내 남자의 길~!

필자는 많은 영역의 패턴 중에서 GoF의 디자인 패턴만큼이나 일찍(1996년 Pattern-Oriented Software Architecture) 소개되어 해외에서는 많이 전파되었으나, 아직까지 우리나라에서는 확산되지 않은 아키텍처 패턴에 대해 이야기하고자 한다.

소프트웨어 아키텍처란?
족보(?)를 거슬러 올라가듯이 아키텍처 패턴은 소프트웨어 아키텍처에 대한 내용이고 소프트웨어 아키텍처의 유래는 많은 IT 용어들이 그렇듯이 건축의 아키텍처에서 유래되었다. 그 족보 순서대로 아키텍처란 무엇인지부터 살펴보자.

아키텍처의 영문 어원은 Architecture = archi(first, chief, govern) + tect(build)이다. 해석해보면 건물을 구축(build)할 때 전체적인 구조를 관리(govern)하는 것을 의미한다. 라틴어의 어원을 찾아보면 Architectura = Arch(큰, 우두머리) + Tectura(기술), 즉 큰 시스템을 구축할 때 구조를 관리하기 위한 기술을 의미한다. 그렇다면 소프트웨어 아키텍처란 무엇을 의미하는가?

‘소프트웨어 시스템을 구성하는 서브시스템과 컴포넌트, 그리고 그것들의 관계를 나타내는 용어이다.’
- Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 1: A System of Patterns

‘아키텍처는 컴포넌트로 구체화된 시스템의 기본적인 조직이며 환경에 대한 관계이고 디자인과 진화를 이끄는 원리이다.’
- IEEE1471

‘소프트웨어 구성요소와 그들이 지니고 있는 특성 중에 외부에 드러나는 요소의 특성, 그리고 구성요소들 간의 관계를 표현하는 시스템의 구조나 구조체를 말한다’
- Software Architecture in Practice

몇몇 책에서 나온 소프트웨어 아키텍처에 대한 정의이다. 정의가 조금씩 다르지만 공통적으로 언급하고 있는 것은 소프트웨어 아키텍처란 시스템을 구성하는 구성요소(서브시스템, 컴포넌트)와 그들(구성요소) 간의 관계를 나타낸다는 점이다.

좀 어렵다면 더 쉽게 예로 <그림 2>를 들어보자. 좌측 그림은 학창시절 좋아했던 프라모델의 조립설명서이고, 우측은 스트럿츠의 아키텍처를 표현한 그림이다. 좌측 조립설명서에는 조립부품에 대한 정보(부품번호)와 서로 연결되는 정보(화살표)를 표기하고 있다. 우측에 익숙한 스트럿츠 아키텍처도 역시 다를 바가 없다. 구성요소에 대한 정보(명칭)와 연관된 구성요소끼리의 관계를 표시하고 있다. 이제 소프트웨어 아키텍처가 어떤 것인지 감이 왔을 것이다. 그렇다고 소프트웨어 아키텍처가 그림이라고 생각하면 안 된다. 구성요소와 관계를 설명하기 위한 텍스트, 표 등 어떠한 형태로든 가능하며 거의 모든 경우 혼합되어 사용된다.

왜 소프트웨어 아키텍처를 알아야 하는가?

드라마나 영화에서 연인들이 <그림 3>과 같은 퍼즐을 사서 함께 머리를 맞대고 맞추는 모습을 본 적이 있을 것이다. 만약 좌측의 16조각 퍼즐이라면 완성된(구성요소와 연관 관계를 표시한) 그림 없이 쉽게 해낼 수 있다. 너무 빨리 끝나 다른 놀이도 준비해두지 않으면, 자칫 연인이 지루해 할 수도 있다. 그러나 우측같이 5,000조각의 퍼즐이라면 사정은 달라진다. 완성된(구성요소와 연관관계를 표시한) 그림은 필수인 것이다. 잘못하면 서로에게 ‘퍼즐하나 못 맞추나’라는 식의 실망감을 안겨줄 수도 있으니 조심해야 한다. 소프트웨어 아키텍처 역시 규모가 작은 프로그램에서는 필요하지 않다. 그러나 복잡한 시스템이라면 성공적인 구축과 유지보수를 위해 반드시 필요하다.

아키텍처 패턴이란?

아키텍처 패턴이란 디자인 패턴과 마찬가지로 특정 문제를 해결하기 위해 반복되어 사용되는 솔루션을 문서화한 것이다. 단지 문제의 영역이 설계(디자인)가 아닌 아키텍처라고 생각하면 된다. 나무를 보느냐, 숲을 보느냐의 차이인 셈이다.

아키텍처 패턴은 소프트웨어 시스템의 구조를 체계적으로 구성하기 위한 기본적인 스키마를 제시한다. 아키텍처 패턴에는 미리 정의된 서브시스템을 제공하고 각각의 아키텍처 패턴간의 책임을 명시하며 패턴들 사이의 관계를 조직화하는 규칙과 가이드라인을 포함하고 있다.

즉, 소프트웨어 시스템의 전체 구조를 나타내는 조감도이면서 구성요소들에 대한 설명서이기도 하며, 구성요소들 사이의 관계를 조직화하는 규정집이기도 하다. 아키텍처 패턴은 아키텍처는 아니나 시스템의 유용한 이미지를 전달해준다. 패턴의 또 다른 유용한 측면은 품질 속성을 명확히 보여준다.

왜 아키텍처 패턴을 알아야 하는가?

아키텍트(아키텍처를 총책임지는 사람)는 곧 잘 오케스트라의 지휘자와 비교된다. <그림 5>는 유명한 지휘자 카라얀의 지휘 모습을 보여준다. 카라얀은 원래 피아니스트로서의 길을 가려 했다. 그러나 그는 그 분야에서 성공할 가능성이 희박하다는 것을 느끼고 있던 차에 은사였던 파움가르트(BernhardPaum gartner)의 조언으로 지휘자의 길을 택한다.

카라얀이 지휘를 공부하면서 그의 인생엔 많은 행운이 잇따르는데 다름 아니라 당시 빈 국립가극장의 건물 관리자 겸 감독관이었던 사람이 바로 카라얀의 숙부였다. 숙부는 조카에게 유명한 지휘자의 연주회나 비공개 연습을 들을 수 있도록 해주었다. 거장들의 모습을 가까이 보면서 그는 많은 것을 배울 수 있었다.

여러분들이 아키텍처 패턴을 알고 사용한다는 것은 카라얀의 경우처럼 좋은 숙부가 없이도 훌륭한 아키텍트의 노하우를 배울 수 있다는 것이다. 다시 말하면 거장들이 이미 사용해 구축한 시스템이 존재하는 검증된 아키텍처를 이용할 수 있는 것이다. 개발에서 설계를 하게 되고 그러면서 디자인 패턴을 공부했듯이, 전체적인 소프트웨어의 시스템을 다루고자 할 때 아키텍처 패턴은 큰 도움이 될 것이다.

음악계에 재미있는 에피소드가 하나 있다. 또 다른 유명한 지휘자안 프란츠 샬크(F. Schalk 1863-1931)가 오케스트라를 객석에서 감상할 때의 일이었다. 연주가 무르익어가자 무의식적으로 눈을 감았다. 그랬더니 옆에 앉아있던 한 남자가 가만히 속삭였다. "그것은 현대 회화를 볼 때만 그렇게 하는 것입니다. 여기서는 귀를 막아야 해요."

모두가 아키텍처 패턴을 상세히 알아야 할 필요는 없지만, 최소한 다른 사람과의 대화나 전체 시스템에서 자신이 맡은 바를 이해할 수 있는 정도는 알고 있어야, 귀를 막거나 눈을 감는 사람이 되지 않는다.

[아키텍처 패턴의 장점]
- 검증된 아키텍처이다.
- 구축 전에 시스템의 특성에 대해 시뮬레이션할 수 있다.
- 기존 시스템을 쉽게 이해할 수 있다.   

아키텍처 패턴과 디자인 패턴
앞에서부터 디자인 패턴과 아키텍처 패턴을 계속 묶어서 이야기해왔다. 이쯤에서 명확히 서로간의 관계를 정리하도록 하자. 두 가지 모두는 소프트웨어 개발에 있어서 반복되는 문제들에 대한 해법이라는 점에서 동일하다.

