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모듈화 Modularization

프로그램 개발 시 생산성과 최적화, 관리에 용이하게 기능 단위로 분할하는 기법
프로그램 구성하는 데이터와 함수들을 묶어서 하나의 모듈을 생성한다.

모듈 Module
- 프로그램을 구성하는 시스템을 기능 단위로 독립적인 부분으로 분리한 것
- 하나 이상의 논리적인 기능을 수행하기 위한 명령어들의 집합

장점
1). 프로그램의 효율적인 관리가 가능해지고, 성능이 향상된다.
2). SW 이해와 용이성 증대와 복잡성이 감소한다.
3). 기능의 분리가 가능해지고, 인터페이스가 단순해진다.
4). 모듈의 재사용이 가능해지기 때문에 개발과 유지보수가 수월해진다.

모듈화 원리

원리	설명
`모듈 독립성` `Module Independency`	낮은 `결합도`와 높은 `응집도` 가지게 된다.
`분할과 정복` `Divide & Conquer`	모듈 단위로 분할했기 때문에 복잡한 문제가 발생해도, 문제가 발생한 모듈에서 해결이 가능하다.
`데이터 추상화` `Data Abstraction`	각 모듈 자료 구조에 접근하고 수정하는 함수 내에 자료 구조의 표현 내역을 은폐할 수 있다.
`정보 은닉` `Information Hiding`	외부에서 변경해선 안되는 모듈을 타 모듈로부터 은폐한다,

모듈화 측정 지표

모듈화의 적정성을 측정하는 지표는 응집도 Cohesion, 결합도 Coupling이다.
좋은 모듈화 == 용도에 맞게 각 기능 별 모듈들로 세분화된 것
각 모듈은 독립적으로 주어진 역할만 수행하고, 타 모듈과의 의존성이 높아선 안된다.
모듈의 독립성은 결합도와 응집도에 따라 달라진다.
독립성은 높이기 위해서는 모듈 간 결합도 낮추고, 응집도 높여서
모듈의 크기를 작게 만들어야 한다.
즉, 결합도는 낮을수록 좋고, 응집도는 높을수록 좋다는 것이다.
다만 무조건 모듈의 크기가 작다고 좋은 것이 아니다.
모듈이 작아질수록 그 개수도 늘어나고, 통신 횟수가 증가하면
과부화로 인해 성능이 떨어지고 복잡도가 증가하기 때문이다.
따라서 모듈의 크기를 결정할 때는 문제 특성, 유형에 알맞게 결정해야 한다.

모듈화 유형

모듈화는 기본적으로 설계 측면, 구현 측면 나뉘게 된다.
설계 측면에서의 모듈화의 유형으로는 Module, Component, Service 존재하고
구현 측면에선 Function, Macro, Inline이 존재한다.

모듈화 유형 / 설계 측면

유형	설명
`Module`	설계 시 연관된 기능을 한 부분에 모아두고 라이브러리 형태로 사용한다.
`Component`	`Binary` 형태의 재 사용이 가능한 형태 인터페이스에 의해 Logic 수행할 수 있는 모듈 단위
`Service`	기존 Component보단 `느슨한 결합` 형태의 기능을 제공하는 모듈 단위

느슨한 결합 Loosely Coupled
- 다른 class를 직접적으로 사용하는 class의 의존성 줄여서
  코드의 재사용성과 유연성을 높이는 기법

모듈화 유형 / 구현 측면

유형	설명
`function`	프로그램 구현 시, 프로그램 일부 코드로 특정 작업을 수행하는 상대적으로 다른 코드에 비해 독립적인 Module
`Macro`	프로그램에서 반복되는 부분에 특정한 이름 부여하고 해당 이름을 통해서 실행할 수 있게 하는 기법
`Inline`	프로그램 구현 시 반복되는 부분에 특정 이름 부여 해당 이름 통해서 실행할 수 있게 하는 프로그램 기법

결합도 Coupling

모듈 내부가 아닌 외부 모듈과의 연관도 or 모듈 간 상호 의존성 나타내는 척도
SW 구조에서 모듈 간 관련성 측정하는 척도
결합도는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

특징	설명
모듈 연관성 없음	서로 다른 상위 모듈에서 호출, 처리 상 연관성이 없는 다른 기능 수행
인터페이스 의존성	자료 전달이 인터페이스 통과하여 인터페이스 복잡성에 의존적이다.
`복잡성` 감소	낮은 결합도를 통해 복잡성이 감소한다.
파급효과 최소화	에러 발생 시 오류가 전파, 다른 오류의 원인이 되는 파급효과를 최소화

복잡성이란 무엇인가?

