응집도
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1. 개요
응집도는 객체 지향 프로그래밍에서 클래스 내 메서드들이 얼마나 밀접하게 연관되어 있는지를 나타내는 개념이다. 높은 응집도는 모듈의 가독성과 재사용성을 높이고, 유지 보수를 용이하게 하지만, 낮은 응집도는 모듈의 이해와 유지 보수를 어렵게 만든다. 응집도는 우연적, 논리적, 시간적, 절차적, 통신적/정보적, 순차적, 기능적 응집도 등 여러 유형으로 분류되며, 기능적 응집도가 가장 이상적인 형태로 여겨진다. 높은 응집도를 갖는 설계는 모듈 복잡성을 줄이고 재사용성을 높이는 장점이 있다.
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| 응집도 | |
|---|---|
| 컴퓨터 과학에서의 응집도 | |
| 정의 | 응집도는 모듈 내의 요소들이 서로 얼마나 관련되어 있는지를 나타내는 척도이다. |
| 목표 | 높은 응집도는 소프트웨어 디자인의 바람직한 특성이다. |
| 장점 | 모듈의 이해도 향상 유지보수 용이성 증가 재사용성 향상 |
| 응집도의 종류 | |
| 가장 높은 응집도 | 기능적 응집도 (Functional Cohesion) |
| 설명 | 모듈 내의 모든 요소가 단일한 목적을 수행하는 데 기여한다. |
| 중간 응집도 | 순차적 응집도 (Sequential Cohesion) 통신적 응집도 (Communicational Cohesion) 절차적 응집도 (Procedural Cohesion) |
| 가장 낮은 응집도 | 논리적 응집도 (Logical Cohesion) 시간적 응집도 (Temporal Cohesion) 우연적 응집도 (Coincidental Cohesion) |
| 역사 | |
| 개발자 | Wayne Stevens) 글렌포드 마이어스(Glenford Myers) Larry Constantine |
| 저서 | Yourdon, Edward; Constantine, Larry L. (1979). Structured Design: Fundamentals of a Discipline of Computer Program and Systems Design. New York: Yourdon Press. ISBN 0-13-854471-9. |
2. 응집도의 개념
객체 지향 프로그래밍에서 클래스는 해당 클래스를 지원하는 메서드가 여러 측면에서 유사할 경우 높은 응집도를 갖는다고 한다. 응집도가 높은 시스템에서는 코드 가독성과 재사용성이 증가하는 반면, 복잡성은 관리가 용이하게 유지된다.
응집도는 다음과 같은 경우에 증가한다.
- 클래스에 내장된 기능이 해당 메서드를 통해 접근되며, 많은 공통점을 가진다.
- 메서드는 거친 입자 또는 관련 없는 데이터 집합을 ''피함으로써'' 소수의 관련 활동을 수행한다.
- 관련 메서드는 동일한 소스 파일에 있거나 다른 방식으로 함께 그룹화된다. (예: 별도의 파일에 있지만 동일한 하위 디렉토리/폴더)
높은 응집도(또는 "강한 응집도")의 장점은 다음과 같다.
- 모듈 복잡성 감소 (더 적은 연산).
- 시스템 유지 보수성 증가 (논리적 변경이 더 적은 모듈에 영향을 미치고 한 모듈의 변경이 다른 모듈에서 더 적은 변경을 요구함).
- 모듈 재사용성 증가 (애플리케이션 개발자가 모듈이 제공하는 응집력 있는 연산 집합 중에서 필요한 소프트웨어 구성 요소를 더 쉽게 찾을 수 있음).
원칙적으로 모듈은 단일 원자 요소(예: 단일 함수)로 구성되어 완벽한 응집성을 가질 수 있지만, 실제로는 복잡한 작업은 단일 간단한 요소로 표현할 수 없다. 따라서 단일 요소 모듈은 작업을 수행하기에는 너무 복잡하거나 너무 좁아서 다른 모듈에 긴밀하게 결합된 요소를 갖는다. 따라서 응집성은 단위 복잡성과 결합 모두와 균형을 이룬다.
응집도는 특정 코드가 해당 클래스의 책임 분담에 얼마나 집중되어 있는지를 나타내는 정성적인 척도이다. 객체 지향 프로그래밍에서는 클래스의 응집도를 높이도록 해당 클래스의 책임 범위를 설정하는 것이 유용하다. 응집도가 높은 시스템에서는 코드의 가독성과 재사용성이 증가하고, 복잡성이 관리 가능한 정도로 억제된다.
