Clean Code - 점진적인 개선

Args

Args 클래스를 통해 시작은 좋았으나 확정성이 부족했던 모듈을 소개하고, 개선하여 정리하는 단계를 살펴본다. Args의 사용법은 생성자에 인수 문자열과 형식 문자열을 넘기고, Args에 값을 질의하여 인수를 얻는다.

package com.objectmentor.utilities.args;

import static com.objectmentor.utilities.args.ArgsException.ErrorCode.*; 
import java.util.*;

public class Args {
  private Map<Character, ArgumentMarshaler> marshalers;
  private Set<Character> argsFound;
  private ListIterator<String> currentArgument;
  
  public Args(String schema, String[] args) throws ArgsException { 
    marshalers = new HashMap<Character, ArgumentMarshaler>(); 
    argsFound = new HashSet<Character>();
    
    parseSchema(schema);
    parseArgumentStrings(Arrays.asList(args)); 
  }
  
  private void parseSchema(String schema) throws ArgsException { 
    for (String element : schema.split(","))
      if (element.length() > 0) 
        parseSchemaElement(element.trim());
  }
  
  private void parseSchemaElement(String element) throws ArgsException { 
    char elementId = element.charAt(0);
    String elementTail = element.substring(1); validateSchemaElementId(elementId);
    if (elementTail.length() == 0)
      marshalers.put(elementId, new BooleanArgumentMarshaler());
    else if (elementTail.equals("*")) 
      marshalers.put(elementId, new StringArgumentMarshaler());
    else if (elementTail.equals("#"))
      marshalers.put(elementId, new IntegerArgumentMarshaler());
    else if (elementTail.equals("##")) 
      marshalers.put(elementId, new DoubleArgumentMarshaler());
    else if (elementTail.equals("[*]"))
      marshalers.put(elementId, new StringArrayArgumentMarshaler());
    else
      throw new ArgsException(INVALID_ARGUMENT_FORMAT, elementId, elementTail);
  }
  
  private void validateSchemaElementId(char elementId) throws ArgsException { 
    if (!Character.isLetter(elementId))
      throw new ArgsException(INVALID_ARGUMENT_NAME, elementId, null); 
  }
  
  private void parseArgumentStrings(List<String> argsList) throws ArgsException {
    for (currentArgument = argsList.listIterator(); currentArgument.hasNext();) {
      String argString = currentArgument.next(); 
      if (argString.startsWith("-")) {
        parseArgumentCharacters(argString.substring(1)); 
      } else {
        currentArgument.previous();
        break; 
      }
    } 
  }
  
  private void parseArgumentCharacters(String argChars) throws ArgsException { 
    for (int i = 0; i < argChars.length(); i++)
      parseArgumentCharacter(argChars.charAt(i)); 
  }
  
  private void parseArgumentCharacter(char argChar) throws ArgsException { 
    ArgumentMarshaler m = marshalers.get(argChar);
    if (m == null) {
      throw new ArgsException(UNEXPECTED_ARGUMENT, argChar, null); 
    } else {
      argsFound.add(argChar); 
      try {
        m.set(currentArgument); 
      } catch (ArgsException e) {
        e.setErrorArgumentId(argChar);
        throw e; 
      }
    } 
  }
  
  public boolean has(char arg) { 
    return argsFound.contains(arg);
  }
  
  public int nextArgument() {
    return currentArgument.nextIndex();
  }
  
  public boolean getBoolean(char arg) {
    return BooleanArgumentMarshaler.getValue(marshalers.get(arg));
  }
  
  public String getString(char arg) {
    return StringArgumentMarshaler.getValue(marshalers.get(arg));
  }
  
  public int getInt(char arg) {
    return IntegerArgumentMarshaler.getValue(marshalers.get(arg));
  }
  
  public double getDouble(char arg) {
    return DoubleArgumentMarshaler.getValue(marshalers.get(arg));
  }
  
  public String[] getStringArray(char arg) {
    return StringArrayArgumentMarshaler.getValue(marshalers.get(arg));
  } 
}

여기저기 뒤적일 필요 없이 위에서 아래로 코드가 읽힌다. 한 가지 주목할 점은 ArgumentMarshaler 정의다.