하지만, 디자인 패턴이 프로그램의 설계에서 나타나는 반복적인 문제를 다루는 반면 아키텍처 패턴은 소프트웨어 시스템 전체적으로 영향을 미치는 사안들에 대한 해결 방법이다. <표 1>로 간단히 둘의 차이점을 정리해보았다.

예를 들면 ‘파이프&필터’라는 아키텍처 패턴이 있다. 이 패턴의 장점 중 하나는 동시 개발이 가능하다는 점이다. 필터 또는 파이프 단위로 나누어 개발 가능하기 때문에 병렬적 개발이 가능하다. 하지만 디자인 패턴 중에는 이런 장점을 가진 패턴이 존재하지 않는다.

이는 디자인 패턴은 설계 문제에 있어서의 해결책이기 때문이고, 아키텍처 패턴은 소프트웨어 시스템 전반에 관한 문제 해결이기 때문이다. 따라서 아키텍처 패턴은 디자인 패턴과 달리 조직의 구조나 개발 프로세스의 효율성까지도 포함한다.

둘은 이렇게 다루는 문제의 영역이 다르지만, 곧 잘 어울려 다닌다. 아키텍처 패턴의 구성은 디자인 패턴들로 이뤄지는 경우가 많다. 그래서 둘 사이의 관계를 Composit Pattern으로 표현할 수 있다. 아키텍처 패턴의 구성요소와 구성요소 사이의 관계를 반드시 디자인 패턴으로 해야 하는 것은 아니다. 하지만 앞으로 나올 예제에서도 볼 수 있듯이 둘은 함께 사용되는 경우가 많다.

아키텍처 패턴과 디자인 패턴간의 관계 예제
『Head First Design Patterns』에 나오는 예제로 아키텍처 패턴과 다지인 패턴 간의 관계를 설명하고자 한다. 예를 들어 보자. 한 개발회사에서 묘하게 DJ오디오 시스템과 심장 박동기의 공통점이 많음을 발견하고 MVC 패턴을 이용해 두 가지를 동시에 개발하기로 했다.

DJ오디오 시스템에서는 아이팟이 모델 역할을, 스크래치가 컨트롤러 역할을 맡고 뷰 컴포넌트의 역할은 스피커이다. 심장 박동기에서는 모델은 내부적으로 아날로그(박동)를 디지털(화면에 보이는 수치, 그래프)로 바꾸어주는 부분이고, 컨트롤러는 측정 대상과 연결되는 입력단자가 될 것이다.

이제 두 가지 시스템을 전체적인 UML 그림으로 보자.

MVC 중 VIEW와 Model 관계는 모델의 변경에 따라 자동으로 화면을 바꿔주기 위해 Observer Pattern으로 이뤄져 있다. 플레이어는 작동하는데 음악이 안 나오는 DJ오디오 시스템이나 심장 박동수가 표시되지 않는 심장 박동기를 누가 사겠는가?

같은 시스템이 설정에 따라서 DJ오디오 시스템일 수도 있고, 심장 박동기가 될 수도 있다. 그 때마다 원하는 기기로 사용하기 위해 모델 컴포넌트를 교체할 수 있어야 한다. 그래서 모델에는 Strategy Pattern이 적용되어 있다.

뷰 컴포넌트는 복합적인 화면을 쉽게 구성하기 위해 Composite Pattern을 사용해 구현되어 있다.

하나의 MVC 패턴의 구성요소인 모델과 뷰는 각각 Strategy Pattern과 Composite Pattern을 이용했고 뷰와 모델의 연결에는 Observer Pattern을 사용했다. 이렇듯 아키텍처 패턴에서 이야기하는 구성요소나 구성요소 간의 관계에 대한 규칙을 만족시키기 위해 디자인 패턴을 이용하는 경우가 많다.

이제까지 아키텍처 패턴에 대해 설명했다. 왜 우리가 아키텍처 패턴을 알아야 하는지를 따져보고 디자인 패턴과의 공통점과 차이점에 대해 살펴봤다. 큰 건물을 지을 때처럼 큰 시스템을 구축할 때는 아키텍처가 필요하다. 시스템의 요구사항에 맞는 아키텍처를 찾기 위해 아키텍처 패턴을 사용한다. 아키텍처 패턴은 실제 구현을 완료하지 않고도 시스템의 특성을 예측 가능하게 해주는 유용한 지식이다. 아키텍처의 세부 설계는 디자인 패턴을 이용할 수 있고, 많이 그렇게 사용한다. 디자인 패턴이 여러분의 많은 고민을 해결해주었듯이, 아키텍처 패턴도 그럴 수 있기를 기원한다.

MVC 패턴이란?
대표적인 아키텍처 패턴의 하나로 시스템 전체를 Model과 View, Controller 세 개의 컴포넌트로 나누어서 각 부분의 변경 영향도를 최소화하기 위한 패턴이다. Model 컴포넌트는 핵심 데이터와 기능을 캡슐화한다. 모델은 특정 출력 표현 방식이나 특정 입력 동작에 영향을 받지 않는다.

뷰 컴포넌트는 사용자에게 정보를 디스플레이한다. 뷰는 모델로부터 데이터를 얻는다. 모델로부터 제공된 데이터는 다양한 뷰를 통해 표시될 수 있으며, 각 뷰마다 컨트롤러 컴포넌트 하나씩 연결된다. 컨트롤러 컴포넌트는 사용자의 입력, 특정 이벤트 등을 서비스 요청으로 변환한다. 사용자는 오직 컨트롤러를 통해서만 시스템과 상호작용한다.

DJ오디오 시스템과 심장 박동기에 적용된 디자인 패턴
본문 예제에 등장하는 디자인 패턴에 대해 간단하게 설명하고자 한다. 각 패턴에 대한 자세한 내용은 참고자료에 나오는 「Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software」 또는 「Head First Design Patterns」을 참고하면 된다.

Observer Pattern
두 객체 사이의 의존성 때문에 한 객체의 상태가 변경되면 자동적으로 관련된 객체들에게 알려주기 위한 설계이다. 우리가 다른 사람의 블로그를 매일 같이 들어가서 새로운 아티클이 등록되었는지 살펴볼 필요 없이 RSS를 등록하면 새 글이 올라왔을 때, 자동으로 알려주는 것과 같다. 여기서는 아이팟에 의해 다음 음이 해석되면 스피커에게 자동으로 알려주는 용도로 사용하고 있다.

Strategy Pattern 

같은 알고리즘들을 각각 캡슐화해 서로 호환 가능하게 만드는 설계이다. 클라이언트에 따라서 독립적으로 원하는 알고리즘을 사용할 수 있다. 전투기 게임에서 파워를 먹을 때마다 한 번에 발사되는 미사일의 개수와 모양이 달라진다. 이렇게 동일한 행위(미사일 발사)를 다른 방법(개수와 모양)으로 선택 가능하게 해주는 설계이다. 여기서는 음의 해석을 음악으로 볼 것인지, 심장 박동으로 볼 것인지 선택 가능하도록 하기 위해 사용되고 있다.

Composite Pattern
부분과 전체 구조가 트리 형식으로 표현되는 조립 객체를 Composite Object라고 한다. 클라이언트가 조립 객체나 개별 객체나 모두 동일하게 취급할 수 있도록 해준다. 문서를 작성하게 되면 글상자를 이용하기도 한다. 글상자는 문서와 동일하게 안에 텍스트나 그림을 넣을 수 있다.

이렇게 워드프로세서를 사용자 입장에서는 글상자가 문서의 부분이지만 문서와 동일하게 취급할 수 있게 해준다(글 상자 안에 텍스트를 입력하거나 그림을 삽입하는 방법이 다르다면 얼마나 불편하겠는가). 여기서는 사용자 UI를 구성함에 있어 모든 UI 파트를 Graphics라는 유형으로 단일 취급할 수 있게 사용하고 있다.

