Ports & Adapters Architecture

Hexagonal Architecture로 알려져있는 Ports & Adapters Architecture는 2005년에 Alistair Cockburn 블로그에 소개되었다. 거기서 그는 Ports & Architecture의 목표를 한 문장으로 정리했다.:

Allow an application to equally be driven by users, programs, automated test or batch scripts, and to be developed and tested in isolation from its eventual run-time devices and databases. – Alistair Cockburn 2005, Ports and Adapters

Ports & Adapters Architecture에 관한 글들 중에 layer들에 대해서 많이 얘기를 하는데 실제 Alistair Cockburn가 작성한 포스트에서는 layer에 관해서는 별로 언급이 없었다.

핵심은 application을 외부 기술적인 부분들과 분리시켜놓는 것이다. 그리고 그 둘 사이의 input과 output의 전달은 port를 통해서만 하게 된다. Application 입장에서 보았을 때 application은 누가 어떤 input을 보내고 output을 받는지 모르는 것이 좋다. 왜냐하면 application이 사용하는 기술적인 부분들과 비즈니스적인 요구사항들을 분리시켰을 때 기술적인 부분과 비스니스 측면에서 변화가 생기더라도 application 내부에서는 그 변화와 상관없이 독립적으로 개발할 수 있기 때문이다.

이번 포스팅에서는 다음 주제에 대해서 다뤄보려고 한다.

과거 방식의 문제점
Layered Architecture으로부터의 발전
Port & Adapter Design의 장점은 무엇인가?
마무리

과거 방식의 문제점

과거의 접근 방식은 front-end와 back-end 쪽 둘 다에서 문제를 가지고 있었다. Front-end에서는 비즈니스 로직을 다루는 쪽에서의 문제점을 UI까지 끌고 오거나(예를 들어, use case logic을 controller나 view쪽에 넣어서 다른 UI 화면에서 재사용이 불가능하게 만들어버린다.) 아니면 반대로 UI에서 결함이 있는 부분을 비즈니스 로직에서 해결하려고 한다.(template에서 필요한 로직을 수행하기 위해 entity에 method를 추가해버린다.)

Back-end는 외부 라이브러리나 db와 같은 기술적인 부분의 문제점을 비즈니스 로직으로 끌고올 수 있다. 예를 들어, 외부 라이브러리를 직접적으로 참조(reference)한다던가 외부 라이브러리의 타입을 비즈니스 로직 내부에서 참조하고 더 심각하게는 비즈니스 로직 내부에서 외부 라이브러리 클래스를 인스턴스화 하는 것이다.

Layered Architecture으로부터의 발전

2005년 쯤에 EBI와 DDD가 소개되고 그 덕분에 전체 system과 관련이 깊은 것은 다름아닌 안쪽에 위치하고 있는 layer라는 것을 알게되었다. 안쪽의 layer에 모든 비즈니스 로직들이 들어가야했고(들어가는 것이 좋다.) 그 비즈니스 로직이 다른 어플리케이션과 실제로 다른 부분이 되었다.

그런데 Alistair Cockburn은 최상층부와 최하층부의 layer가 단순히 데이터들이 어플리케이션으로부터 나가고(exit point), 어플리케이션으로 들어오는 부분인 것(entry point)을 알게되었다. 최상층부와 최하층부는 실제로 다르지만 그 두 개가 비슷한 목표와 역할을 가지고 디자인적인 부분에서 대칭적이라는 것을 또한 알게되었다. 또한 만약 우리가 어플리케이션의 비즈니스 레이어와 분리시키고 싶다면 entry/exit points들을 이용해서 분리시키면 되었다.

일반적인 layering diagram과는 다르게 이번엔 entry/exit point들을 각각 위와 다이어그램의 아래가 아니라 왼쪽과 오른쪽에 둘 것이다. 그런데 그림과 같이 Application 양쪽에 entry/exit point들이 여러개 있을 수 있다는 것을 알 수 있다. 실제로 entry/exit point가 여러개 있는 경우가 많은데 예를 들면, API와 UI는 왼쪽 편에 두 개의 다른 entry/exit points로 그려질 것이다. 반면에 ORM과 search engine의 경우 오른쪽 편에 그려질 것이다. Application이 여러개의 entry/exit points를 가질 수 있다는 것을 나타내기 위해서 application diagram을 다각형으로 그렸고 다이어그램은 얼마든지 다른 다각형이 될 수 있었다. 그런데 일반적인 다이어그램의 형태가 육각형(hexagon)이 되었기 때문에 “Hexagonal Architecture”으로 불린다.

