 구체적인 커피 타입을 구현한 클래스들입니다.
각 클래스는 생성자에서 name 필드를 특정 커피 이름으로 초기화합니다.
역할 : 특정 커피 타입의 객체를 생성하는 역할을 합니다.
4. CoffeeFactory 클래스.
class CoffeeFactory {
public static Coffee createCoffee(CoffeeType type) {
switch (type) {
case LATTE:
return new Latte();
case ESPRESSO:
return new Espresso();
default:
throw new IllegalArgumentException("Invalid coffee tyep: " + type);
}
}
}
설명 : CoffeeFactory 클래스는 팩토리 패턴의 핵심으로, createCoffee() 메서드를 통해 특정 타입의 커피 객체를 생성하여 반환합니다.
CoffeeType 열거형에 따라 적절한 커피 객체를 생성합니다.
역할 : 객체 생성의 로직을 중앙 집중화하여 클라이언트 코드에서 객체 생성의 책임을 분리합니다.
클라이언트는 CoffeeFactory 의 createCoffee() 메서드를 호출하여 원하는 커피 객체를 생성할 수 있습니다.
5. Main 클래스.
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Coffee coffee = CoffeeFactory.createCoffee(CoffeeType.LATTE);
System.out.println(coffee.getName()); // latte
}
}
설명 : Main 클래스는 클라이언트 코드로, CoffeeFactory 를 사용하여 LATTE 타입의 커피 객체를 생성하고, 그 이름을 출력합니다.
역할 : 팩토리 패턴을 사용하는 클라이언트 코드로, 직접적으로 객체를 생성하지 않고 팩토리를 통해 객체를 생성합니다.
4️⃣ 팩토리 패턴의 장점.
1. 코드의 유연성 증가.
객체 생성 로직이 중앙화되어 있으므로, 새로운 커피 타입을 추가할 때 클라이언트 코드를 수정할 필요 없이 팩토리 클래스만 수정하면 됩니다.
2. 유지보수성 향상.
객체 생성 코드가 한 곳에 모여 있어 코드의 유지보수가 쉬워집니다.
객체 생성 과정에서의 변경이 필요한 경우에도 팩토리 클래스만 수정하면 됩니다.
3. 코드의 결합도 감소.
클라이언트 코드는 구체적인 클래스에 의존하지 않고, 인터페이스나 추상 클래스를 통해 객체를 다루기 때문에 결합도가 낮아집니다.
5️⃣ 팩토리 패턴의 단점.
1. 클래스의 복잡성 증가.
객체 생성을 위한 팩토리 클래스가 추가됨으로써 클래스의 수가 증가하고, 코드 구조가 다소 복잡해질 수 있습니다.
2. 확장 시 주의 필요.
새로운 커피 타입을 추가할 때마다 팩토리 클래스의 switch 문이나 if-else 문이 증가할 수 있어, 확장성이 제한될 수 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해서는 추상 팩토리 패턴이나 다른 디자인 패턴과 결합하는 방법을 고려할 수 있습니다.
6️⃣ 결론.
팩토리 패턴은 객체 생성의 책임을 분리하여 코드의 유연성과 유지보수성을 높이는 강력한 디자인 패턴입니다.
위 코드 예시에서는 커피 객체를 생성하는 로직을 CoffeeFactory 클래스에 모아두어, 클라이언트 코드가 특정 커피 클래스에 직접적으로 의존하지 않도록 하였습니다.
이를 통해 클라이언트 코드는 커피 객체의 생성 방식에 대해 신경 쓰지 않고도 다양한 타입의 커피를 생성하고 사용할 수 있게 됩니다.
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💾 [CS] 추상화(Abstraction)
💾 [CS] 추상화(Abstraction).
1️⃣ 추상화(Abstraction).
추상화(Abstraction) 는 객체 지향 프로그래밍(Object-Oriented-Programming, OOP)의 중요한 개념 중 하나로, 복잡한 시스템에서 핵심적인 개념이나 기능만을 추려내어 단순화하는 과정입니다.
이를 통해 불필요한 세부 사항을 감추고, 중요한 속성이나 행위만을 노출하여 시스템을 보다 간단하게 이해하고 사용할 수 있게 합니다.
1️⃣ 추상화의 핵심 개념.
