모듈(Module)이란?
모듈은 소프트웨어의 성능을 향상하거나 시스템의 수정 및 재사용, 유지 관리 등이 용이하도록 시스템의 기능을 작은 단위로 분리한 것으로, 서브루틴, 서브시스템, 소프트웨어 내의 프로그램, 작업 단위 등과 같은 의미로 사용된다. 이렇게 분리된 각각의 모듈은 단독으로 컴파일이 가능하며, 재사용할 수 있다.
모듈의 기능적 독립성
모듈의 기능적 독립성은 소프트웨어를 구성하는 각 모듈의 기능이 서로 독립됨을 의미하며, 모듈이 하나의 기능만을 수행하고 다른 모듈과의 과도한 상호작용을 배제함으로써 이루어진다.
독립성이 높은 모듈일수록 모듈을 수정하더라도 다른 모듈에게는 거의 영향을 미치지 않으며, 오류가 발생해도 쉽게 발견하고 해결할 수 있다. 모듈의 독립성은 결합도와 응집도에 의해 측정되며, 독립성을 높이려면 모듈의 결합도를 약하게, 응집도는 강하게, 모듈의 크기는 작게 만들어야 한다.
결합도(Coupling)
모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 두 모듈 사이의 연관 관계
결합도가 강하면 시스템 구현 및 유지보수 작업이 어려워지기 때문에, 결합도가 약할수록 품질이 높다.
결합도의 정도에 따라 여러 종류로 나뉘어진다.
| 자료 결합도 (Data Coupling) |
모듈 간의 인터페이스가 자료 요소로만 구성될 때의 결합도 |
| 어떤 모듈이 다른 모듈을 호출하면서 매개변수나 인수로 데이터를 넘겨주고, 호출 받은 모듈은 받은 데이터에 대한 처리 결과를 다시 돌려주는 방식 | |
| 모듈 간의 내용을 전혀 알 필요가 없는 상태로서 한 모듈의 내용을 변경하더라도 다른 모듈에는 전혀 영향을 미치지 않는 가장 바람직한 결합도 | |
| 스탬프(검인) 결합도 (Stamp Coupling) |
두 모듈이 동일한 자료 구조를 조회하는 경우의 결합도 |
| 자료 구조의 포맷 또는 구조의 변화는 그것을 조회하는 모든 모듈 및 변화되는 필드를 실제로 조회하지 않는 모듈에까지도 영향을 미치게 된다. | |
| 제어 결합도 (Control Coupling) |
어떤 모듈이 다른 모듈 내부의 논리적인 흐름을 제어하기 위해 제어 신호를 이용하여 통신하거나 제어 요소(Function Code, Switch, Tag, Flag)를 전달하는 결합도 |
| 한 모듈이 다른 모듈의 상세한 처리 절차를 알고 있어 이를 통제하는 경우나 처리 기능이 두 모듈에 분리되어 설계된 경우에 발생 |
|
| 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 내리는 권리 전도현상이 발생 |
|
| 외부 결합도 (External Coupling) |
어떤 모듈에서 선언한 데이터(변수)를 외부의 다른 모듈에서 참조할 때의 결합도 |
| 참조되는 데이터의 범위를 각 모듈에서 제한할 수 있다. | |
| 공유(공통) 결합도 (Common Coupling) |
공유되는 공통 데이터 영역을 여러 모듈이 사용할 때의 결합도 |
| 공통 데이터 영역의 내용을 조금만 변경하더라도 이를 사용하는 모든 모듈에 영향을 미치므로 모듈의 독립성을 약하게 만든다. |
|
| 내용 결합도 (Content Coupling) |
한 모듈이 다른 모듈의 내부 기능 및 그 내부 자료를 직접 참조하거나 수정할 때의 결합도 |
| 한 모듈에서 다른 모듈의 내부로 제어가 이동하는 경우에도 내용 결합도에 해당 |
응집도(Cohesion)
명령어나 호출문 등 모듈의 내부 요소들의 서로 관련되어 있는 정도
응집도는 모듈이 독립적인 정도는 나타내기 때문에, 응집도가 강할수록 품질이 높다.
