결합도

3. 결합도와 응집도

결합도는 "낮아질"(또는 "약해질") 수도 "높아질"(또는 "강해질") 수도 있다. 높은 것부터 낮은 것의 순서로 결합도를 나열하면 다음과 같다.

• 내용 결합도 (Content coupling, Pathological coupling): 하나의 모듈이 다른 모듈의 내부 동작을 수정하거나 내부 동작에 의존하는 상태 (예: 다른 모듈의 로컬 데이터에 접근하는 경우)
• 공통 결합도 (Common coupling, Global coupling): 두 개의 모듈이 같은 글로벌 데이터를 공유하는 상태 (예: 전역 변수)
• 외부 결합도 (External coupling): 두 개의 모듈이 외부에서 도입된 데이터 포맷, 통신 프로토콜, 또는 디바이스 인터페이스를 공유할 때 발생한다.
• 제어 결합도 (Control coupling): 하나의 모듈이 다른 모듈로 무엇을 해야하는지에 대한 정보를 넘겨줌으로써 다른 모듈의 흐름을 제어하는 경우.
• 스탬프 결합도 (Stamp coupling, Data-structured coupling): 모듈들이 데이터 구조를 공유하고, 그 서로 다른 일부만을 사용하는 경우.
• 자료 결합도 (Data coupling): 모듈들이 파라미터를 통해 데이터를 공유하는 경우. 각 데이터가 기본적인 것(elementary piece)이고, 그 데이터들이 공유되는 유일한 데이터여야 한다. (예: 제곱근을 계산하는 함수로 하나의 정수를 전달하는 경우)
• 메시지 결합도 (Message coupling): 가장 낮은 결합도. 이는 state decentralization을 통해 이룰 수 있고, 컴포넌트 간의 통신은 파라미터나 메시지 패싱을 통해 이루어진다.
• 결합도 없음 (No coupling): 모듈이 어떠한 다른 모듈과도 통신하지 않는 경우.

4. 낮은 결합도의 중요성

낮은 결합도는 하나의 모듈이 단순하고 안정적인 인터페이스를 통해 다른 모듈과 상호 작용하며 다른 모듈의 내부 구현에 대해 걱정할 필요가 없는 관계를 의미한다([정보 은닉] 참조).

CORBA 또는 COM과 같은 시스템을 사용하면 객체가 다른 객체의 구현에 대해 아무것도 알 필요 없이 서로 통신할 수 있다. 이 두 시스템은 심지어 다른 언어로 작성된 객체와도 통신할 수 있게 해준다.

컴퓨터 프로그래머는 기존의 소프트웨어 제품에 없는 기능을 추가하거나, 지원하지 않는 데이터에 대응하는 상황이 발생한다.^[1] 이때, 모든 기존 소프트웨어 제품의 내부(더 구체적으로는 소스 코드)의 각 기능, 각 데이터에 대해, 어떤 데이터가 어디에서 사용되고, 어디에서 사용되지 않는지 확실하게 판단할 수 있도록 정리, 분할이 잘 되어 있는 상태를 결합도가 '''낮다'''고 표현한다.^[1] 결합도는 낮을수록 좋다.^[1] 반대로 결합도가 높다는 것은, 예를 들어 하나의 데이터 변경이 부품의 관련성을 따라 파급되어 (멀리 떨어진, 라고 느껴지는) 의도하지 않은 부분에서 문제점을 야기하는 것을 의미한다.^[1] 하나의 변경에 대해 광범위하고 여러 산재된 부분의 부품 동작을 수정해야 할 필요가 생길 수 있다.^[1]

5. 높은 결합도의 문제점

높은 결합도는 시스템에 다음과 같은 문제점을 야기한다.

• 한 모듈을 변경하면 다른 모듈에도 영향을 미쳐 연쇄적인 수정이 필요하게 된다.^[1]
• 모듈 간 의존성이 높아져 모듈을 조립하는 데 더 많은 노력과 시간이 소요된다.^[1]
• 특정 모듈은 종속된 모듈을 포함해야 하므로 코드 재사용 및 테스트가 어려워진다.^[1]

6. 결합도 측정

소프트웨어 시스템의 런타임 평가를 제공하기 위해 결합도를 정의하고 측정한다. 동적 바인딩이나 상속을 많이 사용하는 경우 정적 결합도 메트릭은 정밀도를 잃는다는 주장이 있었다. 이 문제를 해결하기 위해 동적 결합도 측정이 고려되었다.

이러한 종류의 결합도 측정 방식은 잠재 의미 분석(LSI)과 같은 기술을 사용하여, 주석 및 식별자와 같은 소프트웨어 요소 간의 개념적 유사성을 고려한다.

변경 결합도 (논리적 결합도, 진화적 결합도, 변경 결합도) 분석은 소프트웨어 시스템의 릴리스 이력을 활용하여 모듈 또는 클래스 간의 변경 패턴을 찾는다. 예를 들어, 함께 변경될 가능성이 있는 엔티티 또는 변경 시퀀스(클래스 A의 변경은 항상 클래스 B의 변경을 따름)를 찾는다.

소프트웨어 공학에서의 결합도는 이 개념과 관련된 일련의 지표를 설명한다.

데이터 및 제어 흐름 결합의 경우:

전역 결합의 경우:

환경 결합의 경우:

:$\backslash mathrm\{Coupling\}(C)\; =\; 1\; -\; \backslash frac\{1\}\{d\_\{i\}\; +\; 2\backslash times\; c\_\{i\}\; +\; d\_\{o\}\; +\; 2\backslash times\; c\_\{o\}\; +\; g\_\{d\}\; +\; 2\backslash times\; g\_\{c\}\; +\; w\; +\; r\}$

`Coupling(C)`는 모듈이 더 결합될수록 값을 크게 만든다. 이 값은 대략 0.67 (낮은 결합도)에서 1.0 (높은 결합도)까지의 범위를 갖는다.

예를 들어, 모듈에 단일 입력 및 출력 데이터 매개변수만 있는 경우:

:$C\; =\; 1\; -\; \backslash frac\{1\}\{1+0+1+0+0+0+1+0\}\; =\; 1\; -\; \backslash frac\{1\}\{3\}\; =\; 0.67$

모듈에 5개의 입력 및 출력 데이터 매개변수, 동일한 수의 제어 매개변수가 있고, 10개의 전역 데이터 항목에 액세스하며, 팬인이 3이고 팬아웃이 4인 경우:

:$C\; =\; 1\; -\; \backslash frac\{1\}\{5\; +\; 2\backslash times\; 5\; +\; 5\; +\; 2\backslash times\; 5\; +\; 10\; +\; 0\; +\; 3\; +\; 4\}\; =\; 0.98$

참조

_[1] 서적 Enterprise Integration Patterns: Designing, Building, and Deploying Messaging Solutions Addison-Wesley Professional
_[2] 서적 Fundamentals of Software Architecture: An Engineering Approach O'Reilly Media
_[3] 논문 Structured Design IBM Systems Journal 1974