12장 창발성

1. 📌 핵심 개념 정리

✅ 요약하기

창발적 설계로 깔끔한 코드를 구현하자
- 대다수는 켄트 벡이 제시한 단순한 설계 규칙 네 가지가 소프트웨어 설계 품질을 크게 높여준다고 믿는다.
- 켄트 벡은 다음 규칙을 따르면 설계는 단순하다고 말한다:
  - 모든 테스트를 실행한다
  - 중복을 없앤다
  - 프로그래머 의도를 표현한다
  - 클래스와 메서드 수를 최소로 줄인다

단순한 설계 규칙 1 : 모든 테스트를 실행하라
- 설계는 의도한 대로 돌아가는 시스템을 내놓아야 한다.
- 테스트를 철저히 거쳐 **모든 테스트 케이스를 항상 통과하는 시스템은 '테스트가 가능한 시스템'**이다. 테스트가 불가능한 시스템은 검증도 불가능하므로 절대 출시하면 안된다.
- 테스트가 가능한 시스템을 만들기 위해 노력한다면 설계 품질이 높아진다. 크기가 작고 목적 하나만 수행하는 클래스가 나온다.
- SRP를 준수하는 클래스는 테스트가 훨씬 더 쉽다.
- 테스트 코드가 많을수록 개발자는 테스트가 쉬운 코드를 작성하게 된다.
- 결합도가 높으면 테스트 케이스를 작성하기 어렵다. 그러므로 앞서와 마찬가지로 테스트 케이스를 많이 작성할수록 개발자는 DIP와 같은 원칙을 적용하고 의존성 주입, 인터페이스, 추상화 등과 같은 도구를 사용해 결합도를 낮춘다. 따라서 설계 품질은 더욱 높아진다.
- "테스트 케이스를 만들고 계속 돌려라" 라는 간단하고 단순한 규칙을 따르면 시스템의 낮은 결합도와 높은 응집력이라는, 객체 지향 방법론이 지향하는 목표를 자연스럽게 달성하게 된다.
- 즉, 테스트 케이스를 작성하면 설계 품질이 높아진다.

단순한 설계 규칙 2~4 : 리팩터링
- 테스트 케이스를 모두 작성했다면 이제 코드와 클래스를 정리해도 괜찮다.
- 구체적으로는 코드를 점진적으로 리팩터링 해나간다. 코드 몇 줄을 추가할 때마다 잠시 멈추고 설계를 조감한다.
- 새로 추가하는 코드가 설계 품질을 낮추는가? 그렇다면 깔끔히 정리한 후 테스트 케이스를 돌려 기존 기능을 깨뜨리지 않았다는 사실을 확인한다. 코드를 정리하면서 시스템이 깨질까 걱정할 필요가 없다. 테스트 케이스가 있으니까!.
- 리팩터링 단계에서는 소프트웨어 설계 품질을 높이는 기법이라면 무엇이든 적용해도 괜찮다.
- 응집도를 높이고 결합도를 낮추고 관심사를 분리하고 시스템 관심사를 모듈로 나누고 함수와 클래스 크기를 줄이고 더 나은 이름을 선택하는 등 다양한 기법을 동원한다.
- 또한 이 단계는 단순한 설계 규칙 중 나머지 3개를 적용해 중복을 제거하고, 프로그래머 의도를 표현하고, 클래스와 메서드 수를 최소로 줄이는 단계이기도 하다.
- "코드를 정리하면서 시스템이 깨질까 걱정할 필요가 없다." => "테스트 케이스가 있으니까!".

중복을 없애라

우수한 설계에서 중복은 커다란 적이다. 중복은 추가 작업, 추가 위험, 불필요한 복잡도를 의미한다.

비슷한 코드는 더욱 비슷하게 고쳐주면 리팩터링이 쉬워진다.

구현 중복도 중복의 한 형태다.

개선 전

public void scaleToOneDimension(float desiredDimension, float imageDimension) {
    if(Math.abs(desiredDimension - imageDimension) < errorThreshold)
        return;
    float scalingFactor = desiredDimension / imageDimension;
    scalingFactor = (float)(Math.floor(scalingFactor * 100) * 0.01f);
    RenderedOp newImage = ImageUtilities.getScaledImage(image, scalingFactor, scalingFactor);
    image.dispose();
    System.gc();
    imgae = newImage;
}

public synchronized void rotate(int degrees) {
    RenderedOp newImage = ImageUtilities.getRotatedImage (image, degrees);
   image.dispos();
    System.gc();
    image = new image;
}

scaleToOneDimension 메서드와 rotate 메서드의 일부 코드가 동일하다. isEmpty 메서드는 부울 값을 반환하며 size 메서드는 개수를 반환한다. 하지만 isEmpty 메서드에서 size 메서드를 이용하면 코드를 중복해 구현할 필요가 없어진다.

