직렬화(Serialization)이란?

직렬화는 컴퓨터 과학의 데이터 스토리지 문맥에서 데이터 구조나 오브젝트 상태를 동일하거나
다른 컴퓨터 환경에 저장(이를테면파일이나 메모리 버퍼에서, 또는 네트워크 연결 링크 간 전송)하고
나중에 재구성할 수 있는 포맷으로 변환하는 과정이다.
<위키백과> - 직렬화

한 줄 요약 : 객체를 파일의 형태 등으로 저장하거나, 통신하기 쉬운 포맷으로 변환하는 과정을 의미한다.

직렬화의 대상인 Object는 메모리에 있고 형태가 추상적이다.
그래서 이런 Object를 string 혹은 바이트(bytes) 형태로 직렬화를 해준다.

이렇게 직렬화를 거쳐 일련의 형태를 가진 데이터를 파일로 저장하거나 클라이언트에게 전송할 수 있다.

역직렬화(Deserialization)이란?

직렬화 되어있는 데이터를 역으로 직렬화 하는 것을 의미

직렬화를 하는 과정에서 Json 형식으로 직렬화 할 지 아니면 Bytes 형식으로 할 지 정한다.
반대로 역직렬화를 할 때는 일련의 형식을 가진 데이터를 읽거나 메모리에 쓸 수 있도록 변환하는 것이다.

이런 직렬화 포맷에는 아래와 같은 형식들이 대표적이다.

• Json
• XML
• CSV
• Byte

여기서 Json, XML, CSV는 사람이 읽을 수 있는 형태이다.
하지만 string 형태로 저장이 되기 때문에 저장 공간의 효율성이 떨어지고, 비교적 파싱하는 시간이 오래 걸린다.

반대로 Binary 직렬화는 사람이 읽기 힘든 형태이다.
하지만 저장 공간을 효율적으로 사용할 수 있고, 비교적 파싱하는 시간이 빠르다.

직렬화를 하는 이유?

디스크에 저장되어 있는 데이터는 직렬화를 거치면서 파싱이 가능한 유의미한 데이터가 된다.

이런 직렬화된 데이터를 특정 대상의 컴퓨터에 전송하면,
해당 포맷에 맞게 파싱을 해서 읽거나 쓰기가 가능하다.

이런 직렬화 포맷은 특정의 포맷이 성능상 더 좋아서 사용 하는 것이 아닌,
각 산업 분야에 맞춰서 사용하기 위함이다.

예를 들면 실시간 데이터 전송의 성능이 중요한 멀티플레이 RPG 게임은 바이너리 직렬화를 사용한다.
하지만 웹 개발에서는 대부분 Json 포맷을 사용한다.

직렬화와 역직렬화(C#)

.NET에서는 직렬화를 할 수 있도록 다양한 방식을 제공한다.

• XML Serialization
• SoapFormatter Serialization
• Binary Serialization
• Json Serialization

디자인 패턴(Design Pattern)이란?

디자인 패턴은 개발하면서 발생하는 반복적인 문제들을 어떻게 해결할 것인지에 대한 해결 방안

 실제 현업에서 비즈니스 요구 사항을 프로그래밍으로 처리하면서

만들어진 다양한 해결책 중에서 많은 사람들이 인정한 모범 사례(Best Practice)다.
이러한 디자인 패턴은 객체 지향 4대 특성(캡슐화, 상속, 추상화, 다형성)과 설계 원칙(SOLID)을 기반으로 구현되어 있다.
 

디자인 패턴의 장점

1. 재사용성 : 반복적인 문제에 대한 일반적인 해결책을 제공하므로, 이를 재사용하여 유사한 상황에서 코드를 더 쉽게 작성할 수 있다.
2. 가독성 : 일정한 구조로 정리하고 명확하게 작성하여 개발자가 코드를 이해하고 유지보수하기 쉽게 만든다.
3. 유지보수성 : 코드를 쉽게 모듈화 할 수 있으며, 변경이 필요한 경우 해당 모듈만 수정하여 유지보수가 쉬워진다.
4. 확장성 : 새로운 기능을 추가하거나 변경할 때 디자인 패턴을 활용하여 기존 코드를 변경하지 않고도 새로운 기능을 통합할 수 있다.
5. 안정성과 신뢰성 : 수많은 사람들이 인정한 모범 사례로 검증된 솔루션을 제공한다.
6.  

싱글톤 패턴(Singleton Pattern)이란?

하나의 클래스 인스턴스를 전역에서 접근 가능하게 하면서 해당 인스턴스가 한 번만 생성되도록 보장하는 패턴

사용하는 이유

1. 가장 큰 이점은 아무래도 메모리 측면.

