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[정보처리기사] 실기 요약 정리 애플리케이션 테스트 관리

윤규헌 2023. 7. 20. 05:33

1. 애플리케이션 테스트

애플리케이션 테스트

  • 애플리케이션에 잠재되어 있는 결함을 찾아내는 일련의 행위 또는 절차
  • 개발된 소프트웨어가 고객의 요구사항을 만족시키는지 확인(Validation)하고, 기능을 정확히 수행하는지 검증(Verification)한다.

애플리케이션 테스트의 기본원리

  • 완벽한 테스트 불가능
    • 소프트웨어의 잠재적인 결함은 줄일 수 있지만, 소프트웨어에 결함이 없다고 증명할 수 없다.
  • 파레토의 법칙
    • 애플리케이션의 20%에 해당하는 코드에서 전체 결함의 80%가 발견된다는 법칙
  • 살충제 패러독스
    • 동일한 테스트 케이스로 동일한 테스트를 반복하면 더 이상 결함이 발견되지 않는 현상
  • 오류-부재의 궤변
    • 소프트웨어의 결함을 모두 제거해도 사용자의 요구사항을 만족시키지 못하면 해당 소프트웨어는 품질이 높다고 말할 수 없는 것

2. 애플리케이션 테스트의 분류

프로그램 실행 여부에 따른 테스트

  • 정적 테스트
    • 프로그램을 실행하지 않고 명세서나 소스코드를 대상으로 분석하는 테스트
    • 소스코드에 대한 코딩 표준, 코딩 스타일, 코드 복잡도, 남은 결함 등을 발견하기 위해 사용
      • 종류 : 워크스루, 인스펙션, 코드 검사 등
  • 동적 테스트
    • 프로그램을 실행하여 오류를 찾는 테스트
    • 소프트웨어 개발의 모든 단계에서 테스트 수행
    • 종류 : 블랙박스 테스트, 화이트박스 테스트

테스트 기반에 따른 테스트

  • 명세 기반 테스트
    • 사용자의 요구사항에 대한 명세를 빠짐없이 테스트 케이스로 만들어 구현하고 있는지 확인하는 테스트
    • 종류 : 동등 분할, 경계 값 분석
  • 구조 기반 테스트
    • 소프트웨어 내부의 논리 흐름에 따라 테스트 케이스를 작성하고 확인하는 테스트
    • 종류 : 구문 기반, 결정 기반, 조건 기반
  • 경험 기반 테스트
    • 유사 소프트웨어나 기술 등에 대한 테스터의 경험을 기반으로 수행하는 테스트
    • 사용자의 요구사항에 대한 명세를 불충분하거나 테스트 시간에 제약이 있는 경우 수행하면 효과적
    • 종류 : 에러 추정, 체크 리스트, 탐색적 테스팅

시각에 따른 테스트

  • 검증 테스트
    • 개발자의 시각에서 제품의 생산 과정을 테스트하는 것
    • 제품이 명세서대로 완성 됐는지 테스트
  • 확인 테스트
    • 사용자의 시각에서 생산된 제품의 결과를 테스트하는 것
    • 사용자의 요구한대로 제품이 완성됐는지, 제품이 정상적으로 동작하는지 테스트

목적에 따른 테스트

  • 회복 테스트
    • 시스템에 여러가지 결함을 주어 실패하도록 한 후 올바르게 복구되는지를 확인하는 테스트
  • 안전 테스트
    • 시스템에 설치된 시스템 보호 도구가 불법적인 침입으로부터 시스템을 보호할 수 있는지 확인하는 테스트
  • 강도 테스트
    • 시스템에 과도한 정보량이나 빈도 등을 부과하여 과부하 시에도 소프트웨어가 정상적으로 실행되는지를 확인하는 테스트
  • 성능 테스트
    • 소프트웨어의 실시간 성능이나 전체적인 효율성을 진단하는 테스트, 소프트웨어의 응답시간,처리량 등을 테스트
  • 구조 테스트
    • 소프트웨어 내부의 논리적인 경로, 소스코드의 복잡도 등을 평가하는 테스트
  • 회귀 테스트
    • 소프트웨어의 변경 또는 수정된 코드에 새로운 결함이 없음을 확인하는 테스트
  • 병행 테스트
    • 변경된 소프트웨어와 기존 소프트웨어에 동일한 데이터를 입력하여 결과를 비교하는 테스트