결합도 유형

결합도는 유형은 다음과 같다.
내용>공통>외부>제어>스탬프>자료 결합도 (내.공.외.제.스.자)
왼쪽으로 갈수록 결합도가 높아지고, 오른쪽으로 갈 수록 결합도가 낮아진다.

유형	설명
`내용 결합도` `Content Coupling`	다른 모듈 내부의 변수, 기능을 다른 모듈에서 사용하는 경우의 결합도 하나의 모듈이 직접적으로 다른 모듈 내용 참조할 때 두 모듈은 내용적으로 결합되어 있는 경우의 결합도
`공통 결합도` `Common Coupling`	Parameter가 아닌 모듈 외부에 선언된 전역 변수 참조하고 해당 변수를 갱신하는 식의 상호작용을 하는 경우의 결합도
`외부 결합도` `Externel Coupling`	두 개의 모듈이 외부에서 도입된 통신 프로토콜이나 디바이스 인터페이스를 공유하고 있는 경우의 결합도
`제어 결합도` `Control Coupling`	어떤 모듈이 다른 모듈의 내부 논리 조직을 제어하기 위한 목적으로 제어 신호를 이용하여 통신하는 경우의 결합도 하위 모듈에서 상위 모듈로 제어 신호가 이동하여 하위 모듈이 상위 모듈에게 처리 명령을 부여하는 `권리 전도 현상`이 발생하는 결합도 (`역천 易天`이라고 이해하자..)
`스탬프 결합도` `Stamp Coupling`	모듈 간 인터페이스로 `배열`, `객체`, `구조` 등이 전달되는 경우의 결합도 두 모듈이 동일한 자료 구조를 조회하는 경우의 결합도, 자료 구조의 변화가 발생하면, 해당 자료 구조 참조하는 모든 모듈에게도 영향을 준다.
`자료 결합도` `Data Coupling`	모듈 간 인터페이스로 전달되는 파라미터를 통해서만 모듈 간 상호작용이 일어나는 경우의 결합도 한 모듈의 내용을 변경해도, 다른 모듈에겐 영향이 가지 않으므로 가장 바람직한 `결합도`라고 할 수 있다. (모듈 간 의존성 낮음. / `Stamp Coupling`과는 상반되는 특성)

응집도 Cohesion

모듈의 독립성을 나타내는 개념, 모듈 내부 구성요소 간 연관성 정도
정보 은닉의 확장 개념, “하나의 모듈은 하나의 기능을 수행하는 것” 의미한다.

특징

(1). 유사 기능 영역 구성
- class 목적에 부합하는 같은 기능 영역의 함수들로 구성한다.

(2). 단일 책임 할당
- 함수의 개수가 상대적으로 적고, 오로지 자신만이 할 수 있는 책임을 할당 받는다.

(3). 함수 간 상호협력
- 하나의 함수에 많은 기능을 넣지 않고 다른 함수와 협력한다.

응집도 유형

응집도의 유형은 다음과 같다.
우연적<논리적<시간적<절차적<통신적<순차적<기능적 (우논시절 통순기)
왼쪽으로 갈 수록 응집도가 낮아지고, 오른쪽으로 갈 수록 응집도가 높아진다.

유형	설명
`우연적 응집도` `Coincidental Cohesion`	서로 간 어떤 의미 있는 연관 관계도 없는 기능 요소로 구성될 경우의 응집도 서로 다른 상위 모듈에 의해 호출. 처리 상 연관성 없는 서로 다른 기능을 수행할 경우의 응집도
`논리적 응집도` `Logical Cohesion`	유사한 성격을 가지거나, 특정 형태로 분류되는 처리 요소들이 한 모듈에서 처리되는 경우의 응집도
`시간적 응집도` `Temporal Cohesion`	연관된 기능보단 특정 시간에 처리되어야 하는 활동들을 한 모듈에서 처리하는 경우의 응집도
`절차적 응집도` `Procedural Cohesion`	모듈이 다수의 관련 기능을 가지고 있을 때 모듈 안 구성 요소들이 그 기능을 순차적 수행할 경우의 응집도
`통신적 응집도` `Communication Cohesion`	동일한 입/출력 사용하여 다른 기능을 수행하는 활동들이 모여있을 경우의 응집도
`순차적 응집도` `Sequential Cohesion`	모듈 내에서 한 활동으로부터 나온 출력 값을 다른 활동이 사용할 경우의 응집도
`기능적 응집도` `Functional Cohesion`	모듈 내부 모든 기능이 단일 목적 위해서 수행되는 경우의 응집도

응집도 낮으면 하나의 모듈 내부에 다양한 기능을 구현하여 독립성이 낮아진다.
응집도 높으면 모듈 하나에 하나의 기능만을 분리 구현하므로
독립성이 보장되고, 변경이 쉬워서 유지보수가 편리하다.