참고자료
1. Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 1: A System of Patterns, Frank Buschmann, WILEY, 1996. 8
2. Software Architecture in Practice (2/E), Paul Clements, Addison-Wesley Professional, 2003. 4
3. IEEE 1471 국제표준(IEEE Recommended Practice for Architectural Description of Software-Intensive Systems)
4. Head First Design Patterns, Kathy Sierra, 2004. 10 
5. Pattern-Oriented Analysis and Design: Composing Patterns to Design Software Systems, Sherif M. Yacoub
6. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, JOHN VLISSIDES, 1995. 8
7. [GoF] 패턴 이야기 - GoF Pattern Overview (손영수) -
http://www.devpia.com/NET2/EvaCast/Lecture/?cu=view&r=122

프로그래머는 새로운 언어를 학습하는 과정과 새로운 프레임워크를 배우는 것 사이에서 비슷하지만 다른 캐즘을 느끼고, 그로 인한 스트레스를 받는다. 언어를 학습할 때는 대부분 몇 개의 기본적인 키워드와 확장 라이브러리, 컴파일러 및 코드 작성 환경에 대해 적응한 후 학습하고 있는 주 교재의 연습 문제나 자신이 잘 알고 있는 문제를 풀어보는 것으로 시작한다. 처음엔 대부분의 기본 키워드의 동작이나 확장 함수에 익숙하지 않아 느리게 학습이 진행되고 거기에 캐즘이 존재하게 되지만 두세 번 같은 유형의 문제를 반복하게 되면 해당 키워드나 함수에 대해 곧 원활히 사용할 수 있는 능력을 갖게 된다. 훗날 다른 부분을 학습할 때도 원활하게 기존에 배웠던 내용을 응용해 사용할 수 있으며 구현을 자유자재로 부릴 수 있게 된다.

프레임워크를 처음 학습할 때는 언어를 학습할 때처럼 예제부터 다루는 방법을 사용하기도 하지만, 먼저 프레임워크가 커버하는 문제 해결 범위와 용도에 대해 살펴본 후, 아키텍처와 내부 디자인, 프레임워크의 기능 중 수정하거나 첨부할 수 있는 부분과 없는 부분, 그리고 다양한 상황에 맞는 예제를 보게 된다. 그 다음 간단한 예제를 만드는 기능을 설명해 놓은 도움말과 장문의 레퍼런스 설명문, 그리고 마법사가 만들어 놓은 코드에 대한 이해를 먼저 한 다음 예제를 작성하는 순으로 접근하게 된다. 이러한 과정은 프레임워크에 대한 감을 잡기 전까지 캐즘으로 나타나게 되며, 프레임워크 학습을 저해하고 기피하게 되는 원인이 되기도 한다.

프레임워크는 일반적으로 문제를 풀기 위한 재사용 가능한 구현뿐 아니라 코드 구조와 재사용 가능한 디자인이 포함되어 있다. 따라서 전통적인 애플리케이션을 개발하는 방법과는 달리 프레임워크 기반으로 애플리케이션을 개발하기 위해서는 풀고자 하는 도메인 문제를 프레임워크의 구조를 이용해 풀어야 하며, 그러기 위해서는 애플리케이션의 구조를 프레임워크에 맞추기 위해 프레임워크의 기능과 디자인을 학습하는 과정이 반드시 필요하게 된다. 반대로 프레임워크를 개발할 때는 프레임워크의 기능을 쉽게 확장하고 이용할 수 있도록 해야 하며, 디자인을 쉽게 학습할 수 있도록 문서 및 레퍼런스를 제공해야 한다.

프레임워크 기반 애플리케이션의 과정을 도식화해 보면 <그림 1>과 같이 나타낼 수 있는데, 프레임워크 개발자는 프레임워크의 디자인 및 구현, 프레임워크로의 반영, 프레임워크 개선, 프레임워크의 문서화를 담당하며 애플리케이션 개발자는 프레임워크 반영, 프레임워크 이해 및 문서와 레퍼런스를 이용한 이해와 응용 부분을 담당하게 된다.

프레임워크를 이해하기 위한 패턴 언어
PLOP‘08 학회에 발표된 ‘Pattern for UnderstandingFrame works’ 논문에는 프레임워크를 애플리케이션에 적용하기 위해 이해하는 방법으로 다음과 같은 일련의 패턴 언어를 거친다고 기술하고 있다.

- 프레임워크 선택하기 (Selecting a framework)
- 프레임워크를 이용한 프로젝트 레퍼런스 만들기 (Instantiating a framework)
- 프레임워크 발전시키기(Evolving a framework)
- 프레임워크 학습 (Drive your learning)
- 사용 경험의 보전 방법 (Knowledge-keeping)
- 애플리케이션 도메인의 이해 (Understand the application domain)
- 프레임워크 아키텍처의 이해 (Understand the architecture)
- 프레임워크 내부 디자인의 이해 (Understand the design internals)
- 프레임워크 코드의 이해 (Understand the source code)

프레임워크를 구현할 때 무엇보다 중점적으로 집중할 부분은 애플리케이션에 공통적으로 나타나는 부분과 가변적으로 나타나는 부분을 구분하고 분석하는 일이다. 공통적인 부분은 다수의 애플리케이션에서 공통적으로 코드가 반복되게 되므로 프레임워크 안쪽으로 코드가 구현되어 있어 프레임워크 사용만으로 코드 재사용이 일어나도록 구현하는 것이 좋다. 가변적인 부분은 애플리케이션마다 가변적이기 때문에 프레임워크 내의 구현부를 쉽게 선택할 수 있도록 프레임워크 초기화 부분의 파라미터 등을 통해 기능 접근을 할 수 있도록 해야 하며, 만일 가변적인 부분을 프레임워크 내에서 모두 포함하지 못한다면 애플리케이션마다 특정한 상황의 구현을 프레임워크 코드를 대체해 커스터마이징할 수 있도록 위치를 제공해야 한다. 커스터마이징은 가상 함수의 특징인 훅 메소드 형태로 제공해주고 각각의 애플리케이션은 프레임워크에 존재하는 가변적인 코드의 위치를 훅 메소드로 파악해 공통적인 프레임워크의 기능에 도메인에 특화된 기능을 끼워 넣을 수 있도록 한다. 공통적으로 나타나는 변하지 않는 부분의 코드부를 프로즌 스팟(Frozen spots)이라 하며 도메인별로 재구현하는 빈도가 높은 부분의 코드부를 핫 스팟(Hot spots)이라고 한다. 프레임워크를 학습하고 사용할 때 또한 프레임워크의 프로즌 스팟과 핫 스팟을 구분하는 부분을 중점적으로 살펴봐야 한다.

프레임워크 선택하기
프레임워크를 사용하는 데는 다양한 이유가 있다. 예를 들어 MFC를 사용하는 것과 같이 특정 도메인 환경에서의 검증된 코드와 디자인을 활용하기 위해 적용할 때도 있고 애플리케이션을 구현하기에 반복적인 작업이 많이 들어가거나, 애플리케이션의 규모가 커질 경우 애플리케이션의 구현 부담을 프레임워크 적용으로 덜기 위해 프레임워크를 적용하기도 하며, 얼마 전 온 세상을 붉게 물들였던 루비 온 레일즈의 특징처럼 애플리케이션의 구현 기간이 짧아야 할 경우 기능이 미리 충분히 갖춰진 프레임워크를 이용해 릴리즈 일정을 빠르게 하려는 등의 이유로 프레임워크를 사용하게 된다. 이를 위해 먼저 프로젝트에 적용할 프레임워크를 선별하는 작업이 필요한데 선별 작업에 있어 몇 가지 고려할 사항이 있다.

먼저 도메인을 분석하는 작업과 프레임워크의 기능 분석 작업이 필요하다. 애플리케이션이 적용될 도메인을 분석하는 작업과 함께 프레임워크가 가지고 있는 해결 방법이 도메인 문제를 해결해줄 수 있는 애플리케이션을 구현하는 데 기능을 충분히 포함하고 있는지 살펴봐야 한다. 도메인을 분석하는 방법은 ‘애플리케이션 도메인의 이해’ 패턴이 도움이 될 수 있으며 프레임워크의 기능을 파악할 때는 프레임워크의 목적과 성격을 기술해 놓은 문서를 살펴보고 프레임워크의 주요 기능들을 확인하면서 프레임워크에 첨부된 활용 예제들을 살펴보면 도움을 얻을 수 있다.