3. 테스트 기법에 따른 애플리케이션 테스트

화이트박스 테스트

  • 모듈이 원시 코드를 오픈시킨 상태에서 원시코드의 논리적인 모든 경로를 테스트하여 테스트 케이스를 설계하는 방법

화이트 박스 테스트의 종류

  • 기초 경로 검사
    • 테스트 케이스 설계자가 절차적 설계의 논리적 복잡성을 측정할 수 있게 해주는 테스트 기법
  • 제어 구조 검사
    • 조건 검사 : 프로그램 모듈 내에 있는 논리적 조건을 테스트하는 테스트 케이스 설계 기법
    • 루프 검사 : 프로그램 반복(Loop Testing) 구조에 초점을 맞춰 실시하는 테스트 케이스 설계 기법
    • 데이터 흐름 검사 : 프로그램에서 변수의 정의와 변수 사용의 위치에 초점을 맞춰 실시하는 테스트 케이스 설계 기법

화이트 박스 테스트의 검증 기준

  • 문장 검증 기준(Statement Coverage)
    • 소스코드의 모든 구문이 한번 이상 수행되도록 테스트 케이스 설계한다.
  • 분기 검증 기준(Branch Coverage)
    • 소스 코드의 모든 조건문이 한 번 이상 수행되도록 테스트 케이스 설계한다.
  • 조건 검증 기준(Condition Coverage)
    • 소스 코드의 조건문에 포함된 개별 조건식의 결과가 True인 경우와 False인 경우가 한번 이상 수행되도록 테스트케이스 설계
  • 분기/조건 기준(Branch / Condition Coverage)
    • 분기 검증 기준과 조건 검증 기준을 모두 만족하는 설계
    • 소스코드의 모든 조건문과 각 조건문에 포함된 개별 조건식의 결과가 True인 경우와 False인 경우가 한 번 이상 수행되도록 테스트 케이스를 설계한다.

블랙박스 테스트

  • 각 기능이 완전히 작동되는 것을 입증하는 테스트, 기능 테스트라고도 한다.
  • 요구사항 명세서를 보면서 테스트
  • 주로 구현된 기능을 테스트
  • 소프트웨어 인터페이스를 통해 실시된다.

블랙박스 테스트의 종류

  • 동치분할 검사
    • 프로그램의 입력 조건에 타당한 입력자료와 타당하지 않은 입력 자료의 개수를 균등하게 하여 테스트 케이스를 정하고, 해당 입력 자료에 맞는 결과가 출력되는지 확인하는 기법
    • 동등 분할 기법, 동치 클래스 분해라고도 한다.
  • 경계값 분석
    • 입력 조건의 중간값보다 경계값에서 오류가 발생될 확률이 높다는 점을 이용하여 입력 조건의 경계값을 테스트 케이스로 선정하여 검사하는 기법
  • 원인-효과 그래프 검사
    • 입력 데이터 간의 관계와 출력에 영향을 미치는 상황을 체계적으로 분석한 다음 효용성이 높은 테스트 케이스를 선정하여 검사하는 기법
  • 오류 예측 검사
    • 과거의 경험이나 확인자의 감각으로 테스트하는 기법
  • 비교 검사
    • 여러 버전의 프로그램에 동일한 테스트 자료를 제공하여 동일한 결과가 출력되는지 테스트하는 기법

4. 개발 단계에 따른 애플리케이션 테스트

개발 단계에 따른 애플리케이션 테스트

  • 소프트웨어의 개발 단계에 따라 단위 테스트, 통합테스트, 시스템 테스트, 인수테스트로 분류
  • 애플리케이션 테스트와 소프트웨어 개발 단계를 연결하여 표현한 것을 V-모델이라고 한다

 

