Design Principle - SRP

객체지향에서 디자인이란 객체(클래스)들에게 적절히 책임(responsibility)을 분배한 뒤 객체들 간의 의존 관계를 관리(dependency management)하는 작업이다. 이때 객체지향 원리는 책임 분배와 의존관계 관리의 일종의 가이드 라인 역할을 하게 된다.

객체지향에 잘 알려진 원리는 SRP, DIP, LSP, OCP, ISP가 있으며 이 원리는 결국 DRY 성배를 추구하게 된다.
DRY는 객체지향뿐 아니라 모든 프로그래밍 분야에 적용될 수 있는데.

- DRY는 하나의 요구사항은 한곳에 두어야 한다는 원리이다.
- 사실 각 기능과 요구사항을 한 번만 구현하려고 노력하는것이다.
- DRY는 시스템의 각 정보와 기능을 말이 되는 하나의 장소에 두는 것을 의미한다.
- 어떤 지식 한 조각도 하나의 시스템 안에서는 모호하지 않고, 권위 있고, 단 하나뿐인 표현을 가져야 한다.

DRY 이야기는 많이 했으니 원리 얘기로 다시 돌아가서 그중에 SRP을 먼저 보자.

SRP는 Single Responsibility Principle의 약자로 클래스(혹음 메소드 혹은 패키지 혹은 컴포넌트)는 하나의 책임만을 맡아야 한다는 원리다. 이때 책임(responsibility)이란 뜻은 변경의 원인(reason to change)을 말하며 결국에 "클래스 변경의 원인은 하나이어야 한다."라고 할 수 있다.

시스템의 모든 객체는 하나의 책임만을 가지며, 객체가 제공하는 모든 서비스는 그 하나의 책임을 수행하는 데 집중되어 있어야 한다. DRY는 하나의 기능을 한 곳에 두자는 내용이고 SRP는 클래스가 한가지 일만 잘하게 하자는 내용이며 응집도는 사실 SRP의 다른 이름이다.

SRP의 키워드는 책임으로 요약되는데, 그렇다면 책임이란 무엇일까? 책임이란 ‘변경을 위한 이유’이다. 만약 하나의 클래스에 변경을 위한 두 가지 이상의 이유가 있다면 그 클래스는 한 가지 이상의 책임을 갖고 있는 것이다. 그러나 아까 말했듯이 클래스 뿐 아니라 패키지 혹은 컴포넌트에도 같은 원리를 적용할 수 있다. 그러면 두개의 클래스를 가지고 있는 패키지는 이 원리를 위반하기 때문에 하나의 클래스만 가져야 한다는 것인가? 아니다 그렇지 않다. 동등한 추상화 레벨의 책임을 2개 이상 가져서는 안된다는 뜻이다.

SRP는 하나의 클래스에 한 가지 책임을 가르치는 원칙이다. 우리는 설계 관점에서 우리가 인식하지 못하는 SRP 위반을 자주 하게 된다. 이 위반을 경계하기 위해 깊은 통찰력이 필요하지도 않다. 단지 머리에 ‘책임’이란 단어를 상기하는 습관이면 된다

위반 사항에는 대가가 따른다. SRP를 위반할 경우 따르는 재앙은 첫 번째로 ‘왕따’가 발생한다는 것이다. 잔고 클래스가 이율 관리 애플리케이션과 배포됐을 때 확실히 ‘환율 계산’ 메쏘드는 소외된다. 즉 만약 A라는 책임과 B라는 책임을 갖고 있는 클래스가 있을 경우 A만 필요로 하는 애플리케이션은 항상 B를 들고 다녀야 한다.

문제는 여기서 그치지 않는다. 두 번째 재앙은 무관한 메쏘드에 변경이 발생할 경우 불필요한 변경 임팩트가 전달된다. 만약 ‘환율 계산’ 메쏘드가 변경됐을 경우 이율 관리 애플리케이션은 사용하지도 않는 ‘환율 계산’ 메쏘드 때문에 다시 컴파일해야 하고 리테스트해야 하며 재배포해야 한다. 이율 관리와 전혀 무관한데도 불구하고... 사실은 이 임팩트의 영향은 더 심각한데 다음에서 살펴보겠다.

하지만 무조건 책임을 분리한다고 SRP가 적용되는 건 아니다. 가령 데이터 맵퍼 클래스의 메쏘드들이 각각의 insert, delete, update, load 클래스로 분리됐을 경우를 생각해 보자. 마치 절차적 언어에서와 같은 함수 단위의 클래스가 될 것이다. 각 메쏘드 역할에 따른 책임들이 분리되었지만 설계는 장황해지고 관계는 복잡해진다. 그래서 이 문장은 틀린 문장이다. 동일한 책임을 갖는 여러 메쏘드들이 분리된 것이다. 즉 분리의 기준은 책임이며 분리의 목적은 복잡도 감소에 있다.



‘높은 응집도, 낮은 결합도(High Cohesion, Loose Coupling)’의 원리는 1970년대 Larry Constantine과 Edward Yourdon이 정의했던 아주 고전적인 원리이다. 이것은 현재 모든 소프트웨어 시스템 고유의 유지보수성과 적응성을 측정하는 가장 좋은 방법으로 사용되고 있다. 소프트웨어 디자인뿐만 아니라 아키텍처 평가에도 이 원리가 기준이 되는데, 그 이유는 이 원리의 적용 효과가 아주 명백하기 때문이다.