 

public interface ArgumentMarshaler {
  void set(Iterator<String> currentArgument) throws ArgsException;
}

public class BooleanArgumentMarshaler implements ArgumentMarshaler { 
  private boolean booleanValue = false;
  
  public void set(Iterator<String> currentArgument) throws ArgsException { 
    booleanValue = true;
  }
  
  public static boolean getValue(ArgumentMarshaler am) {
    if (am != null && am instanceof BooleanArgumentMarshaler)
      return ((BooleanArgumentMarshaler) am).booleanValue; 
    else
      return false; 
  }
}

public class StringArgumentMarshaler implements ArgumentMarshaler { 
  private String stringValue = "";
  
  public void set(Iterator<String> currentArgument) throws ArgsException { 
    try {
      stringValue = currentArgument.next(); 
    } catch (NoSuchElementException e) {
      throw new ArgsException(MISSING_STRING); 
    }
  }
  
  public static String getValue(ArgumentMarshaler am) {
    if (am != null && am instanceof StringArgumentMarshaler)
      return ((StringArgumentMarshaler) am).stringValue; 
    else
      return ""; 
  }
}

나머지 DoubleArgumentMarshaler와 StringArgumentMarshaler 등 다른 파생 클래스는 형식이 비슷하기 때문에 생략하겠다. 그 다음 볼 클래스는 오류를 처리하는 ArgsException이다.

 

public class ArgsException extends Exception { 
  private char errorArgumentId = '\0'; 
  private String errorParameter = null; 
  private ErrorCode errorCode = OK;
  
  public ArgsException() {}
  
  public ArgsException(String message) {super(message);}
  
  public ArgsException(ErrorCode errorCode) { 
    this.errorCode = errorCode;
  }
  
  public ArgsException(ErrorCode errorCode, String errorParameter) { 
    this.errorCode = errorCode;
    this.errorParameter = errorParameter;
  }
  
  public ArgsException(ErrorCode errorCode, char errorArgumentId, String errorParameter) {
    this.errorCode = errorCode; 
    this.errorParameter = errorParameter; 
    this.errorArgumentId = errorArgumentId;
  }
  
  public char getErrorArgumentId() { 
    return errorArgumentId;
  }
  
  public void setErrorArgumentId(char errorArgumentId) { 
    this.errorArgumentId = errorArgumentId;
  }
  
  public String getErrorParameter() { 
    return errorParameter;
  }
  
  public void setErrorParameter(String errorParameter) { 
    this.errorParameter = errorParameter;
  }
  
  public ErrorCode getErrorCode() { 
    return errorCode;
  }
  
  public void setErrorCode(ErrorCode errorCode) { 
    this.errorCode = errorCode;
  }
  
  public String errorMessage() { 
    switch (errorCode) {
      case OK:
        return "TILT: Should not get here.";
      case UNEXPECTED_ARGUMENT:
        return String.format("Argument -%c unexpected.", errorArgumentId);
      case MISSING_STRING:
        return String.format("Could not find string parameter for -%c.", errorArgumentId);
      case INVALID_INTEGER:
        return String.format("Argument -%c expects an integer but was '%s'.", errorArgumentId, errorParameter);
      case MISSING_INTEGER:
        return String.format("Could not find integer parameter for -%c.", errorArgumentId);
      case INVALID_DOUBLE:
        return String.format("Argument -%c expects a double but was '%s'.", errorArgumentId, errorParameter);
      case MISSING_DOUBLE:
        return String.format("Could not find double parameter for -%c.", errorArgumentId); 
      case INVALID_ARGUMENT_NAME:
        return String.format("'%c' is not a valid argument name.", errorArgumentId);
      case INVALID_ARGUMENT_FORMAT:
        return String.format("'%s' is not a valid argument format.", errorParameter);
    }
    return ""; 
  }
  
  public enum ErrorCode {
    OK, INVALID_ARGUMENT_FORMAT, UNEXPECTED_ARGUMENT, INVALID_ARGUMENT_NAME, 
    MISSING_STRING, MISSING_INTEGER, INVALID_INTEGER, MISSING_DOUBLE, INVALID_DOUBLE
  }
}

 

• 코드가 너무 많게 느껴질 수 있지만, 자바라는 언어가 장황하기 때문이다. 파이썬, 스몰토크 등과 같은 언어를 사용했다면 훨씬 작아졌으리라.
• 네이밍, 함수 크기, 코드 형식 등 전반적으로 깔끔하게 짜인 프로그램이다.
• 새로운 인수 유형을 추가하는 방법도 명백하다. ArgumentMarshaler에서 새 클래스를 정의하고, parseSchemeElement 함수에 새 case를 추가하면 끝이다. 필요하면 ErrorCode를 새롭게 만들면 예외도 처리할 수 있다.