단위테스트

  • 모듈이나 컴포넌트에 맞춰 테스트하는 것
  • 사용자 요구사항을 기반으로 한 기능성 테스트를 최우선으로 수행
  • 구조 기반 테스트 / 명세 기반 테스트로 나뉘지만, 주로 구조 기반 테스트를 시행

통합테스트

  • 단위 테스트가 완료된 모듈들을 결합하여 하나의 시스템으로 완성시키는 과정에서의 테스트
  • 종류
    • 비점진적 통합방식
      • 단계적으로 통합하는 절차 없이 모든 모듈이 미리 결합되어 있는 프로그램 전체를 테스트
      • 빅뱅 통합 테스트 방식
    • 점진적 통합 방식
      • 모듈 단위로 단계적으로 통합하면서 테스트하는 방법
      • 하향식 통합 테스트, 상향식 통합 테스트, 혼합식 통합 테스트

시스템 테스트

  • 개발된 소프트웨어가 해당 컴퓨터 시스템에서 완벽하게 수행되는가를 점검하는 테스트

인수 테스트

  • 사용자의 요구사항을 충족하는지에 중점을 두고 테스트
  • 인수 테스트의 종류
    • 알파테스트
      • 개발자의 장소에서 사용자가 개발자 앞에서 행하는 테스트 기법
      • 통제된 환경에서 행해지며, 사용자와 개발자가 함께 확인하며 기록
    • 베타테스트
      • 개발자 없이 선정된 최종 사용자가 여러명의 사용자 앞에서 행하는 테스트 기법
      • 실업무를 가지고 사용자가 직접 테스트

5. 통합 테스트

하향식 통합 테스트

  • 상위 모듈에서 하위 모듈 방향으로 통합하며 테스트 하는 기법
  • 깊이 우선 통합법이나 넓이 우선 통합법을 사용한다.
    • 깊이 우선 통합법 : 주요 제어 모듈을 중심으로 해당 모듈에 종속된 모든 모듈을 통합하는 것
    • 넓이 우선 통합법 : 구조의 수평을 중심으로 해당하는 모듈을 통합하는 것
  • 하향식 통합 테스트 절차
  1. 주요 제어 모듈은 작성된 프로그램 사용하고, 주요 제어 모듈의 종속 모듈들은 스텁(Stub)으로 대체한다.
    1. 스텁 : 제어 모듈이 호출하는 타 모듈의 기능을 단순히 수행하는 도구, 일시적으로 필요한 조건만 가지고 있는 시험용 모듈
  2. 깊이 우선 또는 넓이 우선 등의 통합 방식에 따라 하위 모듈인 스텁들이 한번에 하나씩 실제 모듈로 교체된다.
  3. 모듈이 통합될 때마다 테스트를 실시한다.
  4. 새로운 오류가 발생하지 않음을 보증하기 위해 회귀 테스트를 실시한다.

상향식 통합 테스트

  • 하위 모듈에서 상위 모듈 방향으로 통합하며 테스트하는 기법
  • 상향식 통합 테스트 절차
      1. 하위 모듈을 클러스터로 결합
      2. 상위 모듈에서 데이터의 입출력을 확인하기 위해 더미 모듈인 드라이버(Driver) 작성한다.
        1. 테스트 드라이버 : 테스트 대상의 하위 모듈을 호출하고, 파라미터를 전달하고, 모듈 테스트 수행 후의 결과를 도출하는 도구
      3. 통합된 클러스터 단위로 테스트
      4. 테스트가 완료되면 클러스터는 프로그램 구조의 상위로 이동하여 결합되고, 드라이버는 실제 모듈로 대체된다.

혼합식 통합 테스트

  • 하위 수준에서는 상향식 통합, 상위 수준에서는 하향식 통합을 사용하여 최적의 테스트를 지원하는 방식
  • 샌드위치식 통합 테스트 방법이라고도 한다.

회귀 테스트

  • 통합 테스트로 인해 변경된 모듈이나 컴포넌트에 새로운 오류가 있는지 확인하는 테스트
  • 이미 테스트된 프로그램의 테스팅을 반복하는 것이다.