1. 본질적인 것만 노출.
시스템의 복잡한 내부 구현을 숨기고, 외부에서는 중요한 기능이나 속성만을 사용할 수 있도록 설계합니다.
예를 들어, 자동차를 운전할 때 운전자는 엔진의 작동 원리나 내부 구조를 몰라도, 운전대, 가속 페달, 브레이크 등의 중요한 인터페이스를 통해 자동차를 조작할 수 있습니다.
2. 복잡성 감소.
추상화를 통해 사용자에게 복잡한 시스템을 단순하게 보이도록 하여, 사용자가 시스템을 쉽게 이해하고 사용할 수 있게 합니다.
이는 특히 큰 시스템이나 라이브러리를 설계할 때 중요합니다.
3. 재사용성과 유지보수성 향상.
추상화를 사용하면, 코드의 재사용성을 높이고 유지보수성을 향상시킬 수 있습니다.
동일한 추상 인터페이스를 구현하는 여러 클래스가 있을 때, 구체적인 클래스 구현을 신경 쓰지 않고 인터페이스를 통해 일관된 방식으로 코드를 사용할 수 있습니다.
2️⃣ 추상화의 예
추상화는 주로 추상 클래스와 인터페이스 를 통해 구현됩니다.
추상 클래스.
추상 클래스는 하나 이상의 추상 메서드를 초함하는 클래스입니다.
추상 메서드는 선언만 되어 있고, 구체적인 구현은 해당 클래스를 상속받는 하위 클래스에서 제공해야 합니다.
abstract class Animal {
abstract void sound(); // 추상 메서드
void breathe() { // 구체적인 메서드
System.out.println("Breathing");
}
}
class Dog extends Animal {
@Override
void sound() {
System.out.println("Woof");
}
}
class Cat extends Animal {
@Override
void sound() {
System.out.println("Meow");
}
}
이 예에서 Animal 클래스는 추상 클래스이고, sound() 메서드는 추상 메서드입니다.
Dog 와 Cat 클래스는 sound() 메서드를 구체적으로 구현합니다.
Animal 클래스는 동물의 일반적인 특징인 breath() 메서드를 포함하지만, sound() 는 동물마다 다르므로 하위 클래스에서 구체화됩니다.
인터페이스
인터페이스는 추상화의 또 다른 형태로, 클래스가 구현해야 하는 메서드의 선언을 포함합니다.
인터페이스 자체는 구현을 가지지 않으며, 구현은 이를 구현하는 클래스에서 제공됩니다.
interface Flyable {
void fly(); // 추상 메서드
}
class Bird implements Flyable {
@Override
public void fly() {
System.out.println("Bird is flying");
}
}
class Airplane implements Flyable {
@Override
public void fly() {
System.out.println("Airplane is flying");
}
}
여기서 Flyable 인터페이스는 fly() 라는 추상 메서드를 선언하고 있으며, Bird 와 Airplane 클래스는 각각 이 메서드를 구현합니다.
Flyable 인터페이스를 통해, 비행할 수 있는 객체들은 동일한 방식으로 취급될 수 있습니다.
3️⃣ 추상화의 장점.
1. 코드의 간결성.
중요한 부분만 남기고 복잡한 구현 세부 사항을 숨겨, 코드를 간결하고 이해하기 쉽게 만듭니다.
2. 유연한 설계.
구체적인 구현에 의존하지 않기 때문에, 다양한 구현체를 쉽게 교체하거나 확장할 수 있습니다.
3. 재사용성 증가.
추상 클래스나 인터페이스를 통해 여러 클래스에서 공통적으로 사용될 수 있는 구조를 만들 수 있습니다.
4️⃣ 요약.
추상화는 복잡한 시스템에서 불필요한 세부 사항을 감추고 중요한 부분만을 노출하여 시스템을 간단하게 만드는 개념입니다.
이를 통해 코드의 복잡성을 줄이고, 유연성과 재사용성을 높이며, 유지보수를 용이하게 할 수 있습니다.
추상화는 주로 추상 클래스와 인터페이스를 통해 구현됩니다.
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💾 [CS] 의존성 주입(DI, Dependency Injection)
💾 [CS] 의존성 주입(DI, Dependency Injection).
