💾 [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.