6. 애플리케이션 테스트 프로세스

애플리케이션 테스트 프로세스

  • 개발된 소프트웨어가 사용자의 요구대로 만들어졌는지, 결함은 없는지 등을 테스트하는 절차
  • 순서
    1. 테스트 계획 : 프로젝트 계획서, 요구 명세서 등을 기반으로 테스트 목표를 정의하고 테스트 대상 및 범위를 결정한다.
    2. 테스트 분석 및 디자인 : 테스트의 목적과 원칙을 검토하고 사용자의 요구 사항을 분석한다.
    3. 테스트 케이스 및 시나리오 작성 : 테스트 케이스를 작성하고, 검토하고 확인한 다음 테스트 시나리오를 작성한다.
    4. 테스트 수행 : 테스트 환경을 구축한 후, 테스트를 수행 한다.
    5. 테스트 결과 평가 및 리포팅 : 테스트 결과를 비교 분석하여 테스트 결과서를 작성한다.
    6. 결함 추적 및 관리 : 테스트한 후, 결함 발생 위치나 종류 등 결함을 추적하고 관리한다.
  • 결함 관리 프로세스
    1. 에러 발견 : 에러가 발견되면 테스트 전문가와 프로젝트팀이 논의한다.
    2. 에러 등록 : 발견된 에러를 결함 관리 대장에 등록한다.
    3. 결함 확정 : 등록된 에러가 실제 결함인지 아닌지를 분석한다.
    4. 결함 할당 : 결함을 해결할 담당자에게 결함을 할당하고, 결함 할당 상태로 설정한다.
    5. 결함 조치 : 결함을 수정하고, 수정이 완료되면 결함 조치 상태로 설정한다.
    6. 결함 조치 검토 및 승인 : 수정이 완료된 결함에 대해 확인 테스트를 수행하고, 이상이 없으면 결함 조치 완료 상태로 설정한다.

7. 테스트 케이스 / 테스트 시나리오 / 테스트 오라클

테스트 케이스

  • 사용자의 요구사항을 정확하게 준수했는지를 확인하기 위해 설계된 테스트 항목에 대한 명세서이다.
  • 테스트 케이스를 미리 설계하면 테스트 오류 방지, 테스트 수행에 필요한 인력, 시간 등의 자원 낭비를 줄일 수 있다.

테스트 시나리오

  • 테스트 케이스를 적용하는 순서에 따라 여러개의 테스트 케이스를 묶은 집합
  • 테스트 케이스를 적용하는 구체적인 절차를 명세한다.

테스트 오라클

  • 테스트 결과가 올바른지 판단하기 위해 사전에 정의된 참값을 대입하여 비교하는 기법 및 활동
  • 테스트 오라클 특징
    • 제한된 검증 : 테스트 오라클을 모든 테스트 케이스에 적용할 수 있다.
    • 수학적 기법 : 테스트 오라클의 값을 수학적 기법을 이용하여 구할 수 있다.
    • 자동화 기능 : 테스트 대상 프로그램의 실행, 결과 비교, 커버리지 측정 등을 자동화 할 수 있다.

테스트 오라클의 종류

  • 참(True) 오라클
    • 모든 테스트 케이스의 입력 값에 대해 기대하는 결과를 제공하는 오라클
    • 발생된 모든 오류 검출 가능
  • 샘플링(sampling) 오라클
    • 특정한 몇몇 테스트 케이스의 입력 값들에 대해서만 기대하는 결과를 제공하는 오라클
    • 전수 테스트가 불가능할 경우 사용
  • 추정(heuristic) 오라클
    • 특정 테스트 케이스의 입력값에 대해 기대 결과를 제공하고, 나머지 입력값들에 대해서는 추정으로 처리하는 오라클
  • 일관성 검사(consistent) 오라클
    • 애플리케이션에 변경이 있을 때, 테스트 케이스의 수행 전과 후의 결과 값이 동일한지 확인하는 오라클

