[프로그래밍 최적화 ③] 자바 성능 최적화 기법

1부 | 개발 환경의 변화와 대응하는 프로그래밍 최적화의 재발견 2부 | OPP적 개발을 위한 C++ 프로그래밍 최적화 기법 3부 | 리팩토링을 이용한 자바 성능 최적화 기법 4부 | 성능 이슈 해결을 위한 닷넷 프로그래밍 최적화 기법 5부 | ARM과 파워pc에 기반한 임베디드 프로그래밍 최적화 기법

리팩토링, 복잡다단해지는 현대의 소프트웨어 개발에서 이 단어는 점점 중요한 위치를 차지해 가고 있다. 이제 리팩토링은 진정한 개발자의 덕목 중에 하나라고 단언할 수 있을 정도다. 리팩토링을 한다는 것은 개선에 대한 의지가 있음을 뜻하고, 좀 더 나은 코드, 구조, 프로세스를 지향한다는 의미가 된다. 리팩토링으로 소프트웨어의 성능을 직접적으로 높이지는 못 한다. 하지만 코드의 가독성을 증대시켜, 생각하는 프로그래머들의 머릿속 성능을 높여준다. 3부에서는 리팩토링 방법들에 대해 알아본다.

햄버거나 커피 등을 살 때, 또는 백화점이나 편의점에서 물건을 살 때, 우리는 1회용 물건을 쓰는 것에 대한 세금을 낸다. 1회용 물건을 쓰면 환경이 그만큼 빨리 피폐해지기 때문이란다.

그게 사실인지 아닌지 모르겠지만, 내 돈이 나가는 것은 용납이 안 된다. 1회용품의 편리함. 그 반대급부로 만들어지는 쓰레기 처리에 따른 비용을 지불한다고 하는데, 영 맘에 안 든다.

혹시 프로그램을 짤 때도 1회용 프로그램을 짠다는 생각을 해본 적이 있는가? 그런데 우리는 1회용 프로그램을 짜도 세금을 내지 않는다. 다행일까? 1회용 프로그램이 환경 자원을 소모시키지는 않는다.

다만 1회용 프로그램은 쓰레기를 양산한다. 그때그때 필요한대로 찍어낸 프로그램은 수많은 중복코드를 양산해 낸다. 재활용하지 않는 습관 탓에 시스템이라는 환경이 무거워지고 손이 많이 가도록 바뀌는 것이다.

재활용성은 객체지향 프로그램의 핵심원리 중의 하나이다. 재활용성을 높인다는 것은 찍어낼 때 사용하는 템플릿을 얘기하는 것이 아니다. 오히려 업무나 기능을 제어 가능한 곳에 집약시켜서 관리할 수 있도록 시스템 전체의 청결한 상태를 유지하는 것이다. 이리저리 산재된 중복 코드를 정리하는 것이 핵심이다.

이때 필요한 기술이 리팩토링이다. 이쯤 얘기하면 리팩토링은 정리 정돈에 비견된다. 군대에서 총기수입을 하는 것과도 같고 집에서 설거지를 하는 것과도 같다.

리팩토링이란

Refactoring (Re + Factor + ing) 영어 단어를 요소별로 나눠보면 요소들을 재구성한다는 뉘앙스를 받을 수 있다. 이는 마틴 파울러의 책에서 비롯된 단어인데, 책에 있는 리팩토링의 정의를 보면 다음과 같다.

“리팩토링은 외부 동작을 바꾸지 않으면서 내부 구조를 개선하는 방법으로, 소프트웨어 시스템을 변경하는 프로세스이다.” 마틴 파울러, 리팩토링, P10. 대청출판사

책에 이어서 나오는 내용은 버그가 끼어들지 않도록 주의하면서 코드를 작성한 후에 더 나은 디자인으로 개선하는 방법이라고 한다. 디자인을 먼저 한 후 코드를 만드는 것이 아니라 일단 돌아가는 코드를 작성하고, 그 후에 그 코드가 더 좋은 구성을 갖도록 바꾼다는 것이다.

우리들의 코딩 관행을 돌아보면, 일단 돌아가는 프로그램을 짠다. 그리고? 끝이다. 그 다음으로 넘어간다. 정리? 남은 사람이 알아서 할 것이다. 남은 사람이 자기 밖에 없다면? 날 잡아서 정리하거나, 회사 옮긴다.

리팩토링을 하는 이유

야심찬 초급 개발자가 자주하는 것 중에 하나가 이전 소스에 대한 비평이다. “도대체 어떻게 이렇게 소스를 짤 수 있지. 발로 짜도 이것보다는 낫겠네. 왜 이렇게 if else가 많은 거야. 이 소스 이해할 시간 있으면 차라리 다시 짜고 만다.”그래서, 다시 짠다.