또한 프레임워크 후보군들 가운데 각 프레임워크를 배우는 데 필요한 시간과 노력을 가늠해보고 적량해보는 작업이 필요하다. 애플리케이션의 개발 기간과 결과물의 품질은 총합인 비용을 두고 한쪽이 높아지면 한쪽이 낮아지는 트레이드 오프 관계에 있으므로 좋은 프레임워크라도 배우는 데 비용이 많이 든다면 프레임워크를 선택할 때 학습 비용을 고려한 선택이 이뤄져야 한다. 그 이유는 학습에 관련된 프레임워크의 문서화가 잘 되어 있는지 확인하는 것도 중요한데다 문서화가 잘 되어 있을수록 학습에 들어가는 비용은 낮아지기 때문이다. 마지막으로 프레임워크의 복잡도가 얼마나 되는지 확인하는 작업이 필요하다. 프레임워크 복잡도에 대한 이해를 위해 ‘프레임워크 아키텍처의 이해’ 패턴과 ‘프레임워크 코드의 이해’ 패턴이 사용되기도 한다.

프레임워크를 선택해서 학습하는 과정은 비용이 많이 들어가는 작업이며, 프로젝트에 적용된 후 중간에 적용한 프레임워크를 교체하는 작업은 경우에 따라 불가능할 정도로 비용이 많이 들어가는 작업이므로 프레임워크를 선택하는 작업은 신중하게 이뤄져야 한다.

프레임워크를 이용한 프로젝트 레퍼런스 만들기
적당한 선택 이후 프레임워크를 사용할 때는 다양한 경력과 경험을 가지고 있는 프로그래머들이 모여 작업하므로 일부 경험이 부족한 프로그래머의 경우 프레임워크를 원활하게 사용하게 될 때까지 기간이 소요되는 경우도 있고, 생소한 프레임워크를 접할 경우 프레임워크에 적응하는 기간과 프레임워크의 복잡도에 따른 학습 시간을 가져야 하는 경우도 있다.

프레임워크를 사용해 애플리케이션을 개발한다는 것은 프레임워크가 제공해주는 아키텍처를 바탕으로 도메인에 특화된 문제를 해결하는 뼈대를 만들고 프레임워크의 구현부에서 재사용하는 코드를 기본으로 도메인에 특화된 문제를 프레임워크 구조에 끼워 넣는 작업으로 진행되기 때문에 프레임워크의 구조 중 끼워 넣는 부분에 대한 정보를 얻고 알아가는 과정의 학습을 통해 프레임워크를 사용한다고 할 수 있다. 이때 프레임워크 코드에서 변하지 않는 프로즌 스팟 부분과 끼워넣을 수 있는 핫 스팟 부분을 구분할 수 있는 것이 중요하다.

프로즌 스팟과 핫 스팟을 구분하는 쉬운 방법은 프레임워크에 포함된 문서를 학습하는 것이다. 애플리케이션 개발자는 프레임워크의 문서에서 확장 포인트를 학습할 수 있다. 대부분의 프레임워크에 포함된 안내문서에는 프레임워크의 프로즌 스팟과 도메인 문제에 구현을 특화시켜 끼워 넣어야할 핫 스팟 구분에 대한 내용이 나와 있으며 특화시킬 코드에 대한 간략한 형태와 함께 이용할 수 있는 유틸리티 등을 소개하고 있다. 문서가 충분치 않다면 애플리케이션에서 프레임워크 코드와 연동되는 진입 부분의 코드부터 분석해서 프레임워크를 알아내면 확장 포인트를 찾을 수 있다.

프레임워크를 이용해 작업할 때, 레퍼런스와 프레임워크 코드만을 가지고 작업하는 것보다는 도메인에 실제로 사용할 수 있는 적당한 예제 단위로 레퍼런스를 구축해 놓으면 팀 단위 작업에서 공통으로 프레임워크를 사용할 때 더욱 효율성을 높일 수 있다.

프레임워크 발전시키기
프레임워크를 개발하는 개발자는 프레임워크가 여러 도메인에 적용됨에 따라 나타나는 문제를 해결해 프레임워크 코드와 디자인에 반영시켜야 하며 하드웨어의 변화, 운영체제 등의 환경 변화를 수용하면서 되도록 하위호환성을 가지게끔 프레임워크를 발전시켜야 한다. 프레임워크를 발전시킬 때, 프레임워크를 설명하는 문서와 첨부된 문서들은 프레임워크를 발전시킬 만한 이슈가 나오기 이전에 만들어진 경우가 많으므로, 대부분의 경우 도움이 되지 못한다.

프레임워크를 발전시키기 위해 프레임워크 유지 보수자는 소프트웨어 전문가일 뿐만 아니라 도메인 전문가 입장에서 문제를 바라볼 수 있어야 한다. 소프트웨어 전문가 입장에서 프레임워크 아키텍처를 살펴보고 프레임워크의 구성이나 어떻게 만들어졌는지, 그리고 목적이 무엇인지 정확하게 이해해야 하고, 도메인 전문가로서 현재 프레임워크가 발전할 수 있는 요수가 무엇인지 분석할 수 있는 능력이 있어야 한다. 소프트웨어 전문가가 아닐 경우 프레임워크의 목적과 구성을 잘못 이해해서 프레임워크의 수정 방향이 잘못 이뤄질 수 있다. 특히 눈앞의 도메인 문제만을 프레임워크에 적용시키려 하면 프레임워크의 목적이 변경되어 질 수 있으며 이때 ‘프레임워크 내부 디자인의 이해’ 패턴과 ‘애플리케이션 도메인의 이해’ 패턴이 정확한 판단을 하는 데 도움을 줄 수 있다.

프레임워크 학습
프레임워크 내부는 커다란 아키텍처 안에 많은 디자인 구조들이 들어가 있고, 디자인마다 다양한 코드들이 존재하게 된다. 일반적으로 애플리케이션은 시작 지점이 존재해서 실행하게 되고 따라서 실행 지점부터 애플리케이션의 수행을 알아본다면 애플리케이션의 분석을 쉽게 할 수 있지만, 프레임워크는 시작점이 없는 특징을 가지고 있기 때문에 일반 애플리케이션처럼 진입 전부터 분석하는 방법은 사용할 수 없다.

프레임워크를 분석하는 방법으로 하향식 방법(Top-down)과 상향식 방법(bottom-up)이 있다. 하향식 방법은 추상화된 레벨에서부터 분석을 시작하는데, 큰 그림을 먼저 잡고 목적을 파악한 다음 서서히 구현부로 내려오면서 프레임워크를 이해하는 방법을 의미하고, 상향식 구현 방법은 거꾸로 세부 구현부터 살펴보면서 점차 추상화된 레벨로 올라가면서 전체적인 구조를 파악하는 분석 방법이다. 두 가지 방법은 모두 장단점을 가지고 있기 때문에 개발자가 자신이 편한 방법으로 분석하면 되는데 대체로 프레임워크에 대한 경험이 많은 사람은 하향식 방법을 사용하면 빠르고 효율적이게 분석할 수 있다. 경험이 많은 개발자는 구현부에 만들어진 코드에 대한 대략적인 지식을 가지고 있으므로 추상화 단계를 보고 전체적인 구조를 쉽게 파악할 수 있기 때문이다. 다양한 상황에 대한 생각을 많이 하는 사람이나 전체적인 기능 파악을 먼저 하는 것을 선호하는 사람 또한 하향식 방법이 좋다. 반면 순차적으로 학습하기를 선호하고, 학습할 때 능동적으로 찾아 학습하는 경향이 있는 사람에게는 상향식 방법이 좋다.