8. 테스트 자동화 도구

테스트 자동화

  • 사람이 반복적으로 수행하던 테스트 절차를 스크립트 형태로 구현하는 자동화 도구를 적용함으로써 쉽고 효율적으로 테스트를 수행할 수 있도록 한 것이다.
  • 테스트 유형에 따른 테스트자동화 도구의 종류
    • 정적 분석 도구(static Analysis Tools)
      • 프로그램을 실행하지 않고 분석하는 도구
      • 소스 코드에 대한 코딩 표준, 코딩 스타일, 코드 복잡도 및 남은 결함 등을 발견하기 위해 사용된다.
    • 테스트 실행 도구(Test Execution Tools)
      • 스크립트 언어를 사용하여 테스트를 실행하는 도구
      • 테스트 데이터, 테스트 수행방법 등이 포함된 스크립트 작성 후 실행한다.
      • 방식
        • 데이터 주도 접근 방식 : 스프레드시트에 테스트 데이터를 저장하고, 이를 읽어 실행하는 방식이다.
        • 키워드 주도 접근 방식 : 스프레드시트에 테스트를 수행할 동작을 나타내는 키워드와 테스트 데이터를 저장하여 실행하는 방식이다.
    • 성능 테스트 도구(Performance Test Tools)
      • 애플리케이션의 처리량, 응답 시간, 경과 시간, 자원 사용률 등을 인위적으로 적용한 가상의 사용자를 만들어 테스트를 수행함으으로써, 성능의 목표 달성 여부를 확인하는 도구
    • 테스트 통제 도구(Test control Tools)
      • 테스트 계획 및 관리, 테스트 수행, 결함 관리 등을 수행하는 도구
      • 종류 : 형상 관리 도구, 결함 추적 / 관리 도구 등
    • 테스트 하네스 도구(Test Harness Tools)
      • 테스트가 실행될 환경을 시뮬레이션, 컴포넌트 및 모듈이 정상적으로 테스트 되도록 하는 도구
      • 테스트 하네스
        • 애플리케이션의 컴포넌트 및 모듈을 테스트하는 환경의 일부분
        • 테스트를 지원하기 위해 생성된 코드와 데이터를 의미한다.

테스트 하네스의 구성요소

  • 테스트 드라이버
    • 테스트 대상의 하위 모듈을 호출하고, 파라미터를 전달하고, 모듈 테스트 수행 후의 결과를 도출하는 도구
  • 테스트 스텁
    • 제어 모듈이 호출하는 타 모듈의 기능을 단순히 수행하는 도구, 일시적으로 필요한 조건만을 가지고 있는 테스트용 모듈
  • 테스트 슈트
    • 테스트 대상의 컴포넌트나 모듈, 시스템에 사용되는 테스트 케이스의 집합
  • 테스트 케이스
    • 사용자의 요구사항을 정확하게 준수했는지 확인하기 위한 입력값, 실행조건, 기대 결과등으로 만들어진 테스트항목의 명세서
  • 테스트 스크립트
    • 자동화된 테스트 실행 절차에 대한 명세서
  • 목 오브젝트
    • 사전에 사용자의 행위를 조건부로 입력해두면, 그 상황에 맞는 예정된 행위를 수행하는 객체

테스트 수행 단계 별 테스트 자동화 도구

  • 테스트 계획
    • 요구사항 관리 : 사용자의 요구사항 정의 및 변경 사항 등을 관리하는 도구
  • 테스트 분석 / 설계
    • 테스트 케이스 생성 : 테스트 기법에 따른 테스트 데이터 및 테스트 케이스 작성을 지원하는 도구
  • 테스트 수행
    • 테스트 자동화 : 테스트의 자동화를 도와주는 도구로 테스트의 효율성을 높인다.
    • 정적 분석 : 코딩 표준, 런타임 오류 등을 검증하는 도구
    • 동적 분석 : 대상 시스템의 시뮬레이션을 통해 오류를 검출하는 도구
    • 성능 테스트 : 가상의 사용자를 생성하여 시스템의 처리 능력을 측정하는 도구
    • 모니터링 : CPU, Memory 등과 같은 시스템 자원의 상태 확인 및 분석을 지원하는 도구
  • 테스트 관리
    • 커버리지 분석 : 테스트 완료 후, 테스트의 충분성 여부 검증을 지원하는 도구
    • 형상 관리 : 테스트 수행에 필요한 다양한 도구 및 데이터를 관리하는 도구
    • 결함 추적 / 관리 : 테스트 시 발생한 결함 추적 및 관리 활동을 지원하는 도구