응집도는 다음과 같은 경우에 낮아진다.
- 클래스의 책임 범위(메서드 그룹)에 공통점이 거의 없다.
- 메서드가 다양한 일을 수행하며, 종종 입도가 큰 데이터나 전혀 관련 없는 데이터 그룹을 다룬다.
응집도가 낮을(약할) 경우의 단점은 다음과 같다.
- 모듈 그룹을 이해하기 어려워진다.
- 시스템 유지보수가 어려워진다. (논리적 수정이 여러 모듈에 걸쳐 영향을 미칠 가능성이 높음)
- 모듈 재사용이 어려워진다. (응집도가 낮은 모듈이 제공하는 API는 일관성이 없는 경우가 많음)
3. 응집도의 중요성
객체 지향 프로그래밍에서 클래스를 지원하는 메서드가 여러 측면에서 유사할 경우 높은 응집도를 갖는다고 한다. 응집도가 높은 시스템에서는 코드 가독성과 재사용성이 증가하는 반면, 복잡성은 관리가 용이하게 유지된다.
높은 응집도(또는 "강한 응집도")의 장점은 다음과 같다.
- 더 적은 연산으로 모듈 복잡성 감소.
- 논리적 변경이 더 적은 모듈에 영향을 미치고 한 모듈의 변경이 다른 모듈에서 더 적은 변경을 요구하므로 시스템 유지 보수성 증가.
- 애플리케이션 개발자가 모듈이 제공하는 응집력 있는 연산 집합 중에서 필요한 소프트웨어 구성 요소를 더 쉽게 찾을 수 있으므로 모듈 재사용성 증가.
응집도가 낮은 경우(또는 "약한 응집도")의 단점은 다음과 같다.
- 모듈 그룹을 이해하기 어려워진다.
- 시스템 유지보수가 어려워진다. 어떤 논리적 수정이 여러 모듈에 걸쳐 영향을 미칠 가능성이 높아지기 때문이다.
- 모듈 재사용이 어려워진다. 응집도가 낮은 모듈이 제공하는 API는 일관성이 없는 경우가 많기 때문이다.
응집도는 다음과 같은 경우에 낮아진다.
- 클래스의 책임 범위(메서드 그룹)에 공통점이 거의 없다.
- 메서드가 다양한 일을 수행하며, 종종 입도가 큰 데이터나 전혀 관련 없는 데이터 그룹을 다룬다.
4. 응집도의 유형
응집도는 모듈 내의 요소들이 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지를 나타내는 척도이다. 래리 콘스탄틴, 에드워드 요던, 스티브 맥코넬 등의 연구에 따르면, 응집도는 최악의 경우부터 최상의 경우까지 다양한 유형으로 분류될 수 있다.
| 순서 | 유형 | 설명 | 예시 |
|---|---|---|---|
| 1 | 우연적 응집도 (Coincidental Cohesion영어) | 모듈의 각 부분이 임의로 그룹화되어 있고, 서로 특별한 관련성이 없다. | "유틸리티" 클래스 |
| 2 | 논리적 응집도 (Logical Cohesion영어) | 모듈의 각 부분이 본질적으로는 다르지만 논리적으로 같은 작업을 수행하기 위해 분류된다. | 모든 마우스 및 키보드 입력 처리 루틴을 그룹화 |
| 3 | 시간적 응집도 (Temporal Cohesion영어) | 모듈의 각 부분이 프로그램 실행의 특정 시간에 처리된다. | 예외 처리 후 호출되어 열린 파일을 닫고, 오류 로그를 생성하고, 사용자에게 알리는 함수 |
| 4 | 절차적 응집도 (Procedural Cohesion영어) | 모듈의 각 부분이 항상 특정 실행 시퀀스를 따른다. | 파일 권한을 확인한 다음 파일을 여는 함수 |
| 5 | 통신적/정보적 응집도 (Communicational/Informational Cohesion영어) | 모듈의 각 부분이 동일한 데이터를 처리한다. | 동일한 정보 레코드를 처리하는 모듈 |
| 6 | 순차적 응집도 (Sequential Cohesion영어) | 한 부분의 출력이 다른 부분의 입력으로 사용되는, 조립 라인과 같은 형태이다. | 파일에서 데이터를 읽고 데이터를 처리하는 함수 |
| 7 | 기능적 응집도 (Functional Cohesion영어) | 모듈의 각 부분이 모듈의 단일하고 잘 정의된 작업에 모두 기여한다. | XML 문자열의 어휘 분석 |
위의 표에서 우연적 응집도와 논리적 응집도는 낮은 품질의 응집도로 간주되며, 기능적 응집도가 가장 이상적인 응집도로 평가받는다. 그러나 현실적으로는 항상 기능적 응집도를 달성할 수 있는 것은 아니며, 상황에 따라서는 통신적 응집도가 최선인 경우도 있다.