1️⃣ 의존성 주입(DI, Dependency Injection)
싱글톤 패턴과 같이 사용하기 쉽고 굉장히 실용적이지만 모듈 간의 결합을 강하게 만들 수 있는 단점이 있는 패턴의 경우 의존성 주입(DI, Dependency Injection)을 통해 모듈 간의 결합을 조금 더 느슨하게 만들어 해결할 수 있습니다.
의존성이란 종속성이라고도 하며 A가 B에 의존성이 있다는 것은 B의 변경 사항에 대해 A 또한 변해야 된다는 것을 의미합니다.
앞의 그림처럼 메인 모듈(main module)이 ‘직접’ 다른 하위 모듈에 대한 의존성을 주기보다는 중간에 의존성 주입자(dependency injector)가 이 부분을 가로채 메인 모듈이 "간접적" 으로 의존성을 주입하는 방식입니다.
이를 통해 메인 모듈(상위 모듈)은 하위 모듈에 대한 의존성이 떨어지게 됩니다.
참고로 이를 ‘디커플링이 된다’ 고도 합니다.
1️⃣ 의존성 주입의 장점
모듈들을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 되어 테스팅하기 쉽고 마이그레이션하기도 수월합니다.
또한, 구현할 때 추상화 레이어를 넣고 이를 기반으로 구현체를 넣어 주기 때문에 애플리케이션 의존성 방향이 일관되고, 애플리케이션을 쉽게 추론할 수 있으며, 모듈 간의 관계들이 조금 더 명확해집니다.
2️⃣ 의존성 주입의 단점
모듈들이 더욱더 분리되므로 클래스 수가 늘어나 복잡성이 증가될 수 있으며 약간의 런타임 페널티가 생기기도 합니다.
3️⃣ 의존성 주입 원칙
의존성 주입은 "상위 모듈은 하위 모듈에서 어떠한 것도 가져오지 않아야 합니다. 또한, 둘 다 추상화에 의존해야 하며, 이때 추상화는 세부 사항에 의존하지 말아야 합니다." 라는 의존성 주입 원칙을 지켜주면서 만들어야 합니다.
위 문장에서 “추상화”의 의미.
문장에서 “추상화”는 구체적인 구현에 의존하지 않고, 일반화된 인터페이스나 추상 클래스 등에 의존해야 한다는 것을 뜻합니다.
이 원칙은 의존성 역전 원칙(DIP, Dependency Inversion Principle) 과 관련이 있습니다.
상위 모듈 : 애플리케이션의 상위 계층에서 동작하는 코드, 즉 더 높은 수준의 정책이나 로직을 구현하는 모듈입니다.
하위 모듈 : 상위 모듈에서 호출하거나 사용하는 구체적인 기능이나 세부 사항을 구현하는 코드입니다.
1️⃣ 추상화.
“추상화” 는 객채 지향 프로그래밍(OOP)애서 중요한 개념 중 하나로, 구체적인 구현(details)을 감추고, 더 높은 수준의 개념을 정의하는 것을 의미합니다.
추상화는 구체적인 것보다는 더 일반적이고 보편적인 개념을 다루며, 특정한 구현 사항에 의존하지 않고 인터페이스나 추상 클래스 등을 통해 기능을 정의합니다.
2️⃣ 의존성 주입과 추상화의 관계.
의존성 주입(DI, Dependency Injection)은 의존성 역전 원칙(DIP, Dependency Inversion Principle)을 구현하기 위한 방법 중 하나입니다.
의존성 주입을 사용하면, 상위 모듈이 하위 모듈의 구체적인 구현에 의존하지 않고, 하위 모듈이 구현한 추상화(인터페이스나 추상 클래스)에 의존하도록 코드를 설계할 수 있습니다.
즉, 상위 모듈과 하위 모듈 모두 추상화된 인터페이스에 의존하게 하여, 구체적인 구현이 변경되더라도 상위 모듈의 코드가 영향을 받지 않도록 합니다.
3️⃣ 예시.
아래는 추상화와 의존성 주입을 적용한 예시입니다.