사용 경험의 보전 방법
프레임워크를 애플리케이션에 적용하고, 도메인에 특화된 문제를 프레임워크에 끼워 넣는 작업 프레임워크의 아키텍처와 구조 학습이 선행된 다음에 가능한 작업이다. 이렇게 프레임워크 사용 작업을 반복하면 프레임워크 사용법과 주의사항들이 자연스럽게 학습되고 세부 구조를 쉽게 이해하게 되는데, 이렇게 생긴 노하우나 프레임워크 정보들은 단기간 내에 문서를 보거나 예제를 학습함으로써 얻을 수 없는 것들이 많다. 특히 특정 상황에서 프레임워크의 동작이나 특화된 디자인으로 인해 주의해야 할 점, 프레임워크를 이해하는 과정 중에서 생긴 노하우나 그밖에 프레임워크 관련 정보들에 대해서는 보존하는 것이 좋다.

프레임워크 사용 경험을 보전하는 가장 좋은 방법은 정보들에 대한 문서화하는 것이다. 프레임워크 사용 경험을 문서화시키고 실제 사용했던 코드나 테스트했던 코드들의 레퍼런스나 케이스를 정리하고 포함해 정보들을 문서화해 공유한다면 추후 다시 한 번 볼 수도 있고, 다른 개발자들에게 전파할 수 있다.

애플리케이션 도메인의 이해
프레임워크가 해결해줄 수 없는 애플리케이션 문제는 프레임워크를 적용한 후에 별도로 구현해줘야 하기 때문에 프레임워크를 선택할 때는 애플리케이션에서 구현할 내용들을 해결해줄 수 있는 범위가 어디까지인지 파악하는 것이 중요하다. 이때 도메인에 대한 지식이 부족한 상태라면 프레임워크의 선택을 잘못할 위험이 있으므로, 성공적인 프레임워크 선택에는 도메인의 문제를 잘 파악하고 있는 부분이 중요하게 작용한다. 프레임워크 선택 전 도메인 문제에 대한 지식이 부족한 상태라면 도메인 전문가의 조언을 받아서 도메인에 대한 정보를 확보할 필요가 있다. 전문가의 조언을 받으면서 프레임워크에 포함된 문서의 프레임워크 소개 내용이나 프레임워크가 가지고 있는 해결 방법의 범위와 목적을 알아 가면 해당 프레임워크가 도메인 문제를 푸는 데 적당한지 여부를 판단할 수 있다.

문서화와 예제가 충실하게 잘 갖춰져 있지 않은 프레임워크일 경우 정보를 얻기가 쉽지 않은데, 프레임워크에 대한 정보를 얻기가 여의치 않으면 프레임워크가 가지고 있는 컴포넌트의 이름이나 클래스 이름, 함수 이름들을 살펴보고, 이들을 문서에서 검색하거나 웹을 통해 검색하면 프레임워크의 정보에 대한 힌트를 얻을 수 있다. 이러한 분석을 하다보면 컴포넌트 간의 관계가 파악되는데, 이를 통해 프레임워크의 아키텍처에 대한 구조 정보를 얻을 수 있다. 이러한 구조 정보는 도메인의 적용 범위를 알아볼 때 유용하게 쓰인다.

프레임워크 아키텍처의 이해
프레임워크 기반의 애플리케이션은 프레임워크의 의도에 따라 애플리케이션의 구조가 결정된다. 따라서 프레임워크의 아키텍처는 애플리케이션에 직접적인 영향을 미치게 되므로 프레임워크의 아키텍처 구조를 이해하는 것은 애플리케이션의 흐름과 구조를 파악하는 것과 밀접한 관계가 있다. 구조를 파악하게 되면 프레임워크의 구현체를 재사용하기에 더 용이하며 컴포넌트끼리의 관계를 파악할 수 있으므로 빠르고 정확한 프레임워크 적용이 가능해진다. 화이트박스 프레임워크의 경우 구조를 파악하지 않은 채 상속을 통해 애플리케이션의 기능을 구현하다보면 컴포넌트 간의 관계나 프레임워크 아키텍처 상 맞지 않는 코드를 작성할 수 있으므로 프레임워크의 아키텍처를 파악하는 일은 중요하다.

<그림 4>의 경우 복잡한 네트워크 프레임워크의 아키텍처를 구성하는 패턴들을 나타내고 있으며 각 패턴들이 연결되어 있는 관계도를 도식화해 나타내고 있다. 이처럼 프레임워크의 아키텍처를 이해할 수 있는 문서가 있다면 쉽고 빠르게 구조를 파악하는 데 도움을 받을 수 있다. 아키텍처를 파악할 때는 글과 코드만으로는 한눈에 알아보기 어려운 경우가 많다. 때로는 리버스 엔지니어링 툴을 이용하면 프레임워크의 구조를 알아보는 데 도움을 받을 수도 있다.

프레임워크 내부 디자인의 이해
프레임워크의 아키텍처로 애플리케이션이 문제를 해결하는 방향을 잡는다고 한다면, 애플리케이션에서 도메인에 대한 문제를 유연하게 풀어나가는 것은 내부 디자인에 의해 결정된다. 주로 간단한 패턴들로 이뤄진 내부 디자인은 프레임워크의 확장성과 유연성이 실제적으로 구현되는 부분이기도 하며 프레임워크가 다수의 애플리케이션에 공통적으로 적용시킬 수 있는 특성과 코드를 재사용하는 특징 또한 이 내부 디자인을 통해 제공하게 된다.

실제로 프레임워크를 사용하는 데 있어서 단번에 이해할 수 없도록 복잡한 느낌을 주는 이유도 이 내부 디자인에서 오기 때문인데, 따라서 내부 디자인을 이해하는 것은 실제적으로 프레임워크를 사용하는 데 직접적인 영향을 줄 뿐만 아니라 프레임워크를 좀 더 다양하게 활용할 수 있는 요소를 제공하기도 한다.

애플리케이션에서 프레임워크를 적용하기 위해서 내부 디자인을 살펴볼 때는 그 내부 디자인이 화이트박스 프레임워크를 의도하는지, 블랙박스 프레임워크를 의도하는지 파악하는 것이 중요하다. 이러한 파악에는 특히 디자인 패턴에 대한 선행학습이 큰 도움이 되며, 디자인 패턴에서 말하는 패턴들의 장단점, 그리고 의도를 미리 알고 있다면 프레임워크를 어떤 식으로 사용해야 바람직하고 좋게 사용하는 것인지 판단하는 데 큰 도움이 된다. 프레임워크 내부 디자인을 이해하면 프레임워크에서 의도하는 프로즌 스팟과 핫 스팟의 위치를 파악할 수 있고, 코드의 흐름과 프레임워크를 구성하는 컴포넌트들의 관계를 정확하게 파악할 수 있으며, 프레임워크를 실제 애플리케이션에 적용하는 데 필요한 방법과 정보를 정확하게 알아낼 수 있다.

프레임워크 코드의 이해

프레임워크를 만든 개발자들은 다수 도메인 문제에 대한 많은 경험과 높은 프로그래밍 실력을 가지고 있는 경우가 일반적이다. 이러한 프레임워크 개발자들이 만들어 놓은 프레임워크 코드들은 경험이 부족한 개발자들이 보기에 올바른 코딩 방향과 좋은 코딩 습관을 길러주는데 좋은 본보기가 되는데, 이는 애플리케이션에 적용할 프레임워크를 이해하는 것뿐만 아니라, 프레임워크를 만든 프로그래머들의 프로그래밍 경험을 얻을 수 있는 좋은 기회가 된다.

프레임워크가 일반적인 애플리케이션 코드보다 이해하기가 힘든 이유는 일반적인 애플리케이션은 시작점과 종료점이 있는 반면에, 프레임워크는 애플리케이션과 다르게 시작하는 지점이 없기 때문일 것이다. 다시 말해 분석하는 시작점을 찾을 수 없어서 분석하기가 어렵게 느껴지는 경향이 있는 셈이다. 라이브러리와 프레임워크 사용의 가장 큰 차이점은 라이브러리의 경우 애플리케이션에서 구현체를 사용하기 위해 라이브러리의 기능을 호출하는 형태로 사용하지만, 프레임워크의 경우 반대로 프레임워크에 의도하는 구조에 따라 애플리케이션의 흐름이 운용된다는 것이다. 이는 라이브러리를 사용하는 일반 애플리케이션보다 프레임워크를 사용하는 애플리케이션의 코드 분석이 더 어렵게 만드는 이유가 되기도 한다.