그리고 오픈하면 이것 저것 버그 리포트와 요구사항이 들어온다. 이것 저것 예외 처리를 해주다 보면 내가 짠 코드지만 보기 싫어진다. 어느 정도 서비스가 안정적으로 돌아가도록 소스를 수정해 놓으니, 이런, 전에 내가 막 뭐라고 했던 이전 개발자의 소스와 별반 차이가 없다.

“제길, 다음 후임이 누가 될지는 몰라도 내 욕 무진장 하겠군.” 문서라도 잘 주면 모르겠지만, 처음 개발할 때 보고했던 문서 그대로다. 요구사항과 수정을 통해서 변경된 내용을 문서에 업데이트하질 못했다. “할 시간이 있어야지.”SM(System Maint enance)분야에서는 거의 이렇게 사는 것이 보통이다.

이전 사람이 만든 소스에서 버릴 것은 거의 없다. 정리가 안 되서 몇 달간 목욕 못한 모습일 뿐이지, 처리할 수 있는 모든 경우의 수는 그 안에 다 가지고 있다. 이런 코드를 새로 짠다는 것은 그 모든 경우의 수를 처음부터 다시 감수하겠다는 의미가 된다.

이전 소스를 씻기고 다듬는 것이 소스 수정을 위한 필수 과정이다. 정리하지 않고 계속해서 소스를 추가해 가는 일은 운동하지 않고 계속해서 먹어대는 것과 같이 시스템을 비만상태로 만들어간다. 움직임이 점차 둔해질 것이다. 정리 안 된 방처럼 발 디딜 팀이 없는 소스가 될 것이다.

무엇인가 소스의 변경이 필요할 때, 기능 추가나 삭제, 수정 작업이 일어날 때 소스의 리팩토링은 포장이사처럼 편하게 작업하도록 도와준다.

리팩토링은 소스의 중복된 부분을 모듈화 시켜준다. 모듈화는 입출력이 명확하기 때문에 이식성을 높여준다. 중복을 제거한다는 것은 시스템의 칼로리를 빼는 것과 같다. 시스템의 복잡도, 즉 코드를 읽는 사람의 머리가 열받는 정도를 낮춰준다. 물론 그렇다 해도 이사 자체는 귀찮은 일이다.

리팩토링을 위한 도구

리팩토링은 그로 인해 영향 받는 프로그램의 수가 적을 대에만 수작업으로 작업해야 한다. 사실 리팩토링을 수작업으로 한다는 것은 추천하지 않는다. 좋은 개발 환경이 있는데 사서 고생할 필요가 없는 탓이다. 리팩토링을 위한 좋은 툴이 많이 나왔다.

일단 통합개발환경(IDE, Integrated Development Environment)을 준비한다. 요즘의 자바 개발 시 많이 사용되는 IDE는 기본적으로 리팩토링을 지원한다.

리팩토링과 함께 진행되어야 할 JUnit 테스트케이스 자동 생성도 같이 지원되고 있다. 리팩토링 작업을 할 경우 여러 줄의 코드들이 수정된다. 이때 영향을 받는 프로그램들을 모두 불러내서 수작업으로 수정할 경우 리팩토링에 대한 공수가 많이 필요한 탓에 감히 리팩토링에 대한 엄두를 낼 수 없다.

하지만 요즘 통합 개발 환경을 지원하는 개발 도구들은 변경 받는 파일들의 목록과 변경 전 후의 코드 비교, 자동 변경 기능을 지원한다. 덕분에 리팩토링에 드는 수고가 전혀 수고로 생각되지 않을 정도다.

리팩토링 진행 방법

리팩토링하는 이유와 리팩토링 도구까지 알아보았으니 이제 리팩토링 방법에 대해 알아볼 차례다. 주저리 주저리 방법들을 늘어놓을 수 도 있겠지만 개발자는 코드로 얘기한다. 바로 이클 립스에서 리팩토링을 사용하는 방법을 설명하도록 하자.