 

어떻게 짰느냐고?

나는 위 프로그램을 처음부터 저렇게 구현하지 않았다. 깨끗하고 우하한 프로그램을 한 방에 뚝딱 내놓으리라 기대하지 않는다. 지난 수십여 년 동안 쌓아온 경험에서 얻은 교훈이라면, 프로그래밍은 과학보다 공예에 가깝다. 깨끗한 코드를 짜려면 먼저 지저분한 코드를 짠 뒤에 정리해야 한다.

 

Args 초안

전체 코드

import java.text.ParseException; 
import java.util.*;

public class Args {
  private String schema;
  private String[] args;
  private boolean valid = true;
  private Set<Character> unexpectedArguments = new TreeSet<Character>(); 
  private Map<Character, Boolean> booleanArgs = new HashMap<Character, Boolean>();
  private Map<Character, String> stringArgs = new HashMap<Character, String>(); 
  private Map<Character, Integer> intArgs = new HashMap<Character, Integer>(); 
  private Set<Character> argsFound = new HashSet<Character>();
  private int currentArgument;
  private char errorArgumentId = '\0';
  private String errorParameter = "TILT";
  private ErrorCode errorCode = ErrorCode.OK;
  
  private enum ErrorCode {
    OK, MISSING_STRING, MISSING_INTEGER, INVALID_INTEGER, UNEXPECTED_ARGUMENT}
    
  public Args(String schema, String[] args) throws ParseException { 
    this.schema = schema;
    this.args = args;
    valid = parse();
  }
  
  private boolean parse() throws ParseException { 
    if (schema.length() == 0 && args.length == 0)
      return true; 
    parseSchema(); 
    try {
      parseArguments();
    } catch (ArgsException e) {
    }
    return valid;
  }
  
  private boolean parseSchema() throws ParseException { 
    for (String element : schema.split(",")) {
      if (element.length() > 0) {
        String trimmedElement = element.trim(); 
        parseSchemaElement(trimmedElement);
      } 
    }
    return true; 
  }
  
  private void parseSchemaElement(String element) throws ParseException { 
    char elementId = element.charAt(0);
    String elementTail = element.substring(1); 
    validateSchemaElementId(elementId);
    if (isBooleanSchemaElement(elementTail)) 
      parseBooleanSchemaElement(elementId);
    else if (isStringSchemaElement(elementTail)) 
      parseStringSchemaElement(elementId);
    else if (isIntegerSchemaElement(elementTail)) 
      parseIntegerSchemaElement(elementId);
    else
      throw new ParseException(String.format("Argument: %c has invalid format: %s.", 
        elementId, elementTail), 0);
    } 
  }
    
  private void validateSchemaElementId(char elementId) throws ParseException { 
    if (!Character.isLetter(elementId)) {
      throw new ParseException("Bad character:" + elementId + "in Args format: " + schema, 0);
    }
  }
  
  private void parseBooleanSchemaElement(char elementId) { 
    booleanArgs.put(elementId, false);
  }
  
  private void parseIntegerSchemaElement(char elementId) { 
    intArgs.put(elementId, 0);
  }
  
  private void parseStringSchemaElement(char elementId) { 
    stringArgs.put(elementId, "");
  }
  
  private boolean isStringSchemaElement(String elementTail) { 
    return elementTail.equals("*");
  }
  
  private boolean isBooleanSchemaElement(String elementTail) { 
    return elementTail.length() == 0;
  }
  
  private boolean isIntegerSchemaElement(String elementTail) { 
    return elementTail.equals("#");
  }
  
  private boolean parseArguments() throws ArgsException {
    for (currentArgument = 0; currentArgument < args.length; currentArgument++) {
      String arg = args[currentArgument];
      parseArgument(arg); 
    }
    return true; 
  }
  
  private void parseArgument(String arg) throws ArgsException { 
    if (arg.startsWith("-"))
      parseElements(arg); 
  }
  
  private void parseElements(String arg) throws ArgsException { 
    for (int i = 1; i < arg.length(); i++)
      parseElement(arg.charAt(i)); 
  }
  