개선 후

public void scaleToOneDimension(float desiredDimension, float imageDimension) {
    if(Math.abs(desiredDimension - imageDimension) < errorThreshold)
        return;
    float scalingFactor = desiredDimention / imageDimension;
    scalingFactor = (float)(Math.floor(scalingFactor * 100) * 0.01f);
    replaceImage(ImageUtilities.getScaledImage(image, scalingFactor, scalingFactor));
}

public synchronized void rotate(int degrees) {
   replaceImage(ImageUtilities.getRotateImage(image, degrees));
}

private void replaceImage(RenderedOp newImage) {
    image.dispos();
    System.gc();
    image = newimage;
}

public boolean isEmpty() {
    return 0 == size();
}

새로운 replaceImage 메서드를 다른 클래스로 옮겨 가시성을 높인다.

다른 팀원이 새 메서드를 좀 더 추상화하여 다른 맥락에서 재사용할 기회가 생길 수 있다.

이러한 소규모 재사용은 시스템 복잡도를 그적으로 줄여준다.

소규모 재사용을 제대로 익혀야 대규모 재사용 이 가능하다.

아주 적은 양이지만 공통적인 코드를 새 메서드로 뽑고 보니 클래스가 SRP를 위반한다. 그러므로 새로 만든 replaceImage 메서드를 다른 클래스로 옮겨도 좋겠다. 그러면 새 메서드의 가시성이 높아진다. 따라서 다른 팀원이 새 메서드를 좀 더 추상화해 다른 맥락에서 재사용할 기회를 포착할지도 모른다. 이런 소규모 재사용은 시스템 복잡도를 극적으로 줄여준다.

TEMPLATE METHOD 패턴은 고차원 중복을 제거할 목적으로 자주 사용하는 기법이다.

abstract public class VacationPolicy {
    public void accrueVacation() {
        caculateBseVacationHours();
        alterForLegalMinimums();
        applyToPayroll();
    }
    private void calculateBaseVacationHours() { /* ... */ };
    abstract protected void alterForLegalMinimums();
    private void applyToPayroll() { /* ... */ };
}

public class USVacationPolicy extends VacationPolicy {
    @Override protected void alterForLegalMinimums() {
        // 미국 최소 법정 일수를 사용한다.
    }
}

public class EUVacationPolicy extends VacationPolicy {
    @Override protected void alterForLegalMinimums() {
        // 유럽연합 최소 법정 일수를 사용한다.
    }
}

최소 법정 일수를 계산하는 코드만 제외하면 두 메서드는 거의 동일하다. 최소 법정 일수를 계산하는 알고리즘은 직원 유형에 따라 살짝 변한다. 여기에 TEMPLATE METHOD 패턴을 적용해 눈에 들어오는 중복을 제거한다.

하위 클래스는 중복죄지 않는 정보만 제공해 accrueVacation 알고리즘에서 빠진 구멍을 매운다.

표현하라
- 나중에 코드를 유지보수할 사람이 코드를 작성한 사람만큼이나 문제를 깊이 이해할 가능성은 희박하다.
- 소프트웨어 프로젝트 비용 중 대다수는 장기적인 유지보수에 사용된다. 코드를 변경하면서 버그의 싹을 심지 않으려면 유지보수 개발자가 시스템을 제대로 이해해야 한다. 하지만 시스템이 점차 복잡해지면서 유지보수 개발자가 시스템을 이해하느라 보내는 시간은 점점 늘어나고 동시에 코드를 오해할 가능성도 점점 더 커진다.
- 그러므로 코드는 개발자의 의도를 분명히 표현해야 한다. 개발자가 코드를 명백하게 짤수록 다른 사람이 그 코드를 이해하기 쉬워지고, 유지보수 비용이 줄어든다.
- 표현력을 높이는 가장 중요한 방법은 "노력"이다. 나중에 읽을 사람을 고려해 읽기 쉽게 만들자. 나중에 코드를 읽을 사람은 바로 자신일 가능성이 높다는 사실을 명심하자.
  
  ① 좋은 이름 선택. 이름과 기능이 연관되지 않는 클래스나 함수로 유지보수 담당자를 혼란스럽게 해서는 안된다. 이름과 기능이 완전히 다른 클래스나 함수, 변수 등으로 유지보수 담당자를 놀라게 해서는 안 된다.
  ② 함수와 클래스 크기를 가능한 줄인다. 작은 클래스와 작은 함수는 작명, 구현, 이해가 쉬워진다.
  ③ 표준 명칭 사용. 예를 들어, 디자인 패턴은 의사소통과 표현력 강화가 주요 목적이다. 클래스가 COMMAND나 VISITOR와 같은 표준 패턴을 사용해 구현된다면 클래스 이름에 패턴 이름을 넣어준다. 그러면 다른 개발자가 클래스 설계 의도를 이해하기 쉬워진다.
  ④ 단위 테스트 케이스를 상세히 작성한다. 잘 만든 테스트 케이스를 읽어보면 클래스 기능이 한눈에 들어온다. 테스트 케이스는 소위 예제로 보여주는 문서이다.