<리스트 1> 리팩토링 샘플

1 public void deleteArticle(Connection conn, int seq) throws SQLException { 2 if (conn == null) 3 return; 4 5 // db에서 삭제 - 삭제 테이블로 이동 6 PreparedStatement pstmt = null; 7 pstmt = conn.prepareStatement(QUERY_MOVE); 8 pstmt.setInt(1, seq); 9 pstmt.executeUpdate(); 10 11 pstmt.close(); 12 13 pstmt = conn.prepareStatement(QUERY_DELETE); 14 pstmt.setInt(1, seq); 15 pstmt.executeUpdate(); 16 17 pstmt.close(); 18 19 // memo 삭제 생략 20 21 }

리팩토링에 대한 간단한 예를 들기 위해서 <리스트 1>을 보며 설명하겠다. 7~11번 줄의 코드가 13~17번 줄의 코드와 유사한 것을 알 수 있다. 중복이 계속되는 것은 일정한 패턴을 갖고 있는데 중복이 심해지면 패턴 변경에 따른 공수가 많이 필요하므로 소스의 유연성이 떨어지게 된다. 때문에 반복되는 패턴을 메소드화 시켜서 쉽게 코드를 읽을 수 있도록 한다.

<화면 1> 반복되는 부분, 메소드 추출의 대상

이클립스에서 패턴부분을 선택하고, 오른쪽 버튼을 눌러 콘텍스트 메뉴를 열면 중간 위치에 [Refactor…]라는 메뉴가 보인다. 확장 메뉴에서 [Extract Method…]를 선택하면 <화면 2>와 같은 다이얼로그 창이 뜬다. ‘doQuery’라고 메소드명을 입력한 뒤에 파라미터들을 확인한다.

<화면 2> 메소드 추출(Extract Method)

화면 아래쪽의 버튼 중 [Preview]를 클릭하면 <화면 3>과 같이 미리보기 창으로 바뀐다. 이때 화면에 표시되는 정보들이 기가 막힌다. 리팩토링을 통해서 변경되는 소스의 비교와 상단에는 이 리팩토링에 영향을 받는 소스들과 메소드명까지 친절하게 알려준다. 게다가 이클립스가 모두 다 자동으로 바꿔준다.

<화면 3> 리팩토링 결과 미리보기

<화면 4>에서는 다이얼로그에서 만든 doQuery() 메소드의 내용을 볼 수 있다. 소스 비교란의 맨 오른쪽에 있는 네모는 소스 전체에서 변경이 일어난 부분을 표시한 것이다.

<화면 4> 리팩토링으로만들어진 메소드

비교가 끝났다면 [OK] 버튼을 클릭해서 리팩토링을 실행한다. 소스 리팩토링을 마친 뒤에 doQuery() 메소드를 보면, <화면 5>처럼 파라미터가 Connection conn, int seq 두 개임을 알 수 있는데, 여기에 하나가 더 필요하다. 바로 쿼리 부분인데, 이것을 파라미터로 받아야 비로로 doQuery()가 공용으로 쓰일 수 있게 된다.

<화면 5> 리팩토링으로 만들어진 약간 아쉬운 메소드

QUERY_MOVE라는 상수를 파라미터로 대치한다. 이 상수에 마우스 오른쪽 버튼을 클릭한 뒤에 [Refactor]-[Introduce Parameter] 메뉴를 실행시키면 <화면 6>과 같은 다이얼로그 창을 볼 수 있다.

새로운 파라미터 이름을 ‘query’로 정하고 우측의 [up] 버튼을 클릭해서 파라미터의 위치를 조정한다. 파라미터의 변경은 메소드의 모습인 시그니처(signature)를 변경하는 것이다.

<화면 6> 파라미터로 만들기

마찬가지로 [Preview] 버튼을 클릭하면 <화면 7>과 같이 리팩토링 전후의 소스를 비교할 수 있다.

<그림 7> 파라미터로 만들기 적용하기 전 미리보기

<그림 7>에서 [OK] 버튼을 클릭해서 만들어진 doQuery() 메소드는 반복되는 쿼리 실행 부분을 메소드 추출(Extract Method)과 파라미터로 빼기(Introduce Parameter) 리팩토링을 이용해서 만든 것이다. <리스트 2>는 그것을 이용해서 바뀐 소스의 모습이다.

<리스트 2> QUERY_DELETE 부분 리팩토링 과정

1 public void deleteArticle(Connection conn, int seq) throws SQLException { 2 if (conn == null) 3 return; 4 5 // db에서 삭제 - 삭제 테이블로 이동 6 PreparedStatement pstmt; 7 doQuery(conn, QUERY_MOVE, seq); 8 doQuery(conn, QUERY_DELETE, seq); 9 10 pstmt = conn.prepareStatement(QUERY_DELETE); 11 pstmt.setInt(1, seq); 12 pstmt.executeUpdate(); 13 14 pstmt.close(); 15 16 // memo 삭제 생략 17 18 } … 19 private void doQuery(Connection conn, String query, int seq) throws SQLException { 20 PreparedStatement pstmt = null; 21 pstmt = conn.prepareStatement(query); 22 pstmt.setInt(1, seq); 23 pstmt.executeUpdate(); 24 25 pstmt.close(); 26 }

<리스트 2>는 아직 변경 중인 샘플코드이다. 앞서 만든 doQuery() 메소드를 이용해서 쿼리만 다른 것을 보내면 된다. 필자가 추가한 8번 줄은 10~14번 줄과 동일한 기능을 수행하게 된다. 코드를 정리하면 다음과 같이 된다.