9. 결함 관리

결함

  • 소프트웨어가 개발자가 설계한 것과 다르게 동작하거나 다른 결과가 발생되는 것
  • 사용자가 예상한 결과와 실행 결과 간의 차이나 업무 내용과의 불일치 등으로 인해 변경이 필요한 부분도 모두 결함에 해당된다.

결함 관리 프로세스

  1. 결함 관리 계획
  2. 결함 기록
  3. 결함 검토
  4. 결함 수정
  5. 결함 재확인
  6. 결함 상태 추적 및 모니터링 활동
  7. 최종 결함 분석 및 보고서 작성

결함 상태 추적

  • 테스트에서 발견된 결함은 지속적으로 상태 변화를 추적하고 관리해야 한다.
  • 결함관리 측정 지표
    • 결함 분포 : 모듈 또는 컴포넌트의 특정 속성에 해당하는 결함 수 측정
    • 결함 추세 : 테스트 진행 시간에 따른 결함수의 추이 분석
    • 결함 에이징 : 특정 결함 상태로 지속되는 시간 측정

결함 추적 순서

  1. 결함 등록
  2. 결함 검토
  3. 결함 할당
  4. 결함 수정
  5. 결함 조치 보류
  6. 결함 종류
  7. 결함 해제

결함 분류

  • 시스템 결함 : 애플리케이션 환경이나 데이터베이스 처리에서 발생된 결함
  • 기능 결함 : 애플리케이션의 기획, 설계, 업무 시나리오 등의 단계에서 유입된 결함
  • GUI 결함 : 사용자 화면 설계에서 발생된 결함
  • 문서 결함 : 기획자, 사용자, 개발자 간의 의사소통 및 기록이 원활하지 않아 발생된 결함

결함 심각도

  • 애플리케이션에 발생한 결함이 전체 시스템에 미치는 치명도를 나타내는 척도
  • High, Medium, Low 또는 치명적, 주요, 보통, 경미, 단순 등으로 분류된다.

결함 우선순위

  • 발견된 결함 처리에 신속성을 나타내는 척도
  • 결정적, 높음, 보통, 낮음 또는 즉시 해결, 주의 요망, 대기, 개선 권고 등으로 분류

결함 관리 도구

  • Mantis : 결함 및 이슈 관리 도구
  • Trac : 결함 추적은 물론 결함을 통합하여 관리할 수 있는 도구
  • Redmine : 프로젝트 관리 및 결함 추적이 가능한 도구
  • Bugzilla : 결함 신고, 확인, 처리 등 결함을 지속적으로 관리할 수 있는 도구

10. 애플리케이션 성능 분석

애플리케이션 성능

  • 최소한의 자원을 사용하여 최대한 많은 기능을 신속하게 처리하는 정도
  • 애플리케이션 성능 측정 지표
    • 처리량(Throughput) : 일정 시간 내에 애플리케이션이 처리하는 일의 양
    • 응답시간(Response Time) : 애플리케이션에 요청을 전달한 시간부터 응답이 도착할 때까지 걸린 시간
    • 경과시간(Turn Around Time) : 애플리케이션에 작업을 의뢰한 시간부터 처리가 완료될 때까지 걸린 시간
    • 자원 사용률(Resource Usage) : 애플리케이션이 의뢰한 작업을 처리하는 동안의 CPU 사용량, 메모리 사용량, 네트워크 사용량 등 자원 사용률