  private void parseElement(char argChar) throws ArgsException { 
    if (setArgument(argChar))
      argsFound.add(argChar); 
    else 
      unexpectedArguments.add(argChar); 
      errorCode = ErrorCode.UNEXPECTED_ARGUMENT; 
      valid = false;
  }
  
  private boolean setArgument(char argChar) throws ArgsException { 
    if (isBooleanArg(argChar))
      setBooleanArg(argChar, true); 
    else if (isStringArg(argChar))
      setStringArg(argChar); 
    else if (isIntArg(argChar))
      setIntArg(argChar); 
    else
      return false;
    
    return true; 
  }
  
  private boolean isIntArg(char argChar) {
    return intArgs.containsKey(argChar);
  }
  
  private void setIntArg(char argChar) throws ArgsException { 
    currentArgument++;
    String parameter = null;
    try {
      parameter = args[currentArgument];
      intArgs.put(argChar, new Integer(parameter)); 
    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
      valid = false;
      errorArgumentId = argChar;
      errorCode = ErrorCode.MISSING_INTEGER;
      throw new ArgsException();
    } catch (NumberFormatException e) {
      valid = false;
      errorArgumentId = argChar; 
      errorParameter = parameter;
      errorCode = ErrorCode.INVALID_INTEGER; 
      throw new ArgsException();
    } 
  }
  
  private void setStringArg(char argChar) throws ArgsException { 
    currentArgument++;
    try {
      stringArgs.put(argChar, args[currentArgument]); 
    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
      valid = false;
      errorArgumentId = argChar;
      errorCode = ErrorCode.MISSING_STRING; 
      throw new ArgsException();
    } 
  }
  
  private boolean isStringArg(char argChar) { 
    return stringArgs.containsKey(argChar);
  }
  
  private void setBooleanArg(char argChar, boolean value) { 
    booleanArgs.put(argChar, value);
  }
  
  private boolean isBooleanArg(char argChar) { 
    return booleanArgs.containsKey(argChar);
  }
  
  public int cardinality() { 
    return argsFound.size();
  }
  
  public String usage() { 
    if (schema.length() > 0)
      return "-[" + schema + "]"; 
    else
      return ""; 
  }
  
  public String errorMessage() throws Exception { 
    switch (errorCode) {
      case OK:
        throw new Exception("TILT: Should not get here.");
      case UNEXPECTED_ARGUMENT:
        return unexpectedArgumentMessage();
      case MISSING_STRING:
        return String.format("Could not find string parameter for -%c.", errorArgumentId);
      case INVALID_INTEGER:
        return String.format("Argument -%c expects an integer but was '%s'.", errorArgumentId, errorParameter);
      case MISSING_INTEGER:
        return String.format("Could not find integer parameter for -%c.", errorArgumentId);
    }
    return ""; 
  }
  
  private String unexpectedArgumentMessage() {
    StringBuffer message = new StringBuffer("Argument(s) -"); 
    for (char c : unexpectedArguments) {
      message.append(c); 
    }
    message.append(" unexpected.");
    
    return message.toString(); 
  }
  
  private boolean falseIfNull(Boolean b) { 
    return b != null && b;
  }
  
  private int zeroIfNull(Integer i) { 
    return i == null ? 0 : i;
  }
  
  private String blankIfNull(String s) { 
    return s == null ? "" : s;
  }
  
  public String getString(char arg) { 
    return blankIfNull(stringArgs.get(arg));
  }
  
  public int getInt(char arg) {
    return zeroIfNull(intArgs.get(arg));
  }
  
  public boolean getBoolean(char arg) { 
    return falseIfNull(booleanArgs.get(arg));
  }
  
  public boolean has(char arg) { 
    return argsFound.contains(arg);
  }
  
  public boolean isValid() { 
    return valid;
  }
  
  private class ArgsException extends Exception {
  } 
}

 

문제 코드

  private String errorParameter = "TILT";
  private ErrorCode errorCode = ErrorCode.OK;
  
  private enum ErrorCode {
    OK, MISSING_STRING, MISSING_INTEGER, INVALID_INTEGER, UNEXPECTED_ARGUMENT}
    
      public String errorMessage() throws Exception { 
    switch (errorCode) {
      case OK:
        throw new Exception("TILT: Should not get here.");
      case UNEXPECTED_ARGUMENT:
        return unexpectedArgumentMessage();
      case MISSING_STRING:
        return String.format("Could not find string parameter for -%c.", errorArgumentId);
      case INVALID_INTEGER:
        return String.format("Argument -%c expects an integer but was '%s'.", errorArgumentId, errorParameter);
      case MISSING_INTEGER:
        return String.format("Could not find integer parameter for -%c.", errorArgumentId);
    }
    return ""; 
  }