<리스트 3> QUERY_DELETE 부분 리팩토링 후

1 public void deleteArticle(Connection conn, int seq) throws SQLException { 2 if (conn == null) 3 return; 4 5 // db에서 삭제 - 삭제 테이블로 이동 6 doQuery(conn, QUERY_MOVE, seq); 7 doQuery(conn, QUERY_DELETE, seq); 8 // memo 삭제 생략 9 10 }

하단의 구문이 지워지면서 이 deleteArticle() 메소드 내의 PreparedStatement pstmt 선언은 불필요하기 때문에 삭제했다. 처음 보았던 소스에서 많이 정리되었다. 정리를 하고 보니 deleteArticle() 메소드를 호출하는 곳에서 비슷한 기능을 하는 부분을 볼 수 있다.

<리스트 4> 리팩토링 적용 범위 확대

1 // password 확인 2 if (confirmPassword.equals(MASTER_PASSWORD) 3 || confirmPassword.equals(article.getPassword())) { 4 deleteArticle(conn, seq); 5 deleteFiles(conn, seq); 6 } else { 7 resourceName = "/jsp/error.jsp"; 8 throw new Exception(CommonUtil.k2a("잘못된 비밀번호")) 9 } … 10 public void deleteFiles(Connection conn, int seq) throws SQLException { 11 if (seq == 0){ 12 return; 13 } 14 15 // file db에서 삭제 - sts 값 0 로 변경 16 PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(QUERY_DEL_SEQ_FILE); 17 pstmt.setInt(1, seq) 18 pstmt.executeUpdate(); 19 20 pstmt.close(); 21 22 // file 삭제 생략 23 }

<리스트 4>의 16~20번 줄을 보면 앞서 추출한 메소드 doQuery()로 변경할 수 있을 것 같다. 그럼 코드는 <리스트 5>와 같이 수정될 것이다.

<리스트 5> QUERY_DEL_SEQ_FILE 부분 리팩토링 과정

… 10 public void deleteFiles(Connection conn, int seq) throws SQLException { 11 if (seq == 0){ 12 return; 13 } 14 15 // file db에서 삭제 - sts 값 0 로 변경 16 doQuery(conn, QUERY_DEL_SEQ_FILE, seq); 17 18 // file 삭제 생략 19 }

이렇게 정리하고 난 후에 다시 전체적인 코드를 생각해보면 두 개의 메소드가 불필요하다 생각이 든다. 즉 <리스트 6>과 같이 deleteArticles()와 deleteFiles() 메소드를 지우고 바로 doQuery() 를 호출하도록 바꿀 수 있을 것이다. <리스트 6>은 리팩토링을 통해 최종적으로 정리된 소스이다.

<리스트 6> 리팩토링 적용으로 개선된 코드

1 // password 확인 2 if (confirmPassword.equals(MASTER_PASSWORD) 3 || confirmPassword.equals(article.getPassword())) { 4 // db에서 삭제 - 삭제 테이블로 이동 5 doQuery(conn, QUERY_MOVE, seq); 6 doQuery(conn, QUERY_DELETE, seq); 7 // memo 삭제 생략 8 // file db에서 삭제 - sts 값 0 로 변경 9 doQuery(conn, QUERY_DEL_SEQ_FILE, seq); 10 // file 삭제 생략 11 } else { 12 resourceName = "/jsp/error.jsp"; 13 throw new Exception(CommonUtil.k2a("잘못된 비밀번호")); 14 }

앞에서 보았던 소스의 if else 구문과 비교해보면 doQuery() 라는 공통으로 사용할 수 있는 메소드와 5줄이 늘어났지만 deleteArticle(), deleteFiles() 두 개의 메소드가 사라졌다. 이전 소스와 비교해보면 메소드 구성은 <화면 8>과 같이 변경되는 것을 알 수 있다.

<그림 8> 리팩토링 전 후 메소드 비교

추가된 메소드는 +화살표, 제거된 메소드는 –화살표로 표시되고 변경된 메소드는 그냥 검은 화살표로 표시된다. 화면 아래쪽에 표시되는 소스 비교하는 곳을 보면 더욱 명확하게 알 수 있다.