이 원리의 예외는 거의 찾아보기 힘들만큼 보편성을 가지고 있어서 마치 물리학의 엔트로피 법칙처럼 절대적인 기반원리를 제시한다. 낮은 응집도를 갖는 구조는 변경이나, 확장 단계에서 많은 비용을 지불해야 하며 높은 결합도의 경우도 마찬가지이다.

응집도는 ‘하나의 클래스가 하나의 기능(책임)을 온전히 순도 높게 담당하고 있는 정도’를 의미하며 이들은 서로 조화될수록 그 구조는 단순해진다. 응집도가 높은 동네에서 내부 개체가 변했을 때 다른 개체에 충격을 주는 것은 오히려 당연한 징후이다. 이들은 하나의 책임아래 서로 유기적인 관계를 갖고 있기 때문에 내부 개체가 변했을 때 다른 개체의 변경 확률이 높아진다. 마치 예쁜 부츠를 사면 부츠에 어울리는 치마를 입어야 하듯이…


이와 반해 결합도는 ‘클래스간의 서로 다른 책임들이 얽혀 있어서 상호의존도가 높은 정도’를 의미하며 이들이 조합될수록 코드를 보기가 괴로워진다. 이유는 서로 다른 책임이 산만하고 복잡하게 얽혀있기 때문에 가독성이 떨어지고 유지보수가 곤란해지기 때문이다. 이유는 필요 없는 의존성에 있다. 마치 키보드의 자판 하나가 고장나도 키보드 전체를 바꿔야 하는 것처럼. 하나의 변경이 엄청난 민폐를 야기하는 관계이다.



SRP 위반의 악취는 다움과 같다.

1. 여러 원인에 의한 변경
여러 원인에 의한 변경은 한 클래스를 여러 가지 다른 이유로 고칠 필요가 있을 때 발생한다. 즉, 하나의 클래스에 여러 책임이 혼재하고 있어서 하나의 책임의 변화가 다른 책임에게 영향을 준다. 그리고 이 책임이 두 개보다 훨씬 많은 여러 개로 혼재된다면 이 클래스는 심각한 고문관이 된다. 더욱이 이 구조는 더 괴로운 경우로 심화될 수 있다.

2. 산탄총 수술
산탄총을 발사하면 하나의 탄환이 부서지면서 여러 개의 탄환으로 확산되어 발사된다. 따라서 (상상하기도 싫지만) 산탄총을 맞은 대상의 총상은 온몸 전체에 퍼지게 된다. 만약 이런 환자를 수술하는 의사는 마치 수십 발의 총을 맞은 환자를 수술하는 것처럼 힘들 것이다.

‘산탄총 수술(shotgun surgery)’은 ‘여러 원인에 의한 변경’과 비슷한 듯 하면서도 정 반대의 내용을 갖는다. ‘여러 원인에 의한 변경’이 하나의 클래스가 여러 변경 원인(책임)을 지니는 반면, 산탄총 수술은 어떤 변경이 있을 때 여러 클래스를 수정해야 하는 증상이다. 즉 어떤 변경의 대상이 여러 곳에 분포되어 마치 산탄총 총상 환자를 수술해야 하는 것 같은 많은 노동비용이 따른다.

‘산탄총 수술’이 괴로운 이유는 단지 수술 부위가 많다는 것만이 아니다. 이 수술을 했음에도 불구하고 혹시 치료하지 못한 상처가 존재할 수 있다는 가능성이 ‘산탄총 수술’의 더 큰 위험성이다. 가령 하나의 테이블을 조작하는 DB 처리문이 애플리케이션 전역에 퍼져 있는 상황에서 DB 테이블의 구조가 바뀌게 됐을 경우에 발생하는 재앙과 같다. 수술도 고되지만 모든 환부를 찾아야 하는 집중력과 긴장감이 개발자를 더욱 힘들게 한다.

산탄총 수술의 냄새는 특히 설정 정보(configuration information), 로깅(logging), DB 처리에서 발생하기 쉬운데 이들을 다룰 때는 항상 산탄총 수술의 악취를 경계해야 한다. 예를 들어 한 곳에서 관리할 필요가 있는 설정 정보를 여러 클래스에서 나누어 처리하고 있다면 이는 산탄총 수술을 할 수 있는 좋은 본보기가 된다.

이를테면 쓰레드, 커넥션, 오브젝트 풀의 크기 값이나 DB, 서버의 주소 정보들을 각각의 클래스에 자체적으로 관리하고 있다면 이들을 설정 파일이나 설정 관리자에게 Move Field하는 것이 바람직하다. 더 나아가 플러그인을 도입해 설정 정보를 통해 동적으로 행위 변화를 통제(Enable Configurable Behavior with Plugin)하는 것도 생각해 볼만하다. 또한 XML 처리나 프로토콜 해석을 담당하는 메쏘드가 여러 곳에 분포되었다면 각각의 유틸성 클래스로 Move Method하는 것이 바람직하다.



다만 주의해야 할 것은
1. 하지만 너무 무리해서 책임을 나누지 말아야 한다. 책임은 변화의 축이며, 하나의 요구사항 변경은 하나의 책임의 변경을 적시하는 경우가 많다. 책임의 입자도가 매우 세밀하다면 변경에 대한 영역이 그만큼 커지게 된다. 변화가 예측되는 곳, 변화에 효율적으로 대응할 수 있는 크기에서 책임을 할당하는 것이 좋다.

2. 하나는 온전한 하나이어야 한다. 하나의 클래스가 여러 개의 책임을 맡는 것도 곤란하지만, 하나의 책임을 여러 클래스로 분할하여 할당하는 것도 곤란하다.