4. 1. 기능적 응집도 (Functional Cohesion)
모듈의 모든 요소가 단일하고 잘 정의된 작업을 수행하기 위해 협력하는 경우이다. 가장 이상적인 응집도 유형으로 간주된다. 예시는 다음과 같다.- XML 문자열의 어휘 분석을 수행하는 모듈
- 각도의 사인 값을 계산하는 모듈
기능적 응집도(Functional Cohesion영어)는 모듈의 모든 부분이 모듈의 단일하고 잘 정의된 작업에 기여하기 때문에 그룹화될 때 발생한다.
4. 2. 순차적 응집도 (Sequential Cohesion)
순차적 응집도는 모듈의 한 부분의 출력이 다른 부분의 입력으로 사용되는 경우이다. 이는 마치 조립 라인과 같다고 볼 수 있다. 예를 들어, 파일에서 데이터를 읽고 그 데이터를 처리하는 모듈이 순차적 응집도에 해당한다.4. 3. 통신적 응집도 (Communicational Cohesion)
모듈의 요소들이 동일한 데이터를 처리하기 때문에 그룹화될 때 통신적 응집도가 발생한다. 예를 들어, 동일한 정보 레코드를 처리하는 모듈이 이에 해당한다.4. 4. 절차적 응집도 (Procedural Cohesion)
절차적 응집도는 모듈의 일부가 특정 실행 순서를 따르기 때문에 그룹화되는 경우이다. 예를 들어, 파일 권한을 확인한 다음 파일을 여는 함수가 이에 해당한다.4. 5. 시간적 응집도 (Temporal Cohesion)
시간적 응집도는 모듈의 일부가 처리되는 시간에 따라 그룹화되는 것을 의미한다. 이 경우 모듈의 각 부분들은 프로그램 실행의 특정 시점에 처리된다. 예를 들어, 예외를 잡은 후 호출되어 열린 파일을 닫고, 오류 로그를 생성하고, 사용자에게 알리는 함수가 이에 해당한다. 이러한 요소들이 특정 시간에 함께 실행되기 때문에 시간적 응집도를 가진다고 할 수 있다.4. 6. 논리적 응집도 (Logical Cohesion)
모듈의 요소들이 논리적으로는 관련되어 있지만, 실제로는 서로 다른 작업을 수행하는 경우를 논리적 응집도라고 한다. 예를 들어, 모든 마우스 및 키보드 입력 처리 루틴을 하나의 모듈로 그룹화하거나, 모델-뷰-컨트롤러(MVC 패턴)에서 모든 모델, 뷰, 컨트롤러를 별도의 폴더로 묶는 경우가 이에 해당한다.4. 7. 우연적 응집도 (Coincidental Cohesion)
우연적 응집도는 모듈의 요소들이 서로 관련이 없거나 임의로 그룹화된 경우를 말한다. 예를 들어, 여러 유틸리티 함수를 모아놓은 클래스가 이에 해당한다.| C 언어 코드 예시 |
|---|
모듈 내 각 부분은 특별한 관련성이 없으며, 우연적 응집도(Coincidental Cohesion영어)는 가장 낮은 품질의 응집도로 간주된다.
5. 높은 응집도 설계를 위한 지침
객체 지향 프로그래밍에서 클래스는 해당 클래스를 지원하는 메서드가 여러 측면에서 유사할 경우 높은 응집도를 갖는다고 한다. 응집도가 높은 시스템에서는 코드 가독성과 재사용성이 증가하는 반면, 복잡성은 관리가 용이하게 유지된다.
높은 응집도(또는 "강한 응집도")의 장점은 다음과 같다.
- 더 적은 연산으로 모듈 복잡성 감소.
- 논리적 변경이 더 적은 모듈에 영향을 미치고 한 모듈의 변경이 다른 모듈에서 더 적은 변경을 요구하므로 시스템 유지 보수성 증가.