// 추상화된 인터페이스 (추상화)
public interface PaymentProcessor {
void processPayment(double amount);
}
// 하위 모듈 - 구체적인 구현
public class PayPalProcessor implements PaymentProcessor {
@Override
public void processPayment(double amount) {
// PayPal을 통해 결제 처리
}
}
public class CreditCardProcessor implements PaymentProcessor {
@Override
public void processPayment(double amount) {
// 신용카드를 통해 결제 처리
}
}
// 상위 모듈 - 추상화에 의존함
public class PaymentService {
private PaymentProcessor paymentProcessor;
// 의존성 주입을 통해 구현체를 주입 받음
public PaymentService(PaymentProcessor paymentProcessor) {
this.paymentProcessor = paymentProcessor;
}
public void makePayment(double amount) {
paymentProcessor.processPayment(amount);
}
}
위 코드에서 "PaymentService" 는 "PaymentProcessor" 라는 추상화에 의존합니다.
"PaymentService" 는 "PayPalProcessor" 나 "CreditCardProcessor" 의 구체적인 구현을 알 필요가 없으며, 단지 "PaymentProcessor" 인터페이스에 정의된 메서드를 호출합니다.
- 이를 통해 결제 처리 방식이 PayPal에서 신용카드로 변경되더라도 "PaymentService" 는 수정할 필요가 없습나다.
이처럼 “추상화”는 상위 모듈과 하위 모듈이 특정 구현이 아닌, 일반적인 개념에 의존하도록 만들어줌으로써, 코드의 유연성과 재사용성을 높여주는 중요한 개념입니다.
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💾 [CS] 싱글톤 패턴
💾 [CS] 싱글톤 패턴.
1️⃣ 싱글톤 패턴(Singleton pattern)
싱글톤 패턴(singleton pattern)은 하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴입니다.
하나의 클래스를 기반으로 여러 개의 개별적인 인스턴스를 만들 수 있지만, 그렇게 하지 않고 하나의 클래스를 기반으로 단 하나의 인스턴스를 만들어 이를 기반으로 로직을 만드는데 쓰입니다.
보통 데이터베이스 연결 모듈에 많이 사용합니다.
하나의 인스턴스를 만들어 놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈들이 공유하며 사용하기 때문에 인스턴스를 생성할 때 드는 비용이 줄어드는 장점이 있습니다.
하지만 의존성이 높아진다는 단점이 있습니다.
2️⃣ Java에서의 싱글톤 패턴.
Java에서 Singleton 패턴을 구현하는 방법은 여러 가지가 있지만, 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 몇 가지를 소개하겠습니다.
Eager Initialization(즉시 초기화)
Lazy Initialization(지연 초기화)
Thread-safe Singleton(스레드 안전 싱글톤)
Synchronized Method
Double-checked Locking
Bill Pugh Singleton(Holder 방식)
1️⃣ Eager Initialization(즉시 초기화)
가장 간단한 방법으로, 클래스가 로드될 때 즉시 Singleton 인스턴스를 생성합니다.
public class Singleton {
// 유일한 인스턴스 생성
private static final Singleton instance = new Singleton();
// private 생성자: 외부에서 인스턴스 생성을 방지
private Singleton() {}
// 인스턴스를 반환하는 메서드
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
이 방법은 간단하고 직관적이지만, 클래스가 로드될 때 바로 인스턴스가 생성되기 때문에, 인스턴스가 사용되지 않더라도 메모리를 차지하게 됩니다.
2️⃣ Lazy Initialization(지연 초기화)
인스턴스가 처음으로 필요할 때 생성되도록 합니다.
이 방법은 초기화에 드는 비용이 큰 경우 유리합니다.
```java
public class Singleton {
// 유일한 인스턴스를 저장할 변수 (초기에는 null)
private static Singleton instance;
// private 생성자: 외부에서 인스턴스 생성을 방지
private Singleton() {}
// 인스턴스를 반환하는 메서드 (필요할 때만 생성)
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
```
이 방법은 다중 스레드 환경에서 안전하지 않기 때문에, 추가적인 동기화가 필요합니다.
3️⃣ Thread-safe Singleton(스레드 안전 싱글톤)
다중 스레드 환경에서 안전하게 Lazy Initialization을 구현하려면 동기화를 사용합니다.
1️⃣ Synchronized Method
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
// synchronized 키워드로 스레드 안전하게 만듦
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
이 방법은 안전하지만, 성능에 약간의 영향을 줄 수 있습니다.
