SOLID (객체 지향 설계), 좋은 설계란?

최근에 백엔드 공부를 시작하면서, 재미있는 하루하루를 보내고 있다.

스프링을 이용해서 간단한 회원관리서비스를 만들었는데,
정말 간단한 프로젝트여도 얻은 것이 정말 많은 프로젝트였다.

특히나 설계의 중요성을 다시한번 깨닫는 개발이었다.

 

서비스의 비즈니스 요구사항 요약하자면,

• 이름을 설정하여 회원가입
• 존재하는 회원의 이름과 같은 이름으로는(중복 이름) 가입 불가
• 아직 데이터 저장소가 선정되지 않은 상태(가상의 시나리오)

 

이러한 비즈니스 요구사항을 가정하고 만든 서비스이다.

회원의 이름 데이터를 저장하는 저장소가 아직 선정되지 않았기에,
MemberRepository라는 이름으로 인터페이스를 만들고,

처음에는 간단하게 자체 메모리에 저장하도록
MemoryMemberRepository라는 이름으로 구현체를 작성했다.

그리고 해당 구현체를 스프링 빈에 등록하여 사용했다.

추후, h2 DB로 데이터 저장소가 선정되었다고 가정하고,

h2 DB를 JDBC API 를 이용하여  스프링과 연결하도록
JdbcMemberRepository라는 이름으로 구현체를 작성했다.
데이터베이스 커넥션 정보를 바탕으로 DataSource를 생성하고 스프링 빈으로 만들어 두도록 하였고,

기존의 작동 코드를 전혀 손대지 않고,
Config 설정만으로 구현 클래스를 변경하여 스프링 빈에 등록되도록 하였다.

 

만약 객체 지향 설계를 고려하지 않고,
다형성, 인터페이스를 활용하지 않았다면,
요구사항에 의해 데이터베이스를 변경해야 하는 경우,
여러 코드를 수정해야 했을 것이다.

 

SOLD (객체 지향 설계) 기본 원칙 중 하나인,

OCP(개방-폐쇄 원칙)는
객체 지향에서 말하는 다형성 이라는 개념을 잘 활용하면, 잘 지킬 수 있다.
이 서비스를 개발하면서 했던 것처럼 기능을 완전히 변경을 해도, 애플리케이션전체를 수정할 필요가 없는 것이다.

조립하는 코드(Config 설정)는 어쩔 수 없이 수정해야하지만,
실제 어플리케이션이 동작하는데에 필요한 코드들은 하나도 변경하지 않을 수 있다.

 

이 글에서는,

SOLID 원칙을 정리하고자 한다.

 

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SOLID (객체 지향 설계) 원칙

 

SOLD란? - 객체 지향 프로그래밍 및 설계의 다섯가지 기본원칙

두문자	약어	개념
S	SRP	단일 책임 원칙 (Single responsibility principle)한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
O	OCP	개방-폐쇄 원칙 (Open/closed principle)“소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나 변경에는 닫혀 있어야 한다.”
L	LSP	리스코프 치환 원칙 (Liskov substitution principle)“프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.” 계약에 의한 설계를 참고하라.
I	ISP	인터페이스 분리 원칙 (Interface segregation principle)“특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다.”[4]
D	DIP	의존관계 역전 원칙 (Dependency inversion principle)프로그래머는 “추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.”[4] 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.

 

 

SRP - 단일 책임 원칙 (Single responsibility principle)

• 한 클래스는 하나의 책임만 가져야 한다.
• 하나의 책임이라는 것은 모호하다.
  • 클 수 있고, 작을 수 있다.
  • 문맥과 상황에 따라 다르다.
• 중요한 기준은 변경이다. 변경이 있을 때 파급 효과가 적으면 단일 책임 원칙을 잘 따른것
• 예) UI변경, 객체의 생성과 사용을 분리

 

OCP - 개방-폐쇄 원칙 (Open/closed principle)

개방-폐쇄 원칙은 소프트웨어 개체(클래스, 모듈, 함수 등등)는 확장에 대해 열려 있어야 하고, 수정에 대해서는 닫혀 있어야 한다.

• 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있으나, 변경에는 닫혀 있어야 한다.
• 이런 거짓말 같은 말이? 확장을 하려면, 당연히 기존 코드를 변경?
• 다형성을 활용해보자.
• 인터페이스를 구현한 새로운 클래스를 하나 만들어서 새로운 기능을 구현

OCP 개방-폐쇄 원칙의 문제점

•  MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
  
  • MemberRepositroy m = new MemoryMemberRepository(); // 기존 코드
  • MemberRepository m = new JdbcMemberRepository(); // 변경 코드
• 구현 객체를 변경하려면 클라이언트 코드를 변경해야 한다.
• 분명 다형성을 사용했지만 OCP 원칙을 지킬 수 없다.
• 이 문제를 어떻게 해결해야 하나?
• 객체를 생성하고 연관관계를 맺어주는 별도의 조립, 설정자가 필요하다. (이 부분을 Spring을 사용해서 해결)

 

개방 - 폐쇄 원칙의 두가지 속성

• 확장에 대해 열려있다.
• 수정에 대해 닫혀있다.