프레임워크 코드를 이해하는 가장 좋은 방법은 프레임워크를 이용해 문제를 해결하는 예제를 분석하는 방법인데, 예제의 시작점부터 출발해서 문제를 해결하기 위해 프레임워크가 호출하는 진입점을 살펴보면 쉽게 코드를 분석할 수 있다. 프레임워크는 보통 예제문서와 다양한 도메인 환경에서 프레임워크를 사용하는 방법을 첨부하는데, 이러한 문서들은 프레임워크 코드 분석에 도움을 준다.

참고자료
1. Patterns for Understanding Frameworks (Nuno Flores, Ademar Aguiar) - PLOP’08
2. QoS Middleware Coursework (Douglas Schmidt) - http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/cs396/index.html
3. Advanced Software Engineering - CSE870, Spring 2007
4. Testing framework-based software product lines = Raine Kauppinen

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많은 이들과 패턴을 주제로 얘기하다 보면, 패턴에 대한 잘못된 관점을 가진 경우를 종종 보게 된다. 패턴을 통해 비약적인 성능 향상이나 생산성 증대가 이뤄질 거라 생각하는 사람도 있고 심지어 ‘Silver Bullet(묘책)’으로 생각하는 이도 있다. 물론 제한적인 도메인 안에서 성능, 생산성 향상을 가져올 수 있는 패턴도 있지만, 패턴 자체의 목적은 유연성과 확장성에 초점을 맞추고 있다.

초창기 객체 지향(80년대)에서 가장 중요시 여기던 패러다임은 ‘Reuse(재사용)’이었다. 그래서 Component와 같은 이상적인 패러다임이 나오기도 했다. 마치 레고(Lego)와 같이 조립만 하면 만들어지는 레고웨어(Legoware)를 꿈꾸어 오면서….

하지만 현재 소프트웨어는 어떠한가? 빈번하게 바뀌는 고객의 요구사항, 몇 명이서는 결코 만들 수 없을 만큼 거대해진 규모, 길어진 소프트웨어 생명주기를 가진 녀석들이 대부분이다. 그렇기 때문에 소프트웨어가 가져야 할 중요한 설계 방향으로 재사용성보다는 쉽게 변화를 수용할 수 있는 유연성(Flexibility)과 확장성(Extensibility)이 대두되었다. 만약 여러분이 유연성과 확장성에 초점을 맞춘 설계에 관심이 있다면, 패턴은 좋은 도구가 된다. 하지만, 최적화나 성능 개선이 목적이라면 패턴보다는 알고리즘을 공부하는 것이 더 낫다.  그리고 패턴을 쉽사리 적용하지 못하는 여러 가지 장벽들이 곳곳에 존재한다. 패턴에 대한 불신들이다. 지면상의 제약으로 이 모든 내용을 언급하기는 어려우므로, 예전에 필자가 마소 2007년 8월호에 기고한 ‘미워도 다시 보는 패턴 이야기’를 꼭 읽어보길 권한다. 이 글에서는 패턴의 정의, 원칙, 참고할 만한 설계구조도 설명하고 있다.

패턴은 올바른 아키텍팅을 하기 위한 전술
2007년 10월 『Software Architecture in Practice』의 저자인 Rick Kazman이 한국을 방문해 ATAM에 대해 강연했다. 세미나를 마친 후 어떤 이가 “당신과 같이 훌륭한 아키텍트가 되기 위해서는 어떠한 소양과 지식이 필요한지 설명해 주시겠습니까?”라고 질문했고 그에 대한 대답으로 아키텍트의 덕목 중 전술로서의 패턴이 지닌 가치를 설명했다.

“전술이란, 전략에 비해 단기적인 의미를 가지는 것으로 소프트웨어의 큰 구성요소들을 나누고, 구성 요소 내에서 어떻게 구현 및 실행해 나갈지 계획을 세워나가는 것을 의미합니다. 이러한 전술을 많이 알고 있어야, 내실이 튼튼한 소프트웨어가 나올 수 있죠. 전술을 많이 알기 위해서는 경험 못지않게 간접 경험, 즉 패턴을 익히는 것도 중요합니다.” 

간략히 패턴에서 전술의 예를 든다면 분산 객체의 마샬링(marshaling) 정책을 들 수 있다. Loosely Coupling하게 마샬링하기 위해 프로토콜 기반의 설계를 사용함으로써 확정성이나 관리의 용이성을 획득하지만, 응답속도나 처리량을 포기해야 한다. 반면에 Tightly Coupling하게 마샬링하기 위해서는 Simple Object를 만들어서 사용하는 방법이 있는데, 시스템에 종속적이고 변화에 유연하지 못한 단점이 있는 반면에 응답속도나 처리량이 더 뛰어나다. 흔히 Web Service(전자인 경우 - SOAP에 의한 프로토콜 전송 방식)과 COM+(후자인 경우 - Simple Object)의 데이터를 주고받는 경우라고 할 수 있다. 만약 여러분이 패턴을 통해 이러한 전략을 습득하고 있다면, 아키텍팅을 수립하는 데 겪는 많은 시행착오를 줄일 수 있다. 

패턴의 시작은 GoF부터?
GoF 책이 명서이며 패턴계에 큰 영향을 끼친 서적임은 분명하다. 하지만 독자 여러분이 처음 패턴을 접한다면 GoF의 『Design Pattern』이라는 서적은 난해할 수도 있다. 필자는 GoF 책이 처음 패턴을 접하기에는 난해하다고 말하는 개발자를 보았다. 필자 역시 GoF 책을 이해하기 위해서 세 번을 읽었고 읽을 때마다 새로운 느낌을 받았다. 마치 성경을 읽는 느낌이라고 할까? 그 만큼 깊이가 있는 책이다.

GoF 책은 1990년대 후반부에 쓰인 터라, 1990년 중반부에 사용되는 애플리케이션을 예로 들어 설명했고, C++의 이해를 수반으로 하고 있으므로 현재 우리가 관심을 가지고 있는 애플리케이션과는 약간 범위가 다르며 자바나 C#에 익숙한 초보 개발자에게는 난해할 수 있다. 그래서 2000년대에 이슈인 데이터베이스 프로그래밍과 같이 누구나 쉽게 이해할 수 있는 수준으로 설명한 책이 『Design Pattern Explained』였고 국내에서는 ‘알기 쉬운 디자인 패턴’이라고 번역되어 있다. 불과 4년 전 만해도 초보자를 위한 디자인 패턴 책은 이것밖에 없었다. 하지만 현재는 뇌공학을 연계로 해서 쉽게 개념을 파악할 수 있는 좋은 서적이 나왔다(『Head First Design Patterns』, 『알기 쉬운 디자인 패턴』 등).

다음 단계 서적으로는, 구체적으로 하나의 언어를 정해 언어별 특성을 파악하며 패턴을 살펴볼 필요가 있다. 여러분이 자바에 관심이 많다면 『Java 언어로 배우는 디자인 패턴 입문』을 추천하며 C++에 관심 있는 개발자라면 『GoF 디자인 패턴! 이렇게 활용한다』를 권하고 싶다. 그 이후에 GoF 서적을 보면 한결 수월하게 읽을 수 있을 것이다. GoF 패턴을 충분히 이해했지만, 프로그래밍에 바로 적용하는 사람은 그다지 많지 않을 것이다. 왜 그럴까? GoF 패턴은 패턴의 가장 기본인 Micro Pattern일 뿐이다. GoF 패턴은 단지 시작에 불과하다.

가족을 이루는 패턴 군을 파악하라
GoF 패턴을 읽은 다음 POSA 시리즈로 불리는 서적들이 있다. GoF와 어깨를 나란히 하는 패턴계의 명서 중에 명서이며, GoF를 읽은 분이라면 패턴에 좀 더 깊은 세계를 맛보도록 도와준다. GoF(1995년)가 나온 1년 뒤(1996년)에 볼륨 1권이 출간되었지만, 국내에는 2008년도에 역서가 나왔기 때문에 패턴 초보자들에게는 그리 알려지지 않은 서적이라고 할 수 있다. GoF가 가벼운 Micro Pattern이었다면, POSA는 좀 더 세부적인 도메인을 다루고 있다.