응집도의 정도에 따라 여러 종류로 나뉘어진다.
| 기능적 응집도 (Functional Cohesion) |
모듈 내부의 모든 기능 요소들이 단일 문제와 연관되어 수행될 경우 |
| 순차적 응집도 (Sequential Cohesion) |
모듈 내 하나의 활동으로부터 나온 출력 데이터를 그 다음 활동의 입력 데이터로 사용할 경우 |
| 교환(통신)적 응집도 (Communication Cohesion) |
동일한 입력과 출력을 사용하여 서로 다른 기능을 수행하는 구성 요소들이 모였을 경우 |
| 절차적 응집도 (Procedural Cohesion) |
모듈이 다수의 관련 기능을 가질 때 내부의 구성 요소들이 그 기능을 순차적으로 수행할 경우 |
| 시간적 응집도 (Temporal Cohesion) |
특정 시간에 처리되는 몇 개의 기능을 모아 하나의 모듈로 작성할 경우 |
| 논리적 응집도 (Logical Cohesion) |
유사한 성격을 갖거나 특정 형태로 분류되는 처리 요소들로 하나의 모듈이 형성되는 경우 |
| 우연적 응집도 (Coincidental Cohesion) |
모듈 내부의 각 구성 요소들이 서로 관련 없는 요소로만 구성된 경우 |
팬인(Fan-In)과 팬아웃(Fan-Out)
팬인은 특정 모듈을 의존하는 모듈의 수로, 얼마나 많은 모듈들이 특정 모듈을 사용하고 있는지를 의미한다. 반대로 팬아웃은 한 모듈이 의존하는 다른 모듈들의 수로, 해당 모듈이 다른 모듈들을 얼마나 사용하고 있는지를 의미한다.
이러한 팬인과 팬아웃을 분석하여 시스템의 복잡도를 알 수 있는데, 팬인은 높을수록, 팬아웃은 낮을수록 좋다.
팬인이 높다는 것은 재사용 측면에서 설계가 잘 되어 있지만 단일 장애점이 발생할 수 있으므로 주의해야 하고,
팬아웃이 높다는 것은 불필요하게 다른 모듈을 호출하고 있는지 확인하고 단순화 시키기 위해 노력해야 한다.
* 단일 장애점: 시스템의 구성 요소 중 동작하지 않으면 전체 시스템이 중단되어 버리는 요소
공통 모듈
여러 프로그램에서 공통적으로 사용할 수 있는 모듈
모듈의 재사용성 확보와 중복 개발 회피를 위해 설계 과정에서부터 자주 사용되는 계산식이나 매번 필요한 사용자 인증 같은 공통 부분을 식별하고 공통 모듈로 구성하는 것이 좋다.
공통 모듈을 구현할 때는 다른 개발자들이 해당 기능을 명확히 이해할 수 있도록 다음의 명세 기법을 준수해야 한다.
정확성(Correctness): 시스템 구현 시 해당 기능이 필요하다는 것을 알 수 있도록 정확히 작성한다.
명확성(Clarity): 해당 기능을 이해할 때 중의적으로 해석되지 않도록 명확하게 작성한다.
완전성(Completeness): 시스템 구현을 위해 필요한 모든 것을 기술한다.
일관성(Consistency): 공통 기능들 간 상호 충돌이 발생하지 않도록 작성한다.
추적성(Traceability): 기능에 대한 요구사항의 출처, 관련 시스템 등의 관계를 파악할 수 있도록 작성한다.
또한 재사용을 할 때는 이미 개발된 기능들을 파악하고 재구성하여 새로운 시스템에 사용하기 적합하도록 최적화 시키는 작업이 필요하며, 재사용되는 대상의 규모에 따라 3가지로 분류할 수 있다.
| 함수와 객체 | 클래스나 메소드 단위의 소스 코드를 재사용한다. |
| 컴포넌트 | 컴포넌트란 독립적인 업무 또는 기능을 수행하는 실행 코드 기반으로 작성된 모듈이다. |
| 컴포넌트 자체에 대한 수정 없이 인터페이스를 통해 통신하는 방식으로 재사용한다. | |
| 애플리케이션 | 공통된 기능들을 제공하는 애플리케이션을 공유하는 방식으로 재사용한다. |
효과적인 모듈 설계 방안
- 결합도는 줄이고 응집도는 높여서 모듈의 독립성과 재사용성을 높인다.
- 모듈의 제어 영역 안에서 그 모듈이 다른 모듈에게 미치는 영향력을 유지시킨다.
- 모듈의 기능은 예측이 가능해야 하며, 지나치게 제한적이어서는 안 된다.
- 모듈의 크기는 시스템의 전반적인 기능과 구조를 이해하기 쉬운 크기로 분해한다.
- 하나의 입구와 하나의 출구를 갖도록 해야 한다.
- 인덱스 번호나 기능 코드들이 전반적인 처리 논리 구조에 예기치 못한 영향을 끼치지 않도록 모듈 인터페이스를 설계해야 한다.
- 효과적인 제어를 위해 모듈 간의 계층적 관계를 정의하는 자료가 제시되어야 한다.