'synchronized' 로 인해 여러 스레드가 동시에 ‘getInstance()‘ 를 호출할 때 병목 현상이 발생할 수 있습니다.
2️⃣ Double-checked Locking
이 방법은 성능과 스레드 안전성을 모두 고려한 최적화된 방식입니다.
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
여기서 'volatile' 키워드는 인스턴스 변수가 스레드 간에 올바르게 초기화되도록 보장합니다.
4️⃣ Bill Pugh Singleton(Holder 방식)
이 방법은 Lazy Initialization을 사용하면서도, 성능과 스레드 안전성을 모두 보장합니다.
public class Singleton {
private Singleton() {}
// SingletonHolder가 클래스 로드 시점에 초기화됨
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
이 방법은 내부 정적 클래스가 JVM에 의해 클래스 로드 시 초기화되므로, 가장 권장되는 방식 중 하나입니다.
클래스가 로드될 때 초기화가 이루어지므로, 동기화나 추가적인 코드 없이도 스레드 안전성을 보장할 수 있습니다.
3️⃣ Spring Boot와 MySQL 데이터베이스의 연결 그리고 싱글턴 패턴.
Spring Boot에서 MySQL 데이터베이스를 연결할 때, 내부적으로 ‘싱글턴 패턴’ 이 사용됩니다.
그러나 이 패턴을 직접 구현할 필요는 없습니다.
‘Spring Framework’ 자체가 싱글턴 패턴을 활용하여 데이터베이스 연결 및 관리와 관련된 ‘Bean(객체)’ 을 관리합니다.
1️⃣ Spring Boot와 싱글턴 패턴.
Spring Framework는 기본적으로 각 Bean을 싱글턴 스코프로 관리합니다.
이는 특정 클래스의 인스턴스가 애플리케이션 컨텍스트 내에서 한 번만 생성되어 애플리케이션 전반에서 공유됨을 의미합니다.
2️⃣ 데이터베이스 연결에서의 싱글턴 패턴 사용.
DataSource Bean.
Spring Boot에서 MySQL과 같은 데이터베이스에 연결할 때 'DataSource' 라는 'Bean' 을 생성하여 관리합니다.
이 'DataSource' 객체는 데이터베이스 연결을 관리하는 역할을 하며, Spring은 이 'Bean' 을 싱글턴으로 생성하고 관리합니다.
즉, Spring 애플리케이션 내에서는 'DataSource' 객체가 하나만 생성되어 모든 데이터베이스 연결 요청에서 재사용됩니다.
EntityManagerFactory 및 SessionFactory.
JPA나 Hibernate와 같은 ORM을 사용하는 경우, 'EntityManagerFactory' 나 'SessionFactory' 와 같은 객체도 싱글턴 패턴에 의해 관리됩니다.
이들 객체는 데이터베이스 연결을 처리하고 트랜잭션을 관리하며, 역시 Spring에 의해 싱글턴으로 관리됩니다.
Spring의 싱글턴 관리.
Spring은 개발자가 'Bean' 을 직접 싱글턴으로 관리할 필요가 없도록, 애플리케이션의 컨텍스트 내에서 'Bean' 을 싱글턴으로 관리합니다.
데이터베이스와의 연결 관련 클래스들이 이 'Bean' 들로 구성되며, 이는 데이터베이스 연결이 효율적이고 일관되게 관리되도록 보장합니다.
3️⃣ 예시: Spring Boot에서 MySQL 연결 설정.
Spring Boot에서 MySQL 데이터베이스를 연결하기 위한 일반적인 설정은 'application.properties' 파일이나 'application.yml' 파일에 데이터베이스 연결 정보를 추가하는 것입니다.
spring.datasource.url=jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=password
spring.datasource.driver-class-name=com.mysql.cj.jdbc.Driver
이 설정은 Spring Boot가 'DataSource' 'Bean' 을 자동으로 생성하도록 하며, 이 'Bean' 은 애플리케이션 내에서 싱글턴으로 관리됩니다.
4️⃣ ✏️ 요약
Spring Boot에서 MySQL과 같은 데이터베이스를 연결할 때, Spring은 내부적으로 싱글턴 패턴을 사용하여 데이터베이스 연결을 관리합니다.
