아키텍처 패턴 시리즈 1: 계층화 패턴 (Layered Pattern)

계층화 패턴(Layered Pattern)은 아키텍처 패턴 중 하나로, 시스템을 여러 계층으로 나누어 각 계층이 특정 역할을 수행하도록 구조화하는 방식이다.
이 패턴은 유지보수와 확장성을 높이는 동시에, 시스템의 복잡도를 낮추는 데에 유리하다.

계층화 패턴의 필요성

소프트웨어 시스템이 복잡해질수록 여러 기능이 한 곳에 집중되는 “스파게티 코드” 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 계층화 패턴을 사용하여 시스템을 분리하고, 각 계층이 다음과 같은 역할을 수행하도록 설계할 수 있다:

유지보수 용이성: 각 계층은 독립적으로 수정할 수 있어 코드의 수정과 유지보수가 쉬워진다.
책임 분리: 기능을 역할에 따라 나누어, 코드 간의 의존성을 최소화할 수 있다.
재사용성: 특정 계층의 기능을 다른 프로젝트에서 재사용할 수 있다.

이러한 구조적 분리는 소프트웨어 품질을 향상시키며, 계층화 패턴은 특히 대규모 애플리케이션에서 효과적이다.

예시: 웹 애플리케이션 계층 구조

일반적인 웹 애플리케이션의 경우, 클라이언트 요청이 데이터베이스에 직접 접근하는 것이 아니라, 여러 계층을 통해 흐르도록 설계된다.

계층화 패턴의 구조

Presentation Layer (프레젠테이션 계층): 사용자 인터페이스와 상호작용하며, 사용자 요청을 받아 비즈니스 로직에 전달한다.
Business Layer (비즈니스 계층): 애플리케이션의 핵심 로직을 처리하고, 데이터와의 상호작용을 조율한다.
Persistence Layer (영속성 계층): 데이터베이스와의 직접적인 상호작용을 담당하며, 데이터를 저장하고 불러온다.
Database Layer (데이터베이스 계층): 실제 데이터베이스와 연결하여 데이터를 저장하고 관리하는 역할을 한다.

구조 다이어그램

Client → Presentation Layer → Business Layer → Persistence Layer → Database Layer

계층화 패턴 동작 순서

클라이언트는 Presentation Layer를 통해 요청을 보낸다.
Presentation Layer는 요청을 Business Layer에 전달하여 로직을 처리한다.
Business Layer는 필요한 경우 Persistence Layer에 데이터를 요청하거나 저장을 요청한다.
최종적으로 Persistence Layer는 Database Layer와 상호작용하여 데이터를 처리한다.

계층화 패턴 예시

이번 예시에서는 “사용자 인증 시스템”을 계층화 패턴을 통해 구현해보자.

Java로 계층화 패턴 구현하기

// Presentation Layer
class UserController {
    private UserService userService;

    public UserController(UserService userService) {
        this.userService = userService;
    }

    public void login(String username, String password) {
        boolean success = userService.authenticate(username, password);
        if (success) {
            System.out.println("로그인 성공");
        } else {
            System.out.println("로그인 실패");
        }
    }
}

// Business Layer
class UserService {
    private UserRepository userRepository;

    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    public boolean authenticate(String username, String password) {
        User user = userRepository.findByUsername(username);
        return user != null && user.getPassword().equals(password);
    }
}

// Persistence Layer
class UserRepository {
    public User findByUsername(String username) {
        // 여기서는 단순히 예시를 위해 고정된 사용자 데이터를 반환한다.
        if ("user123".equals(username)) {
            return new User(username, "password123");
        }
        return null;
    }
}

// Database Layer
class User {
    private String username;
    private String password;

    public User(String username, String password) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }
}

// 클라이언트 코드
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        UserRepository userRepository = new UserRepository();
        UserService userService = new UserService(userRepository);
        UserController userController = new UserController(userService);

        userController.login("user123", "password123");  // 로그인 성공
        userController.login("user123", "wrongPassword");  // 로그인 실패
    }
}

코드 설명

Presentation Layer: UserController는 사용자로부터 요청을 받아 UserService로 전달한다.
Business Layer: UserService는 비즈니스 로직을 처리하며, 사용자 인증 기능을 수행한다.
Persistence Layer: UserRepository는 데이터베이스와 상호작용하는 역할을 수행하며, 사용자 데이터를 검색한다.
Database Layer: User 클래스는 사용자 데이터를 저장하고 관리하는 역할을 한다.
Client (클라이언트): Main 클래스는 전체 계층을 조합하여 로그인 기능을 실행한다.

출력 결과

로그인 성공
로그인 실패

계층화 패턴 활용

MVC 패턴: 웹 애플리케이션에서 자주 사용되는 패턴으로, 프레젠테이션, 비즈니스, 데이터 계층으로 구성된다.
백엔드 시스템: 대규모 시스템에서의 업무 처리, 데이터 접근 및 저장의 역할 분리를 위해 사용.
서비스 지향 아키텍처: 서비스와 데이터의 계층적 분리를 통해 독립성을 강화.

계층화 패턴의 장점

유지보수성: 각 계층이 독립적으로 수정 가능하여 유지보수 용이.
모듈화: 역할에 따른 분리를 통해 모듈화된 시스템을 구성.
유연성: 특정 계층만 변경해도 전체 시스템에 영향을 주지 않음.

계층화 패턴의 단점

복잡성 증가: 시스템이 단순할 경우 불필요하게 복잡도가 증가할 수 있음.
성능 문제: 모든 요청이 계층을 통과해야 하므로 성능이 저하될 가능성이 있음.

마무리

계층화 패턴(Layered Pattern)은 시스템을 구조화하여 유지보수성을 높이고 역할을 분리하는 데 유용하다.
대규모 애플리케이션에서 각 계층의 역할을 명확히 하고, 독립적으로 관리할 수 있어 유리하다.

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