- Volume 1: Architectural Pattern (소프트웨어 구조를 잘 설계하기 위한 패턴)
- Volume 2: Concurrent and Networked Object Pattern (분산객체를 위한 패턴)
- Volume 3: Resource Management Pattern (자원을 잘 관리하기 위한 패턴)

이 책을 탐독하면 자연스럽게 패턴 군(Compound Pattern)들이 눈에 보이게 된다(물론 GoF 패턴이 밑단에 전체적으로 깔려 있다). 즉 패턴 하나가 혼자 쓰이지 않고 같이 잘 엮여 사용되는 패턴들이 보이기 시작할 것이다. 바로 이러한 패턴 군을 많이 습득하는 것이 패턴을 습득하는 올바른 방법이다. 그럼 소프트웨어 기본 구조에서 볼 수 있는 간략한 사례를 들어 패턴 군을 설명해 본다.

소프트웨어는 <그림 1>처럼 크게 세 가지 요소로 구성되는데 각각 공용부, 가변부, 설정부이다. 공용부는 소프트웨어의 많은 Feature에서 공통적으로 사용하는 부분으로 log, transaction, security와 같은 모듈을 말하며, 요즘 Aspect와 같은 기술들로 구성하는 것이 추세다. 우리가 눈여겨봐야 할 것은 설정부와 가변부이다. 그럼 하나하나씩 살펴보자.

Component Configurator Pattern

아키텍처 패턴(Architectural Pattern)을 다룬 『POSA1』 서적을 통해 알려진 패턴으로, 런타임시 사용하는 컴포넌트들을 제어하고, 시스템 중지 없이 컴포넌트를 추가, 제거, 교체할 수 있는 패턴이다.

<리스트 1>과 <리스트 2>는 Component Configurator 패턴의 간단한 샘플이다. 설정 파일(<리스트 1>)의 프로토콜이 HTTP면 그 정보를 읽어 HTTP 프로토콜로 메시지를 전송하고 FTP 프로토콜로 설정되어 있다면 FTP 프로토콜로 메시지를 전송할 수 있다. 이렇게 함으로써 런타임시에 객체의 속성을 정의해 변화에 유연하게 대처할 수 있다.

하지만. 새로운 프로토콜이나 로깅 정책이 추가되어야 한다면 <리스트 2>의 코드도 변경될 수밖에 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Component Configurator 패턴은 Reflection 패턴과 병행해 사용해야 한다. Reflection은 런타임시에 객체를 생성하는 패턴으로, 이미 닷넷(.NET)과 자바 플랫폼에서 지원하고 있다. 여기서 Component Configuration을 통해 객체 정보를 읽어와 생성하는 Factory를 만들면, 객체를 생성하는 클라이언트 입장에는 별 걱정 없이 객체를 생성할 수 있다. 

Template Method Pattern

Template Method 패턴의 가장 대표적인 예가 xDBC (ODBC, JDBC)이다. 댜양한 제품의 DB에 상관없이 xDBC에 동작하는 쿼리만 알면 언제든지 DB 제품을 쉽게 교체해서 쓸 수 있다. Template Method 패턴은 다른 패턴이 가지고 있지 않은 전체적인 흐름을 제어하는 Template Method(위 예에서는 doQuery)를 가지고 있는데, <리스트 3>의 doQuery를 보면 DB에 연결을 맺고 쿼리를 얻어오는 흐름이 슈퍼클래스(super class)에 있는 것을 볼 수 있다. 서브클래스(subclass)들은 슈퍼클래스의 계약에 따라 움직여야 하는 강력한 제약 상황에 놓여 있게 된다. 이로써 DB 제품을 별 걱정 없이 교체할 수 있는 큰 장점을 얻을 수 있다. 특히 프레임워크들은 일괄적인 제어 흐름과 상황에 맞게 서브클래스를 교체하기 위해, 필수적으로 Template Method를 사용한다.

<그림 1>을 다시 한 번 보도록 하자. 이제 전체적인 그림이 이해가 갈 것이다. 설정부에 객체의 속성을 Component Confi gurator를 통해 정의해 놓는다. 그 후 객체가 생성되는 시점에서 Factory가 현재의 상황을 고려해 적합한 객체를 선택한 후, 메모리에 로딩한다. 단 가변부에 있는 객체는 쉽게 교체할 수 있어야 하므로, Template Method나 Strategy와 같이 동일한 계약 상황(인터페이스를 구현하거나 Abstract를 상속하는 형태)을 유지해야 한다.

눈치 있는 독자는 이 구조를 어디서 많이 보았다고 생각할 것이다. 바로 스프링(Spring)과 같은 Dependency Injection Con tainer를 설명한 것이다. 좀 더 자세한 설명을 원한다면 필자의 블로그(종속성을 관리하는 방법 - http://arload.wordpress.co m/2008/12/07/dependency_managment/)를 방문하길 바란다.

아키텍팅의 핵심 SoC, 그리고 문제 중심으로 바라보기
소프트웨어 공학에 관심이 있는 독자라면 누구나 걱정거리의 분리, 관심거리의 분리라고 말하는 SoC(Separation of Concerns)를 들어본 적이 있을 것이다. 필자는 얼마 전 SoC와 복잡성에 대해 논쟁을 주고받은 적이 있다. 필자는 이 논쟁을 통해 SoC와 소프트웨어 아키텍팅의 가치/패턴의 연관성에 대해 다시 생각할 수 있었다. SoC라는 단어를 세상에 처음 발표한 Edsger W. Dijkstra의 정의는 다음과 같다.

“focusing one’s attention upon some aspect”

여러 가지 측면들을 동시에 생각하기는 힘드니, 잘 나누어 각각의 요소에 한 가지 관점만을 적용해 바라보겠다는 의미다. 흔히 분할 후 정복(Divide and Conquer)과 일맥상통하는 말이라 할 수 있다. 다양한 이해 당사자의 요구, 프로젝트의 특수한 상황, 잘못 설계된 아키텍처로 인해, 하나가 바뀌면 연쇄적으로 다른 곳에 변화가 발생하는 파문 효과(Ripple Effect)를 종종 만나게 된다. 이때 우리가 특히 중점을 두어 관리해야 하는 것이 종속성(Dependency)인데, 이러한 종속성이 유발시키는 강결합을 무너뜨리는 좋은 가이드라인을 제시하는 것이 바로 패턴이다. SoC를 얼마나 잘하느냐가 아키텍팅의 성공과 실패를 결정하므로, 패턴 기반의 좋은 참조 아키텍처(Reference Architecture), 특히 패턴 기반으로 구축된 시스템을 평소에 틈틈이 공부할 필요가 있다. 그 이유는 패턴은 군을 이뤄 사용되기 때문이다. 특히 도메인에 한정될수록 사용되는 패턴 군들은 더 제한적이다.

어느 날 갑자기 여러분의 상사가, 모든 환경에서 좋은 성능을 보이는 웹 서버를 설계(SoC)하라고 한다면 어떻게 해야 될까? 먼저 비슷한 선례, 즉 참조할 만한 아키텍처가 있는지 찾아볼 것이다.

유명한 TAO/ACE의 창시자인 Douglas C. Schmidt 박사는 이에 대한 대답으로 주고받는 파일이 사이즈, 클라이언트의 다양한 요청 속성(예를 들면 요청 빈도, 요청시 얼마나 오랫동안 세션을 맺고 있는지 등), 고객의 웹사이트 접근 경로 등을 고려해 환경에 맞게 적절한 전략을 변경할 수 있는 웹서버 JAWS의 소스 코드와 아키텍처를 공유했다(필자의 JAWS 아키텍처 동영상 강의- http://www.devpia.com/net2/EvaCast/Lecture/ ?cu=view&r=11 참조).