• 의미를 알 수 없는 TITL
• 클래스 하나의 역할이 늘어나는 errorMessage 출력

 

  private void setIntArg(char argChar) throws ArgsException { 
    currentArgument++;
    String parameter = null;
    try {
      parameter = args[currentArgument];
      intArgs.put(argChar, new Integer(parameter)); 
    } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
      valid = false;
      errorArgumentId = argChar;
      errorCode = ErrorCode.MISSING_INTEGER;
      throw new ArgsException();
    } catch (NumberFormatException e) {
      valid = false;
      errorArgumentId = argChar; 
      errorParameter = parameter;
      errorCode = ErrorCode.INVALID_INTEGER; 
      throw new ArgsException();
    } 
  }

• 논리 로직과 예외 로직의 구분이 없는 try-catch

 

  private Set<Character> unexpectedArguments = new TreeSet<Character>(); 
  private Map<Character, Boolean> booleanArgs = new HashMap<Character, Boolean>();
  private Map<Character, String> stringArgs = new HashMap<Character, String>(); 
  private Map<Character, Integer> intArgs = new HashMap<Character, Integer>();

• 통일화되지 않은 TreeSet, HashMap

 

초기 Boolean만 지원했을 때는 나름대로 간결하고 단순하며 괜찮은 코드였다. 하지만 String, Integer 두 인수 유형을 추가하면서 코드가 엄청나게 더러워졌다.

 

그래서 멈췄다.

추가할 인수 유형이 적어도 두 개는 더 있는데 그러면 코드가 훨씬 더 나빠지리라는 사실이 자명했다. 코드 구조를 유지보수하기 좋은 상태로 만들려면 지금이 적기라 판단했다.

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String과 Integer 인수 유형을 추가한 경험으로 새 인수를 추가할 때 주요 세 곳에서 코드를 추가해야 한다는 사실을 깨달았다.

1. 인수 유형에 해당하는 HashMap을 만들고, 인수 유형을 구분하기 위해 구문을 분석한다.
2. 명령행 인수에서 인수 유형을 분석해 진짜 유형으로 변환한다.
3. getXXX 함수를 통해 진짜 유형을 반환한다.

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인수 유형은 다양하지만 모두가 유사한 메서드를 제공하므로 ArgumentMarshaler라는 개념을 생각했다.

 

 

점진적으로 개선하다.

프로그램을 망치는 가장 좋은 방법 중 하나는 개선이라는 이름으로 구조를 크게 뒤집는 행위이다. 어떤 프로그램은 그저 그런 '개선'에서 결코 회복하지 못한다. '개선' 전과 똑같이 프로그램을 돌리기가 아주 어렵기 때문이다.

 

그래서 나는 TDD 기법을 사용했다. TDD는 언제 어느 때라도 시스템이 돌아가야 한다는 원칙을 따른다. TDD는 시스템을 망가뜨리는 변경을 허용하지 않는다. 즉, 변경 후에도 시스템이 전과 똑같이 돌아가야 한다는 말이다.

 

 

결론

그저 돌아가는 코드만으로는 부족하다. 돌아가는 코드가 심각하게 망가지는 사례는 흔하다. 단순히 돌아가는 코드에 만족하는 프로그래머는 전문가 정신이 부족하다.

 

설계와 구조를 개선할 시간이 없다고 변명할지 모르지만 동의하기 어렵다. 나쁜 코드보다 더 오랫동안 더 심각하게 개발 프로젝트에 악영향을 미치는 요인도 없다. 나쁜 일정은 다시 짜면 된다. 나쁜 요구사항은 다시 정의하면 된다. 나쁜 팀 역학은 복구하면 된다.

 

물론 나쁜 코드를 깨끗한 코드로 개선할 수 있다. 하지만 비용이 엄청나게 많이 든다. 반면 처음부터 코드를 깨끗하게 유지하기란 상대적으로 쉽다. 그러므로 코드는 언제나 최대한 깔금하고 단순하게 정리하자.