Ports & Adapters Architecture는 port와 adapter로 구현된 abstraction layer을 이용해서 이 문제를 해결했다.

Port란 무엇인가?

Port는 application 입장에서 consumer, 또는 application에서 나가거나/들어오는 끝 부분이라고 볼 수 있다.

많은 프로그래밍 언어에서 port는 interface로 표현된다. 예를 들어, search engine에서 검색을 수행하는 역할의 interface가 있을 수 있다. Application 비즈니스 로직에서 우리는 이 interface를 search engine의 구체적인 구현은 모른체 search engine을 사용하기 위한 entry/exit point로 사용할 것이다.

Adapter란 무엇인가?

Adapter는 한 interface를 다른 interface로 바꿔주는 클래스를 말한다.

예를 들어, 한 adapter가 interface A를 구현하고 그 adapter에서 interface B를 주입받는다고 생각해보자. 그 adapter는 인스턴스화할 때 constructor에서 interface B를 구현한 객체를 주입받을 것이다. 외부에서는 interface A가 필요할 때 이 adapter를 주입한다. 그리고 ineterface A의 method가 호출될 때마다 adapter 내부의 interface B의 객체가 호출된다.

두 가지 종류의 adapter

위의 다이어그램에서 왼쪽에 있는 adapter들은 Primary 또는 Driving Adapters라고 부른다. 왜냐하면 Driving Adapter에서 주로 application의 동작을 시작하기 때문이다. Driving Adapter에는 주로 UI 쪽이 들어간다.

반대로 오른쪽 편에는 back-end와 연결되는 부분이 들어간다. 오른쪽의 adapter들은 Secondary 또는 Driven Adapters라고 불리는데 항상 Primary adapter에 의해서 반응하고 동작하기 때문이다.

또한 두 종류의 adapter에서 어떻게 port와 adapter가 쓰이는지도 차이점이 있다.:

왼쪽의 adapter는 port에 의존하고 있다. 실제로 사용될 때는 구체적인 port의 구현체가 adapter에 주입된다. 이 때 왼쪽에서 port와 그 구현체는 application 내부에 속하게 된다.
오른쪽의 adapter는 port의 구체적인 구현체가 되고 application의 비즈니스 로직에 주입된다. 그렇기 때문에 Application 비즈니스 로직의 입장에서는 port의 interface만 알고 있다. 이 때 port는 application 내부에 속하지만 port의 구체적인 구현체는 application 외부에 속하게 된다. 그리고 그 구현체는 외부 tool(SMS lib, ORM 등)을 감싸고 있다.

Port & Adapter Design의 장점은 무엇인가?

Port & Adapter Design을 사용하면 우리 application을 중심에 두고 외부적 요소와는 분리시킬 수 있다는 장점이 있다. 여기서 외부적 요소는 ORM이나 ES lib과 같은 외부 라이브러리 등이 있다. 우리는 이런 외부적인 요소들을 분리시키면서 구체적인 구현체는 몰라도 쉽고 빠르게 테스트할 수 있고 다른 곳에서 재사용할 수 있다.

구현체와 기술적인 부분의 분리

Context

예를 들어 우리가 SOLR을 search engine으로 사용하는 application을 만드려고 한다고 생각해보자. 그리고 우리는 우리의 application과 SOLR을 오픈소스 라이브러리를 사용해서 연결하고 조회라는 요구사항을 수행하려고 한다.

Traditional approach

과거의 방식을 사용하면 우리는 외부 라이브러리를 우리 코드베이스에 직접 사용하게 될 것이다. 외부 라이브러리의 타입을 직접 가져다 쓰고 구현체와 상위 클래스들을 직접 가져다 쓴다.

Ports and adapters approach

Ports and adapters design을 적용하면 우리는 먼저 interface를 만든다. 예를 들어 UserSearchInterface를 만든다고 생각해보자. 우리는 외부 라이브러리의 타입을 직접 가져다 쓰는 것이 아니라 UserSearchInterface를 대신 사용할 것이다. 그 다음으로 UserSearchSolrAdapter이라는 SOLR의 adapter를 만들자. 그리고 이것으로 UserSearchInterface의 함수들을 구현하게 된다.이것을 구현할 때는 SOLR 라이브러리를 wrapping하는 형식으로 만들어지고 나중에 실제 라이브러리를 외부에서 주입받게 된다. 그리고 UserSearchSolrAdapter의 함수를 호출할 때마다 내부의 SOLR 라이브러리가 호출된다.