- 애플리케이션 개발자가 모듈이 제공하는 응집력 있는 연산 집합 중에서 필요한 소프트웨어 구성 요소를 더 쉽게 찾을 수 있으므로 모듈 재사용성 증가.
원칙적으로 모듈은 단일 원자 요소(예: 단일 함수)로 구성되어 완벽한 응집성을 가질 수 있지만, 실제로는 복잡한 작업은 단일 간단한 요소로 표현할 수 없다. 따라서 단일 요소 모듈은 작업을 수행하기에는 너무 복잡하거나 너무 좁아서 다른 모듈에 긴밀하게 결합된 요소를 갖는다. 따라서 응집성은 단위 복잡성과 결합 모두와 균형을 이룬다.
응집도는 다음과 같은 경우에 증가한다.
- 클래스에 내장된 기능이 해당 메서드를 통해 접근되며, 많은 공통점을 가진다.
- 메서드는 거친 입자 또는 관련 없는 데이터 집합을 ''피함으로써'' 소수의 관련 활동을 수행한다.
- 관련 메서드는 동일한 소스 파일에 있거나 다른 방식으로 함께 그룹화된다. (예: 별도의 파일에 있지만 동일한 하위 디렉토리/폴더에 있다.)
6. 응집도와 결합도
객체 지향 프로그래밍에서 클래스는 해당 클래스를 지원하는 메서드가 여러 측면에서 유사할 경우 높은 응집도를 갖는다고 한다. 응집도가 높은 시스템에서는 코드 가독성과 재사용성이 증가하는 반면, 복잡성은 관리가 용이하게 유지된다.
응집도는 다음과 같은 경우에 증가한다.
- 클래스에 내장된 기능이 해당 메서드를 통해 접근되며, 많은 공통점을 가진다.
- 메서드는 거친 입자 또는 관련 없는 데이터 집합을 ''피함으로써'' 소수의 관련 활동을 수행한다.
- 관련 메서드는 동일한 소스 파일에 있거나 다른 방식으로 함께 그룹화된다. (예: 별도의 파일에 있지만 동일한 하위 디렉토리/폴더)
높은 응집도(또는 "강한 응집도")의 장점은 다음과 같다.
- 더 적은 연산으로 모듈 복잡성 감소.
- 논리적 변경이 더 적은 모듈에 영향을 미치고 한 모듈의 변경이 다른 모듈에서 더 적은 변경을 요구하므로 시스템 유지 보수성 증가.
- 애플리케이션 개발자가 모듈이 제공하는 응집력 있는 연산 집합 중에서 필요한 소프트웨어 구성 요소를 더 쉽게 찾을 수 있으므로 모듈 재사용성 증가.
원칙적으로 모듈은 단일 원자 요소(예: 단일 함수)로 구성되어 완벽한 응집성을 가질 수 있지만, 실제로는 복잡한 작업은 단일 간단한 요소로 표현할 수 없다. 따라서 단일 요소 모듈은 작업을 수행하기에는 너무 복잡하거나 너무 좁아서 다른 모듈에 긴밀하게 결합된 요소를 갖는다. 따라서 응집성은 단위 복잡성과 결합 모두와 균형을 이룬다.
응집도는 특정 코드가 해당 클래스의 책임 분담에 얼마나 집중되어 있는지를 나타내는 정성적인 척도이다. 객체 지향 프로그래밍에서는 클래스의 응집도를 높이도록 해당 클래스의 책임 범위를 설정하는 것이 유용하다. 응집도가 높은 시스템에서는 코드의 가독성과 재사용성이 증가하고, 복잡성이 관리 가능한 정도로 억제된다.
응집도는 다음과 같은 경우에 낮아진다.
- 클래스의 책임 범위(메서드 그룹)에 공통점이 거의 없다.
- 메서드가 다양한 일을 수행하며, 종종 입도가 큰 데이터나 전혀 관련 없는 데이터 그룹을 다룬다.
응집도가 낮을(약할) 경우의 단점은 다음과 같다.
- 모듈 그룹을 이해하기 어려워진다.
- 시스템 유지보수가 어려워진다. 어떤 논리적 수정이 여러 모듈에 걸쳐 영향을 미칠 가능성이 높아지기 때문이다.
- 모듈 재사용이 어려워진다. 응집도가 낮은 모듈이 제공하는 API는 일관성이 없는 경우가 많기 때문이다.
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