성능 테스트 도구

  • 애플리케이션의 성능을 테스트하기 위해 애플리케이션에 부하나 스트레스를 가하면서 애플리케이션의 성능 측정 지표를 점검하는 도구
    • 부하 테스트 : 애플리케이션에 일정 시간 동안 부하를 가하면서 반응을 측정하는 테스트
    • 스트레스 테스트 : 부하 테스트를 확장한 테스트로, 애플리케이션이 과부하 상태에서 어떻게 작동하는지 테스트
  • 종류
    • JMeter
      • HTTP, FTP 등 다양한 프로토콜을 지원하는 부하 테스트 도구
    • LoadUI
      • 서버 모니터링, Drag&Drop 등 사용자의 편리성이 강화된 부하 테스트 도구
      • HTTP, JDBC 등 다양한 프로토콜을 지원
    • OpenSTA
      • HTTP, HTTPS 프로토콜에 대한 부하테스트 및 생산품 모니터링 도구

시스템 모니터링 도구

  • 애플리케이션이 실행되었을 때 시스템 자원의 사용량을 확인하고 분석하는 도구
  • 종류
    • Scouter
      • 단일 뷰 통합/ 실시간 모니터링, 튜닝에 최적화된 인프라 통합 모니터링 도구
      • 애플리케이션의 성능을 모니터링/통제하는 도구
    • Zabbix
      • 웹기반 서버, 서비스, 애플리케이션 등의 모니터링 도구

11. 복잡도

복잡도(COMPLEXITY)

  • 시스템이나 시스템 구성 요소 또는 소프트웨어의 복잡한 정도를 의미하는 말이다.

시간 복잡도

  • 알고리즘을 수행하기 위해 프로세스가 수행하는 연산 횟수를 수치화 한 것
    • 명령어의 실행 횟수를 표기한다.
      • 이러한 표기법을 점근 표기법이라고 한다.
  • 시간 복잡도가 낮을수록 알고리즘의 실행시간이 짧고, 높을수록 실행시간이 길어진다.
  • 점근 표기법의 종류
    • 빅오 표기법
      • 알고리즘의 실행시간이 최악일때를 표기하는 방법
      • 입력값에 대해 알고리즘을 수행했을 때 명령어의 실행횟수는 어떠한 경우에도 표기 수치보다 많을 수 없다.
    • 세타 표기법
      • 알고리즘의 실행시간이 평균일 때를 표기하는 방법
      • 입력값에 대해 알고리즘을 수행했을 때, 명령어의 실행 횟수의 평균적인 수치를 표기한다.
    • 오메가 표기법
      • 알고리즘의 실행시간이 최상일 때를 표기하는 방법
      • 입력값에 대해 알고리즘을 수행했을 때, 명령어의 실행 횟수는 어떠한 경우에도 표기 수치보다 적을 수 없다.

빅오 표기법으로 표현한 최악의 시간 복잡도

  • O(1)
    • 입력값에 관계 없이 일정하게 문제 해결에 하나의 단계만을 거침
    • 예 : 스택의 삽입(PUSH), 삭제(POP)
  • O(log2n)
    • 문제 해결에 필요한 단계가 입력값(n) 또는 조건에 의해 감소함
    • 예 : 이진 트리, 이진 검색
  • O(n)
    • 문제 해결에 필요한 단계가 입력값(n)과 1:1의 관계를 가짐
    • 예 : for문
  • O(nlog2n)
    • 문제 해결에 필요한 단계가 nlog2n번만큼 수행됨
    • 예 : 힙정렬, 2-way 합병정렬
  • O(n^2)
    • 문제해결에 필요한 단계가 입력값(n)의 제곱만큼 수행
    • 예 : 삽입 정렬, 쉘 정렬, 선택 정렬, 버블 정렬, 퀵 정렬
  • O(2^n)
    • 문제해결에 필요한 단계가 2의 입력값(n) 제곱만큼 수행됨
    • 예 : 피보나치 수열

순환 복잡도

  • 논리적인 복잡도를 측정하기 위한 소프트웨어의 척도
  • 맥케이브 순환도, 맥케이브 복잡도 메트릭이라고도 한다.
  • 제어 흐름도 이론에 기초를 둔다.
  • 제어흐름도 G에서 순환 복잡도 V(G)는 다음과 같은 방법으로 계산할 수 있다.
    • 방법 1 : 순환 복잡도는 제어 흐름도의 영역 수와 일치하므로 영역 수를 계산한다.
    • 방법 2: V(G) = E - N + 2 (E는 화살표 수, N은 노드의 수)