Problem

시간이 지나면서 우리는 search engine을 SOLR에서 Elasticsearch로 바꾸고 싶어졌다. 그리고 같은 search 기능에 대해서 런타임때 한번씩은 SOLR을 이용해서 수행하고 다른 때에는 Elasticsearch 이용하고 싶다.

그런데 과거의 방식으로는 SOLR에서 Elasticsearch로 라이브러리 전환이 힘들다는 것을 알 수 있다. 왜냐하면 현재 SOLR이 사용되고 있는 부분을 찾아서 Elasticsearch 라이브러리로 교체를 해주어야하는데 SOLR과 Elasticsearch 라이브러리는 각각 다른 함수 이름을 가지고 있고 함수의 인자와 리턴값도 제각각이기 때문에 SOLR에서 Elasticsearch로 교체하는 것이 쉬운 일이 아님을 느낄 수 있다. 런타임때 두 개의 라이브러리를 번갈아가면서 쓰는 것은 불가능에 가깝다.

Ports & Adapters design에서는 반면에 이 문제를 해결하기 위해서 단순히 Elasticsearch 라이브러리를 위한 새로운 adapter를 만들면 된다. 그 새로운 adapter를 UserSearchElasticsearchAdapter라고 해보면 그 adapter를 SOLR adapter 대신 주입해주면 된다. 그리고 런타임때 어떤 라이브러리를 사용할지 결정하는 것은 Factory를 사용해서 어떤 adapter룰 주입할지 정해주면 된다.

전달 메커니즘의 분리

위의 예시와 비슷한 방식으로 이제 web GUI, CLI, web API를 사용하는 application이 있다고 생각해보자. 그리고 이 application에서 아까 나열한 총 세 가지의 UI에서 공통적으로 사용되는 기능이 있을 수 있는데 여기서는 예시로 그 기능이 UserProfileUpdate라고 해보자.

Ports & Adapters design에서 이 기능은 interface 형태로 되어있는 application service에 UserProfileUpdate 의 인자와 리턴 값이 명시되어 있을 것이다.

각각의 UI들은 각자의 controller(또는 console command)를 가지고 있을 것이다. 그리고 그 controller는 UserProfileUpdate를 가지고 있는 application service를 사용해서 함수를 호출할 것이며 그 구체적인 구현체는 외부에서 주입될 것이다. 이 때 controller(혹은 console command)가 adapter가 된다.

결국 우리는 UserProfileUpdate라는 비즈니스 로직은 건드리지 않은 채 UI를 바꿀 수 있게 된다.

테스트

Ports & Adapters Architecture에서는 테스트가 훨씬 쉬워 진다. 첫 번째 예시의 경우 port에 해당하는 interface를 이용해서 mock 객체를 만들어서 테스트를 할 수 있다. 그러면 실제 SOLR이나 Elasticsearch 라이브러리를 사용하지 않아도 된다.

두 번째 예시의 경우, 우리는 모든 UI를 application service와 분리한 채로 테스트 할 수 있다. application service에 해당하는 interface를 mock 객체로 만들면 되기 때문이다.

마무리

지금까지 살펴본 Ports & Adapters Architecture에서는 한 가지의 목표를 가지고 있다.: 전체 시스템에서 application의 비즈니스 로직을 외부 라이브러리 및 툴(tools)로부터 분리(isolate) 시키는 것이다. 그리고 이 분리는 interface를 사용해서 달성할 수 있다.

UI(the driving adapters)에서는 application의 interface를 사용하는 adapter를 만들었다. (controller)

Infrastructure side(the driven adapters)에서는 application의 interface를 구현하는 adapter를 만들었다.(repositories)

Sources

1992 – Ivar Jacobson – Object-Oriented Software Engineering: A use case driven approach

200? – Alistair Cockburn – Hexagonal Architecture

2005 – Alistair Cockburn – Ports and Adapters

2012 – Benjamin Eberlei – OOP Business Applications: Entity, Boundary, Interactor

2014 – Fideloper – Hexagonal Architecture

2014 – Philip Brown – What is Hexagonal Architecture?

2014 – Jan Stenberg – Exploring the Hexagonal Architecture

2017 – Grzegorz Ziemoński – Hexagonal Architecture Is Powerful

2017 – Shamik Mitra – Hello, Hexagonal Architecture

본 글은 원작자의 허가를 받고 번역한 글입니다. 의역과 오역이 있을 수 있습니다. 원본 링크: https://herbertograca.com/2017/09/14/ports-adapters-architecture/#implementation-and-technology-isolation