이렇게 괜찮은 참조 아키텍처를 발견했다고 하더라도, 왜 이렇게 아키텍처가 구축되었는지에 대한 문제 상황의 깊은 이해가 요구된다. 어떤 부분에는 유연성을 중심으로 설계했고, 또 다른 부분은 유연성보다는 성능을 중심적으로 설계했다. 왜 이렇게 결정했을까? 결국 이렇게 구축한 시스템의 의도를 잘 파악하기 위해서는 패턴을 하나의 해결책으로 바라보는 것이 아니라, 패턴의 의도와 다루는 문제들을 중심적으로 바라볼 필요가 있다. 특히 아키텍처가 거대해질수록 이러한 접근법은 더 효율적이다.
좋은 패턴 서적 소개

현재 발표된 다양한 패턴 서적들을 소개하니 여러분의 프로젝트나 관심 분야 서적들을 골라 읽어보길 바란다.

● PLoPD 시리즈
해마다 다양한 곳에서 여러 종류의 PLoP라는 유명한 패턴 학회가 열린다. 그야말로 패턴의 보고이며, 시중에 나온 새로운 도메인의 패턴 서적들은 거의 다 이 학회를 한번 거쳤다고 해도 과언이 아닐 정도로 영향력을 행사하며 다양한 도메인을 폭 넓게 다루고 있을 뿐만 아니라, 소프트웨어계의 거장들을 만날 수 있는 좋은 학회이다. 이 학회에서 발표된 패턴 중에 괜찮은 패턴들을 묶어 PLoPD(Program Language of Program Design)라는 서적으로 출간되는데 이것 바로 PLoPD이다.   

● POAD(Pattern Oriented Anaysis Design)
그야말로 Pattern Driven Design이라고 불러도 좋을 만큼, 패턴을 활용해 분석이나 적합한 전략/전술을 선택하는 가이드라인을 제공하는 서적이다. 아마존에서 호평을 받았지만, 국내에서는 잘 소개되지 않았다. 학교 도서관이나 주위에 있는 분이 가지고 있다면 꼭 읽어 보길 권한다.

● Holub on Patterns(실전 코드로 배우는 실용주의 디자인 패턴) 
응용프로그램 2개를 기반으로 GoF패턴 23개를 모두 다루고 있는 서적이다. GoF 패턴의 가치를 느낄 수 있는 서적이며, 특히 패턴 군(Compound Pattern)들에 대한 좋은 시선을 제공하는 서적이다. 거기다 패턴을 만드는 5원칙을 역자가 직접 추가해 넣어주었기 때문에 패턴을 학습한 이들에게도 좋은 서적이다.

● Remoting Patterns
POSA2가 오픈소스 CORBA인 TAO, ACE에 사용된 패턴을 소개한다면, 조금 더 최신 기술인 .NET Remoting, EJB, Web Service, CORBA에 사용된 분산 패턴들을 소개하는 책이다. 겉보기에는 POSA2와 다른 패턴을 소개하고 있는 것 같지만 다시 한 번 되짚어보면 POSA2에 소개된 패턴과는 내부 맥락이 같다. 이 서적을 통해 최신 분산 기술에 정리된 내용을 체계적으로 정리할 수 있고 다양한 분산 객체들의 아키텍처를 비교, 평가할 수 있다.

● xUnit Test Patterns
TDD가 이슈가 되면서 테스팅(Testing)에 대한 관심이 매우 높아졌다. VS.NET과 이클립스(Eclipse) 역시 이러한 흐름에 발 맞춰 다양한 테스팅 관련 기능을 제공하고 있다. 그 중 여러분이 가장 자주 사용하는 것은 아마 xUnit(JUnit, NUnit, CUnit…)일 것이다. 이 책은 유닛 테스팅(Unit Testing)을 하기 위해 어떻게 테스팅 코드를 작성하고 리팩토링을 하는지를 자세히 설명한다.

● Patterns For Fault Tolerant Software(耐고장성 소프트웨어를 위한 패턴)
퀄러티(Quality) 검증의 TDD와 방어적인 프로그래밍을 넘어서, 내부적인 고장에도 스스로 복구 및 조치를 취할 수 있는 신뢰성 있는 소프트웨어를 개발하는 데 지침이 되는 서적이다. Error Handling/Mitigation, Fault를 Detection하는 다양한 패턴들을 소개한다.

● PEAA(Patterns for Enterprise Application Architecture)
리팩토링의 창시자인 Martin Fowler가 쓴 책으로, 엔터프라이즈 애플리케이션을 설계하기 위한 다양한 패턴이 소개돼 있다. 물론 POSA나 PLOP에 나온 패턴을 현대적으로 바꾼 것이 대부분이지만, Martin Fowler의 과거 기술, 용어, 개념들을 현대에 맞게 변형, 확장하는 능력을 다시 한 번 느낄 수 있는 서적이다. SI 분야에 속해 있다면 역서라도 꼭 읽어보길 권한다.

● Enterprise Integration Patterns
EAI를 위한 메시징(Messaging) 처리에 중점을 둔 서적이다. 어떻게 메시징 시스템을 만드는지 자세히 설명했고, BPM/ EAI/Enterprise SOA에 관심이 있다면 읽어볼 필요가 있다.

● Real-Time Design Patterns
Real-Time 시스템을 구축할 때 가장 고려해야 할 것이 예측성이다. 우선순위를 고려하고 주어진 데드라인 안에 작업(Job)이 수행될 수 있는지 판단하는 것이 가장 핵심이다. 만약 현재의 요청한 작업이 제한 시간 안에 답변을 줄 수 없을 것 같다면, 차선책을 선택하는 형태로 설계되어야 한다. 이러한 우선순위와 스케줄링에 관심 있는 개발자라면 도움이 될 서적이다.

● Refactoring to Patterns
패턴을 활용하여 리팩토링하는 방법을 소개하는 서적이다. Martin Fowler의 리팩토링을 읽은 독자라면 그 다음 이 서적을 읽어 보길 권한다. ‘패턴을 활용한 리팩토링’이라는 제목으로 역서가 출간되었다.

● Architecting Enterprise Solutions
고성능과 인터넷 기반의 시스템을 구축할 때 유용한 패턴 서적으로, 실제 실무에 인프라를 구축하는 개발자에게 적합하다. 시스템 제어, 성능 측정, 적절한 서버 수 산정과 같은 유용한 가이드라인이 제공된다.

끝나지 않는 패턴 이야기-PLoP
지구상에서는 여전히 많은 패턴들이 계속 발표되고 있다. 그 중 여러분에게 가장 소개하고픈 것은 매년 열리는 PLOP 학회에서 발표된 논문이다.

- PLoP(미국에서 열리는 기반 학회) http://arload.wordpress.com/2008/04/02/plopfestival/
- EuroPLoP(유럽에서 열리는 패턴학회 자료) http://arload.wordpress.com/2008/08/11/euro_plop_paper/

관심 있는 독자는 지난 10년간 발표된 패턴들을 끊임없이 학습하길 권하며 이 글을 마친다. 그 이외에도 다양한 패턴 학회가 존재하지만, 언어적인 제약이나 자료 수집의 어려움 때문에 일부만 소개한다. 

- ChiliPLoP(Hot Topic을 위주로 다루는 패턴 학회)
- KoalaPLoP(오스트렐리아인을 위한 패턴 학회)
- MensorePLoP(일본에서 열리는 패턴 학회)
- SugarLoafPLoP(라틴 아메리카인들을 위한 패턴 학회)
- VikingPLoP(북 유럽 사람들을 위한 패턴 학회)

참고자료
1. Rick Kazman, 소프트웨어 아키텍처 이론과 실제, 에이콘출판
2. Rick Kazman, 아키텍트가 되기 위해 갖추어야 할 덕목 - http://arload.wordpress.com/2008/06/13/rickkazman/
3. The JAWS Adaptive Web Server - http://www.dre.vanderbilt.edu/JAWS/,
http://www.devpia.com/net2/EvaCast/Lecture/?cu=view&r=11 
4. Edsger W. Dijkstra, “On the role of scientific thought” - http://www.cs.utexas.edu/users/EWD/transcriptions/EWD04xx/EWD447.html
5. 손영수, 미워도 다시 보는 패턴 이야기, 마이크로소프트웨어 2007년 8월호