'DataSource', 'EntityManagerFactory' 등의 객체가 싱글턴으로 관리되며, 이를 통해 애플리케이션 전반에 걸쳐 일관되고 효율적인 데이터베이스 연결 관리가 이루어집니다.
Spring 자체가 이 패턴을 처리하므로, 개발자는 별도로 싱글턴 패턴을 구현할 필요가 없습니다.
4️⃣ Java Servlet 컨테이너와 MySQL 데이터베이스 연결 그리고 싱글턴 패턴.
Java Servlet 컨테이너에서 MySQL 데이터베이스를 연결할 때, 싱글턴 패턴이 일반적으로 사용됩니다.
다만, 이 패턴은 애플리케이션 코드에서 직접 구현되는 것이 아니라, 서블릿 컨테이너나 데이터베이스 연결 관리 라이브러리에서 사용됩니다.
1️⃣ JDBC DataSource
서블릿 컨테이너(예: Tomcat, Jetty)에서 데이터베이스 연결을 설정할 때 보통 'DataSource' 를 사용합니다.
이 'DataSource' 객체는 보통 싱글턴으로 관리되며, 데이터베이스 연결 풀을 제공합니다.
Connection Pooling
서블릿 컨테이너는 데이터베이스 연결을 관리하기 위해 연결 풀링(Connection pooling)을 사용합니다.
연결 풀은 여러 데이터베이스 연결을 미리 생성하고 재사용하도록 관리합니다.
연결 풀을 관리하는 객채는 'DataSource' 이고, 이는 애플리케이션 내에서 싱글턴으로 관리되어, 여러 서블릿에서 동일한 'DataSource' 객체를 사용하여 효율적으로 데이터베이스에 연결할 수 있습니다.
2️⃣ 싱글턴 패턴의 활용.
DataSource 객체
서블릿 컨테이너는 보통 'DataSource' 객체를 싱글턴으로 관리합니다.
'DataSource' 는 데이터베이스 연결 풀을 관리하며, 이 객체가 한 번만 생성되어 애플리케이션 전반에 걸쳐 재사용됩니다.
Connection 객체
각 요청마다 데이터베이스 연결이 필요할 때마다 새로운 'Connection' 객체가 생성되거나 풀에서 가져오게 됩니다.
하지만 'DataSource' 자체는 싱글턴으로 관리되기 때문에, 동일한 'DataSource' 객체를 통해 연결이 이루어집니다.
3️⃣ 예시: Tomcat에서 DataSource 설정
Tomcat과 같은 서블릿 컨테이너에서 MySQL 데이터베이스와의 연결을 설정하는 일반적인 방법은 'context.xml' 파일에서 'DataSource' 를 정의하는 것입니다.
<Context>
<Resource name="jdbc/MyDB"
auth="Container"
type="javax.sql.DataSource"
maxTotal="100"
maxIdel="30"
maxWaitMillis="10000"
username="root"
password="password"
driverClassName="com.myslq.cj.jdbc.Driver"
url="jdbc:mysql://localhost:3306/mydb"/>
</Context>
이 설정은 'jdbc/MyDB' 라는 JNDI 리소스를 정의하고, 'DataSource' 객체를 생성하여 연결 풀링을 관리합니다.
이 'DataSource' 는 Tomcat 내에서 싱글톤으로 관리됩니다.
4️⃣ 싱글턴 패턴의 이점.
효율성.
여러 서블릿이 동일한 'DataSource' 객체를 공유함으로써 메모리와 자원을 절약할 수 있습니다.
관리의 용이성.
데이터베이스 연결 관리를 중앙화할 수 있으며, 코드에서 직접 관리할 필요 없이 서블릿 컨테이너가 이를 담당합니다.
5️⃣ ✏️ 요약
Java Servlet 컨테이너에서 MySQL 데이터베이스를 연결할 때, 싱글턴 패턴은 주로 DataSource 객체에 적용됩니다.
이 DataSource 객체는 서블릿 컨테이너에 의해 싱글턴으로 관리되며, 데이터베이스 연결 풀을 통해 효율적으로 데이터베이스 연결을 처리합니다.
이를 통해 애플리케이션 전반에 걸쳐 일관되고 성능이 최적화된 데이터베이스 연결 관리가 이루어집니다.
3️⃣ Java 애플리케이션 서버와 MySQL 데이터베이스의 연결 그리고 싱글턴 패턴.