지금까지 샘플 소스의 구조를 개선하면서 두 가지 리팩토링 기법에 대해 알아보았다. 이 외에도 많은 기법들이 리팩토링 책에 소개되어있고, 이클립스에도 더 많은 리팩토링 기능이 지원된다.

리팩토링 경험담

필자는 이 글을 쓰고 있는 지금 큰 프로젝트를 진행하고 있다. 6년간 하나도 버려지지 않고 운영되면서 이리저리 패치된 페이지를 스프링 프레임워크에 맞춰서 바꾸는 작업이다. 그런데, 작업을 하는 동안 필자가 간과한 것이 있었다. 그렇게 복잡하게 얽히고설킨 페이지를 스프링 프레임워크의 새로운 바닥부터 하나씩 쌓아 올린 것이다.

기존에 운영하고 있는 소스에서 하나씩 뜯어서 새로운 토양으로 옮겨심기를 한 것이다. 이것은 재개발에 가까운 것이었고, 굉장히 많은 시간이 필요했다. 만약 옮겨야 할 소스를 기존의 토양 위에서 조금씩 리팩토링한 후에 옮겼다면 오히려 많은 시간을 절약할 수 있었을 것이다.

실수했다고 생각하는 부분은 다음과 같다. 우선적으로 모든 기능을 다 옮겨올 때까지 신규 페이지는 아직 미완성이다. 하지만 기존의 페이지 내에서 리팩토링을 한다고 하면 이미 모든 기능과 데이터를 다 갖고 있는 상태이다. 다른 파트에서 데이터가 필요하다고 할 때에도 현재 갖고 있는 데이터에서 데이터를 뽑아내서 보다 빨리 전달할 수 있을 것이다.

두 번째로 시간의 압박이다. 기존의 페이지는 언제든지 답이 나온다. 하지만 신규페이지는 모든 테스트를 마칠 때까지 계속 기다리라고 얘기해야만 한다. 바닥부터 모든 것들에 대해서 테스트를 만들어야 하는 탓에 더 많은 테스트 코드들이 필요하다. 여기에도 만만치 않은 시간이 투입된다.

세 번째는 애플리케이션에 대한 자신감이 떨어진다는데 있다. 맥가이버도 아닌데 시간에 쫓기면서 개발할 경우 만들어진 소스는 분명히 수많은 버그를 품고 있을 가능성이 높다. 그 값이 절대 정확하다고 이야기하기 힘들다. 하지만 리팩토링을 통해서 내부로부터 개혁해 나갈 경우 빠진 것 없이 소스를 재구성할 수 있기 때문에 안정된 기반에서 작업할 수 있을 것이다.

전산의 불문율 가운데 유명한 것이 하나 있다. ‘잘 돌아가는 것은 손대지 마라.’ 칼퇴근을 위해서 절대 절명으로 필요한 말이다. 이렇게 관리되는 소프트웨어의 품질은 논하기 힘들다. 그냥 먹고 살기 위한 프로그램과 그것을 관리하는 직장인이 되어버리게 된다. 반면에 리팩토링의 기본 사상은 개선을 위한 노력이다.

막무가내 개선이 아니라 현명한 개선을 위한 방법을 제시하고 있고, 친구격인 테스트 케이스가 그 안전장치가 되어 준다. 한 순간의 품질이 아닌 지속적인 소프트웨어의 건강을 생각한다면 꾸준히 리팩토링으로 손질할 필요가 있다. 그것이 끝없이 변하는 웹 애플리케이션과 같은 소프트웨어일 경우는 더욱 그렇다.

개선을 위한 작은 몸짓에 진정한 프로그래머가 되고 싶은 독자들을 초대한다. @


참고자료
1. 리팩토링, 마틴파울러, 윤성준,조재박 역, 대청, 2002년3월
2. 패턴을 활용한 리팩터링, 죠슈아 케리에브스키, 윤성준,조상민 역, 인사이트, 2006년7월


리팩토링 관련 사이트
1. http://www.refactoring.com/Refactoring Home Page
2. http://xper.org/wiki/xp/ReFactoring 김창준 님의 Refactoring에 관한 정보
3. http://c2.com/cgi/wiki?CodeSmell Code Smell
4. http://xper.org/wiki/xp/CodeSmell Code Smell 번역
5. http://www.okjsp.pe.kr/lecture/ide/eclipse/refactor/eclipse_refactoring.html Eclipse의 refactoring기능
6. http://www.okjsp.pe.kr/lecture/ide/eclipse/eclipse_install.html Eclipse 시작하기


* 이 기사는 ZDNet Korea의 제휴매체인 마이크로소프트웨어에 게재된 내용입니다.


출처 : ZDNet Korea