반디북
데이터 지향 프로그래밍
Ch4
우석

데이터 지향 프로그래밍 - 4장 상태 관리 (opens in a new tab)

만혁

상태 관리 - 시간 여행

DOP 에서는 상태를 바로 갱신하는 대신, 시스템 데이터의 여러 버전을 유지한다.

특정 시점에 시스템 상태는 버전의 시스템 데이터를 참조한다.

원리-3 데이터는 불변 이다.

불변 데이터는 구조적 공유(structural sharing) 이라고 부르는 기법 덕분에

연산과 메모리 모두의 측면에서 효율적이다.

DOP 에서 변경은 두 단계로 나뉜다.

  • 연산 단계(caculation phase) 에서는 시스템 데이터의 차기 버전을 산출한다.
  • 반영 단계(commit phase) 에서는 시스템 상태가 연산 단계에서 연산된 시스템 데이터의 차기 버전을 참조하도록 이동시킨다.

두 단계를 구분하면 시스템에서 상태를 갖는 부분을 최소로 줄일 수 있다.

변경에서 반영 단계의 코드에만 상태가 있고, 연산 단계의 코드는 무 상태이며 조회 코드와 비슷하게

범용 함수로 만들어진다.

반영 단계의 구현은 모든 변경 작업에 공통적으로 쓰일 수 있다.

따라서 반영 단계 내에서는 상태가 언제나 유효한 버전의 시스템 데이터를 참조한다고 보장할 수 있다.

이 상태 관리 방식의 또 다른 이점은 시스템 데이터의 이전 버전 이력을 추적할 수 있다.

또한 간단히 이전 상태로 시스템을 복원할 수 있다.

단계역할상태구현
연산시스템 데이터의 차기 버전을 연산무상태개별적
반영시스템 상태를 차기 버전으로 이동상태 처리공통적

이 장에서는 동시에 변경이 일어나지 않는다고 가정한다. 동시성 제어는 다음장에서~!

4.1 다중 버전 시스템 데이터

DOP 에서는 깃 같은 버전 관리 시스템이 하는것과 비슷하게 다중 상태 방식을 활용한다.

데이터는 불변이지만 데이터를 참조하는 상태는 변경 가능하다.

4.2 구조적 공유

구조적 공유는 불변 데이터의 신규 버전을 효율적으로 생성할 수 있게 한다.

로대시 함수는 기본적으로 불변이 아니기 때문에 FP 모듈을 사용해야 한다.

기본 함수와 불변 함수(FP 모듈)의 시그니처는 다르기 때문에 아래와 같은 설정을 해줘야한다

_ = fp.conver({
    "cap": false, 
    "curry": false, 
    "fixed": false, 
    "immutable": true, 
    "rearg": false 
})

왓치맨의 출판연도 정보경로를 사용하여 출판 연도를 변경하는 방법

// _.set 을 불변 함수로 사용
const nextLibrarydta = _.set(
    libraryData,
    ["catalog", "booksBylsbn", "978-1779501127","publicationYear" ],
    1986
)
// 회원을 추가하는 변경 코드
UserManagement.addMember = (userManagement, member) => {
    const email = get(member, "email");
    const infoPath = ["membersByEmail", email];
    if(_.has(userManagement, infoPath)) { 
        throw "회원이 이미 존재함. "; 
    }
    const nextUserManagement = _.set(
        userManagement // 새 회원이 포함된 새 userManagement 버전을 생성한다
        infoPath, 
        member
    );
    return nextUserManagement;
};
 
Library.addMember = (library, member) => {
    const currentUserManagement = _.get(library, "userManagement");
    const nextUserManagement = UserManagement.addMember(
        currentUserManagement,
        member
    );
    const nextLibrary = _.set(
        library,
        "userManagement",
        nextUserManagement // 새 userManagement 버전을 포함하는 library 의 새 버전을 생성한다
    ); 
    
    return nextLibrary; 
}

4.3 구조적 공유 구현

function setImmutable(map, path, v) {
    let modifiedNode = v;
    const k = path[0];
    const restOfPath = path.slice(1);
    if (restOfPath.length > 0) {
        modifiedNode = setImmutable(map[k], restOfPath, v);
    }
    const res = Object.assign({}, map); // shallow clone
    res[k] = modifiedNode;
    return res;
}

4.4 데이터 안정성

두 버전이 공유하는 일부 데이터를 수정하면 어떻게 될까?

// 두 버전이 공유하는 데이터 수정
const books = {
    "978-1779501127": {
        "isbn": "978-1779501127",
        "title": "Watchmen",
        "publicationYear": 1987,
        "authorlds": ["alan-moore","dave-gibbons"]
    }
}
const nextBooks = _.set(books, ["978-1779501127", "publicationYear"], 1986);
console.log("before : ", nextBooks["978-1779501127"]["authorIds"][1]);
 
books["978-1779501127"]["authorIds"][1] = "dave-chester-gibbons";
console.log("after : ", nextBooks["978-1779501127"]["authorIds"][1])
 
// -> before : dave-gibbons
// -> after : dave-chester-gibbons

모든 데이터 조작은 불변 함수로 처리되어야 한다. 해시맵에서 제공되는 값 설정 함수를 사용해서는 안된다

개발자가 실수하지 않게 시스템을 보호하는 방법으로는 자료구조 수준에서 보장할 수 있는데

이것을 영속 자료 구조라고 말한다.