Java 애플리케이션 서버에서 MySQL 데이터베이스를 연결할 때, 싱글턴 패턴은 우요한 역할을 합니다.
그러나 이 패넡은 애플리케이션 코드에서 직접 구현되지 않으며, 애플리케이션 서버나 데이터베이스 연결 관리 라이브러리에서 사용됩니다.
1️⃣ DataSource와 Connection Pooling
Java 애플리게이션 서버(예: JBoss/WildFly, GlassFish, WebSphere)에서 데이터베이스를 연결할 때 일반적으로 'JDBC DataSource' 와 'Connection Pooling' 을 사용합니다.
이때 DataSource 객체는 싱글턴으로 관리되며, 데이터베이스 연결의 효율성을 높이기 위해 연결 풀을 사용합니다.
DataSource 싱글턴 관리
애플리케이션 서버는 데이터베이스와의 연결을 관리하기 위해 DataSource를 생성합니다.
이 DataSource 객체는 서버에서 싱글턴으로 관리됩니다.
즉, 애플리케이션 전반에 걸쳐 동일한 DataSource 객체가 사용됩니다.
DataSource는 내부적으로 데이터베이스 연결 풀을 관리하며, 여러 클라이언트 요청에서 동일한 데이터베이스 연결 객체를 재사용합니다.
Connection 객체 관리
데이터베이스와의 실제 연결을 관리하는 Connection 객체는 매번 새로운 요청이 있을 때마다 DataSource에서 가져오지만, DataSource는 싱글턴으로 관리되므로 전체 애플리케이션에서 일관된 연결 풀이 사용됩니다.
2️⃣ Java EE 환경에서의 DataSource 관리
Java EE 애플리케이션 서버에서는 'JNDI(Java Naming and Directory Interface)' 를 통해 DataSource를 관리합니다.
이는 서버의 전역 설정에서 관리되며, 여러 애플리케이션이 동일한 데이터베이스 연결을 공유할 수 있도록 합니다.
JNDI를 통한 DataSource 설정 예시
```xml
- 이 설정은 애플리케이션 서버가 싱글턴 DataSource 객체를 생성하고 관리하도록 합니다.
### 3️⃣ 싱글턴 패턴의 역할.
- **효율성**
- 싱글턴으로 관리되는 DataSource는 애플리케이션 서버 전체에서 하나의 객체로 유지되며, 이를 통해 메모리와 자원 사용이 최적화됩니다.
- **일관성**
- 동일한 데이터베이스 연결 풀을 사용하기 때문에 애플리케이션 전방에 걸쳐 데이터베이스 연결이 일관되게 관리됩니다.
- **관리 용이성**
- 데이터베이스 연결 관리가 중앙화되어, 각 애플리게이션에서 따로 관리할 필요 없이 서버에서 통합 관리됩니다.
### 4️⃣ EJB와의 통합.
- JavaEE 환경에서 EJB(Enterprise JavaBeans)는 주로 애플리케이션 서버에서 관리되는 비즈니스 로직을 구현하는 데 사용됩니다.
- EJB에서 데이터베이스 연결을 사용할 때도 싱글턴 패턴이 적용된 DataSource를 통해 연결이 이루어집니다.
```java
@Stateless
public class MyService {
@Resource(lookup = "java:/jdbc/MyDB")
private DataSource dataSource;
public void doSomething() {
try (Connection connection = dataSource.getConnection()) {
// 데이터베이스 작업 수행
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
이 코드에서 'dataSource' 는 서버에 의해 관리되는 싱글턴 DataSource 객체를 참조하며, 이를 통해 데이터베이스 연결을 처리합니다.
5️⃣ ✏️ 요약,
Java 애플리케이션 서버에서 MySQL 데이터베이스를 연결할 때, 싱글턴 패턴은 DataSource와 같은 중요한 객체 관리에 사용됩니다.
이 패턴을 통해 애플리케이션 서버는 데이터베이스 연결을 효율적이고 일관되게 관리할 수 있으며, 연결 풀링을 통해 자원 사용을 최적화합니다.
애플리케이션 서버가 DataSource를 싱글턴으로 관리함으로써, 서버 전반에 일관된 데이터베이스 연결을 제공하고 효율성을 극대화할 수 있습니다.
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