클래스와 메서드 수를 최소로 줄여라
- 중복제거, 의도표현, SRP 준수 등 기본적인 개념도 극단으로 치닫게 되면 득보다 실이 많아진다.
- 클래스와 메서드 크기를 줄이기 위해 작은 클래스, 메서드를 수없이 만드는 사례도 없지 않다.
- 중요한 것은 가능한 범위에서 줄여야 한다는 것이다. 함수와 클래스를 필요한 만큼만 분리하라.
- 가능한 독단적인 견해는 멀리하고 실용적인 방식을 택하자. 때로는 무의미하고 독단적인 정책 탓에 클래스 수와 메서드 수가 늘어나기도 한다. 클래스마다 무조건 인터페이스를 생성하라고 요구하는 구현 표중이 좋은 예다. 자료 클래스와 동작 클래스는 무조건 분리해야 한다고 주장하는 개발자도 좋은 예다.
- 목표는 함수와 클래스 크기를 작게 유지하면서 동시에 시스템 크기도 작게 유지하는 데 있다.
- 해당 규칙은 간단한 설계 규칙 네 개 중 우선순위가 가장 낮다. 다시 말해, 클래스와 함수 수를 최소화 하는 작업도 중요하지만, 테스트 케이스를 만들고 중복을 제거하고 의도를 표현하는 작업이 더 중요하다는 뜻이다.

결론
- 경험을 대신할 단순한 개발 기법은 없다.
- 단순한 설계 규칙을 따른다면 우수한 기법과 원칙을 단번에 활용할 수 있다.

2. 🤔 이해가 어려운 부분

🔍 질문하기

TEMPLATE METHOD

어려웠던 부분

TEMPLATE METHOD 사용 방법

궁금한 점

예시를 통해 사용 방법 익히기

예시: 커피 만들기와 차 만들기

커피와 차를 만드는 과정을 템플릿 메서드를 통해 공통된 흐름을 정의하고, 각 음료의 세부적인 부분은 자식 클래스에서 구현하도록 합니다.

추상 클래스: 공통된 알고리즘 정의 (알고리즘의 뼈대 제공)

abstract class CaffeineBeverage {
    // 템플릿 메서드: 알고리즘의 뼈대를 정의
    public final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }
    // 공통 단계: 물 끓이기
    private void boilWater() {
       System.out.println("물 끓이는 중...");
    }
    // 세부 단계: 서브클래스에서 구현해야 할 부분
    protected abstract void brew();
    // 공통 단계: 컵에 붓기
    private void pourInCup() {
        System.out.println("컵에 붓는 중...");
    }
    // 세부 단계: 서브클래스에서 구현해야 할 부분
    protected abstract void addCondiments();
}

CaffeineBeverage 클래스를 상속받아 커피 만들기 알고리즘을 구현

class Coffee extends CaffeineBeverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("커피를 추출하는 중...");
    }
    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("설탕과 크림을 추가하는 중...");

    }
}

CaffeineBeverage 클래스를 상속받아 차 만들기 알고리즘을 구현

class Tea extends CaffeineBeverage {
    @Override
    protected void brew() {
        System.out.println("차를 우려내는 중...");
    }
    @Override
    protected void addCondiments() {
        System.out.println("레몬을 추가하는 중...");
    }
}

표현하라

어려웠던 부분

COMMAND나 VISITOR와 같은 표준 패턴이 어떤 것인지?

이해한 점
1. Command 패턴 (행위 패턴)
  
  의도: 명령을 객체로 캡슐화하여 실행 취소(Undo), 요청 큐, 로깅을 쉽게 구현할 수 있도록 함.
  
  사용 예: 리모컨 버튼 → Command 객체를 생성하고 실행 (execute())
  
  실행 취소(Undo) 기능 → Command 객체의 undo() 메서드 활용
2. Visitor 패턴 (행위 패턴)
  
  의도: 객체의 구조를 변경하지 않고, 새로운 동작(메서드)을 추가하는 방법. 즉, 객체 내부를 수정하지 않고 새로운 기능을 추가할 수 있도록 함.
  
  사용 예: AST(추상 구문 트리) 분석기 → Visitor가 Node 구조를 탐색
  
  파일 탐색기 → Visitor가 파일, 디렉토리 구조를 순회

창발적 설계로 깔끔한 코드를 구현하자

어려웠던 부분

창발성이라는 단어를 이해하기 어려웠다.

이해한 점

창발성이란 하위 계층에 없는 특성이나 행동이 상위 계층에서 자발적으로 나타나는 현상을 말한다.

3. 📚 참고 사항

📢 논의하기

관련 자료 공유

템플릿 메서드 패턴