영속 자료구조는 데이터 수준에서 불변적이고 실수로라도 데이터를 변경할 방법이 없다

영속 자료 구조를 지원하는 라이브러리로는

js -> immutable.js

java -> paguro

영속 자료구조의 단점은 언어의 기본 자료구조가 아니라는 것.

기본 자료구조를 영속 자료구조로 변환하거나 그 반대의 작업이 필요하다.

재미로라면 불변 함수를 사용하고 제품을 만들거라면 영속 자료구조를 사용하는게 좋다.

클로저는 기본 자료가 불변이다

4.5 변경의 반영 단계

연산 단계는 시스템의 어떤 것도 바꾸지 않는다는 측면에서 무상태다.

이제 반영 단계에서 상태를 어떻게 변경하는지 알아보자.

Library.addMember 함수는 추가된 회원을 포함한 도서관의 새로운 상태를 반환한다.

하지만 도서관의 현 상태는 아무런 영향 없이 그대로 유지된다.

// 시스템 상태를 새 버전으로 이동시키는 반영 단계
Library.addMember = (library, member) => {
    const currentUserManagement = _.get(library, "userManagement");
    const nextUserManagement = UserManagement.addMember(currentUserManagement, member);
    const nextLibrary = _.set(library, "userManagement", nextUserManagement);
    return nextLibrary;
};

Library.addMember 는 데이터를 연산할 뿐이고 무상태이다.

상태는 반영 단계에서 시스템 상태가 참조하는 상태 버전을 바꾸면서 갱신된다.

회원을 시스템에 추가할 때 일어나는 일

  1. 연산 단계에서는 회원이 둘인 상태의 버전을 생성한다.
  2. 반영 단계 전 시스템 상태는 회원이 하나인 상태의 버전을 참조.
  3. 반영 단계의 책임은 이 시스템 상태를 이동시켜 회원이 둘인 상태 버전을 참조하도록 만드는 것

System 클래스는 상태를 가진 싱글턴 클래스이고 변경을 구현한다.

SystemState는 상태를 가진 싱글턴 클래스이고 시스템 상태를 관리한다.

class System {
    addMember(member) {
        const previous = SystemState.get();
 
        const next = Library.addMember(previous, member);
        SystemState.commit(previous, next);
    }
}
 
class SystemState {
    systemState;
 
    get() {
        return this.systemState;
    }
 
    commit(previous, next) {
        this.systemState = next;
    }
}

연산 단계에는 상태가 없고 반영 단계에는 상태가 있다.

4.6 시스템 상태 무결성 보장

OOP 에서는 데이터와 메서드가 같은 클래스에 속하고 그 메서드로만 데이터를 조작한다.

따라서 클래스 내부 상태가 다른 클래스 때문에 오염되는것을 막는다.

상태가 유효하지 않게 되는 예시

어떤 코드가 회원에게 대출된 도서 항목을 추가하려고 변경하고자 한다.

하지만 장서 목록에는 대출된 것으로 표시하지 않는다면 시스템 데이터는 오염된다.

DOP 에서는 여러 클래스에 유효성 확인 역할을 분산하는 대신 전체 시스템 수준에서

데이터 무결성을 보장하는 장점이 있다.

반영 단계의 코드가 모든 변경에 공통적으로 관여하기 때문에 중앙에서 유효성을 확인할 수 있게 된다.

// 데이터 유효성 확인이 추가된 반영 단계
System.commit = (previous, next) => {
    if(!SystemValidity.validate(previous, next)) {
        throw "유효하지 않은 시스템 데이터로 변경하려고 했음";
    }
    this.systemData = next;
}

4.7 이전 상태 복원

메모리 사용의 증가 없이 데이터의 모든 버전 이력을 계속 보존할 수 있다.

즉 보존하던 이력을 사용하면 이전 상태로 되돌릴 수 있다.

취소(되돌리기) 기능을 구현하려면 SystemState 클래스가 두 시스템 데이터를 참조해야 한다.

// 취소 기능이 추가된 SystemState 
class SystemState {
    systemData; // 현재 시스템 상태를 참조
    previousSystemData; // 과거 시스템 데이터 상태를 참조
 
    get() {
        return this.systemData;
    }
 
    commit(previous, next) {
        const systemDataBeforeUpdate = this.systemData;
        if(!Consistency.validate(previous, next)) {
            throw "유효하지 않은 시스템 데이터로 변경하려고 했음";
        }
 
        this.systemData = next;
        this.previousSystemData = systemDataBeforeUpdate;
    }
 
    undoLastMutation() {
        this.systemData = this.previousSystemData;
    }
}
Ch3Ch5