12. 애플리케이션 성능 개선

소스코드 최적화

  • 나쁜 코드를 배제하고 클린코드로 작성하는 것이다.
    • 클린 코드 : 누구나 쉽게 이해하고 수정 및 추가할 수 있는 단순, 명료한 코드
    • 나쁜 코드
      • 프로그램 로직이 복잡하고 이해하기 어려운 코드
      • 대표적인 나쁜 코드 
        • 스파게티 코드 : 코드의 로직이 서로 복잡하게 얽혀 있는 코드
        • 외계인 코드 : 아주 오래되거나 참고 문서 또는 개발자가 없어 유지보수 작업이 어려운 코드
      • 나쁜 코드로 작성된 애플리케이션의 코드를 클린 코드로 수정하면 애플리케이션의 성능이 향상된다.

클린코드 작성 원칙

  • 가독성
    • 누구든지 코드를 쉽게 읽을 수 있어야한다.
  • 단순성
    • 코드를 간단하게 작성한다.
    • 한번에 한가지를 처리하도록 코드를 작성하고, 클래스/메소드/함수 등을 최소 단위로 분리한다.
  • 의존성 배제
    • 코드가 다른 모듈에 미치는 영향을 최소화한다.
  • 중복성 최소화
    • 코드의 중복을 최소화한다.
    • 중복된 코드는 삭제하고, 공통된 코드를 사용한다
  • 추상화
    • 상위 클래스/메소드/함수에서는 간략하게 애플리케이션의 특성을 나타내고, 상세내용은 하위 클래스/메소드/함수에서 구현한다.

소스 코드 최적화 유형

  • 클래스 분할 배치
    • 하나의 클래스는 하나의 역할만 수행하도록 응집도를 높이고, 크기를 작게 작성한다
  • 느슨한 결합
    • 인터페이스 클래스를 이용하여 추상화된 자료 구조와 메소드를 구현함으로써 클래스 간의 의존성을 최소화한다.

소스 코드 품질 분석 도구

  • 소스 코드의 코딩 스타일, 코드에 설정된 코딩 표준, 코드의 복잡도, 코드에 존재하는 메모리 누수현상, 스레드 결함 등을 발견하기 위해 사용하는 분석 도구
  • 정적 분석 도구와 동적 분석 도구로 나뉜다. 
    • 정적 분석 도구
      • 작성한 소스 코드를 실행하지 않고 코딩 표준이나 코딩 스타일, 결함등을 확인하는 코드 분석 도구
      • 종류 : pmd, cppcheck, sonarqube, checkstyle, ccm, cobertura
    • 동적 분석 도구
      • 작성한 소스코드를 실행하여 코드에 존재하는 메모리 누수, 스레드 결함등을 분석하는 도구
      • 종류 : Avalanche, Valgrind

 

소스 코드 품질 분석 도구의 종류

도구 설명 지원환경
pmd 소스 코드에 대한 미사용 변수, 최적화되지 않은 결함을 유발할 수 있는 코드 검사 Linux, Windows
cppcheck C/C++ 코드에대한 메모리 누수, 오버플로 분석 Windows
SonarQube 중복코드, 복잡도, 코딩설계 등을 분석 Cross-Platform
checkstyle 자바 코드 표준 검사
다양한 개발도구에 통합 사용 가능		 Cross-Platform
ccm 다양한 언어의 복잡도 분석 Cross-Platform
cobertuna 자바 언어의 소스코드 복잡도 분석 및 테스트 커버리지 측정 Cross-Platform
Avalanche Valgrind 프레임워크 및 STP 기반 구현
프로그램의 결함 및 취약점 분석		 Linux, Android
Valgrind 프로그램 내에 존재하는 메모리 및 쓰레드 결함 분석 Cross-Platform
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