 

LSP - 리스코프 치환 원칙 (Liskov substitution principle)

프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.

• 프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야 한다.
• 다형성에서 하위 클래스는 인터페이스 규약을 다 지켜야 한다는 것, 다형성을 지원하기 위한 원칙, 인터페이스를 구현한 구현체는 믿고 사용하려면, 이 원칙이 필요하다.
• 단순히 컴파일에 성공하는 것을 넘어서는 이야기
• 예) 자동차 인터페이스의 엑셀은 앞으로 가라는 기능, 뒤로 가게 구현하면, LSP 위반,  느리더라도 앞으로 가야함

 

ISP - 인터페이스 분리 원칙 (Interface segregation principle)

인터페이스 분리 원칙은 클라이언트가 자신이 이용하지 않는 메서드에 의존하지 않아야 한다는 원칙이다.
특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러 개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다.

인터페이스 분리 원칙은 큰 덩어리의 인터페이스들을 구체적이고 작은 단위들로 분리시킴으로써 클라이언트들이 꼭 필요한 메서드들만 이용할 수 있게 한다. 인터페이스 분리 원칙을 통해 시스템의 내부 의존성을 약화시켜 리팩토링, 수정, 재배포를 쉽게 할 수 있다.

• 특정 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 범용 인터페이스 하나보다 낫다.
• 자동차 인터페이스 → 운전 인터페이스, 정비 인터페이스로 분리
• 사용자 클라이언트 → 운전자 클라이언트, 정비사 클라이언트로 분리
• 분리하면 정비 인터페이스 자체가 변해도 운전자 클라이언트에 영향을 주지 않음
• 인터페이스가 명확해지고 대체 가능성이 높아진다.

 

DIP - 의존관계 역전 원칙 (Dependency inversion principle)

프로그래머는 추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.

1. - 상위 모듈은 하위 모듈에 의존해서는 안된다. 상위 모듈과 하위 모듈 모두 추상화에 의존해야 한다.
2. - 추상화는 세부 사항에 의존해서는 안된다. 세부사항이 추상화에 의존해야 한다.

• 프로그래머는 "추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다." 의존성 주입은 이 원칙을 따르는 방법 중 하나다.
• 쉽게 이야기해서 구현 클래스에 의존하지 말고, 인터페이스에 의존하라는 뜻
• 앞에서 이야기한 역할(Role)에 의존하게 해야 한다는 것과 같다. 객체 세상도 클라이언트가 인터페이스에 의존해야 유연하게 구현체를 변경할 수 있다! 구현체에 의존하게 되면 변경이 아주 어려워진다.
• 그런데 OCP에서 설명한 MemberService는 인터페이스에 의존하지만, 구현 클래스도 동시에 의존한다.
• MemberService 클라이언트가 구현 클래스를 직접 선택
  • MemberRepository m = new MemoryMemberRepository();
• DIP 위반

 

정리

• 객체 지향의 핵심은 다형성
• 다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발할 수 없다.
• 다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다.
• 다형성 만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다.
• 뭔가 더 필요하다... 예를 들어..Spring
  • 스프링은 다음의 기술로 다형성 + OCP, DIP를 가능하게 지원
    • DI(Dependency Injection) : 의존관계, 의존성 주입
    • DI 컨테이너 제공
  • 클라이언트 코드의 변경 없이 기능 확장
  • 쉽게 부품을 교체하듯이 개발

 

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좋은 설계란..?

 

이번에 회원관리 서비스를 개발하면서, 객체지향 설계의 중요성에 대해서 실감했고,
변화하는 비즈니스 요구사항에 대응하기 위해서는, 프로그램 설계단계에서 정말 많은 고민이 필요하다고 생각되었다.

설계를 고민할 때, 어려운 점은,
"비즈니스 요구사항은 어떻게 변할지 예측 할 수 없다" 라는 것이다.

그렇다면 우리가 해야할 것은,
어떤 비지니스 요구사항, 어떤 기능을 추가로 요구 받을지 예측할 수 없다는 것을 인정하는 것이다.

그리고, 미래를 추측해서 설계하지 말고,
어떤 요구사항이 오더라도,
요구사항으로 인한 기존 코드의 변화를 최소화하며,
변화를 손쉽게 받아들일 수 있도록
프로그램 설계단계에서부터 고민하는 것이 좋은 설계로 향하는 방향이지 않을까?