최초 한번의 new 연산자를 통해서 고정된 메모리 영역을 사용하기 때문에

추후 해당 객체에 접근할 때 메모리 낭비를 방지뿐 아니라 속도 측면에서도 이점이다.

2. 또다른 이점은 다른 클래스 간에 데이터 공유가 쉽다.

싱글톤 인스턴스가 전역으로 사용되는 인스턴스이기 때문에 다른 클래스의 인스턴스들이 접근하여 사용할 수 있다.

하지만 여러 클래스의 인스턴스에서 싱글톤 인스턴스의 데이터에 동시에 접근하게 되면 동시성 문제가 발생할 수 있으니 이점을 유의해서 설계해야 한다.

이 외에도 도메인 관점에서 인스턴스가 한 개만 존재하는 것을 보증하고 싶은 경우 싱글톤 패턴을 사용하기도 한다.

문제점

1. 싱글톤 패턴을 구현하는 코드 자체가 많이 필요하다.

정적 팩토리 메서드에서 객체 생성을 확인하고 생성자를 호출하는 경우에

멀티스레딩 환경에서 발생할 수 있는 동시성 문제 해결을 위해 syncronized 키워드를 사용해야 한다.

2. 테스트하기 어렵다.

싱글톤 인스턴스는 자원을 공유하고 있기 때문에 테스트가

격리된 환경에서 수행되려면 매번 인스턴스의 상태를 초기화시켜주어야 한다.

그렇지 않으면 어플리케이션 전역에서 상태를 공유하기 때문에 테스트가 온전하게 수행되지 못한다.

3. 세 번째로는 의존 관계상 클라이언트가 구체 클래스에 의존하게 된다.

new 키워드를 직접 사용하여 클래스 안에서 객체를 생성하고 있으므로,

이는 SOLID 원칙 중 DIP를 위반하게 되고 OCP 원칙 또한 위반할 가능성이 높다.

예시)

Singleton 이라는 클래스 이름을 갖고, 내부에는 static 으로 객체를 하나 생성

그리고 static 함수로 해당 객체의 정적 객체를 반환하는 함수를 만든다.

그리고 해당 객체가 null 인 경우에만 다시 생성을 하게 된다.

따라서 한번 생성된 객체가 null 이 되기 전까지는 기존에 생성된 static 객체를 사용하게 된다.

실제 Main 함수에서는 Singleton.Instance() 함수를 이용해서 생성된 객체에 접근할 수 있다.

그리고 objectA, objectB, objectC를 생성하더라도 각 객체는 모두 같은 객체이다.

우리는 이것을 알기전에 "프로그램" 이란 무엇인가 알아야 한다.

프로그램(Program) 란?
“어떤 작업을 위해 실행할 수 있는 파일”

프로세스란(Process) 란?

컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 컴퓨터 프로그램

메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스(독립적인 개체)

운영체제에서 시스템 자원을 할당받는 작업의 단위

동적인 개념으로 실행된 프로그램을 의미

할당 받는 시스템 자원

1. CPU 시간

2. 운영되기 위해 필요한 주소 공간

3. Code, Data , Stack, Heap의 구조로 되어 있는 독립된 메모리 영역

프로세스의 특징

1. 프로세스는 각각 독립된 메모리 영역(Code, Data, Stack, Heap의 구조)을 할당받는다.
2. 기본적으로 프로세스당 최소 1개의 스레드(메인 스레드)를 가지고 있다.
3. 각 프로세스는 별도의 주소 공간에서 실행되며, 한 프로세스는 다른 프로세스의 변수나 자료구조에 접근할 수 없다.
4. 한 프로세스가 다른 프로세스의 자원에 접근하려면 프로세스 간의 통신을 사용해야 한다.
ex) 파이프, 파일, 소켓 등을 이용한 통신 방법 이용

스레드(Thread) 란?

프로세스 내에서 실행되는 여러 흐름의 단위
프로세스의 특정한 수행 경로
프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위

스레드의 특징

1. 스레드는 프로세스 내에서 각각 Stack만 따로 할당받고 Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
2. 스레드는 한 프로세스 내에서 동작되는 여러 실행의 흐름으로,

프로세스 내의 주소 공간이나 자원들(힙 공간 등)을 같은 프로세스 내에 스레드끼리 공유하면서 실행된다.
3. 같은 프로세스 안에 있는 여러 스레드들은 같은 힙 공간을 공유하는 반면

프로세스는 다른 프로세스의 메모리에 직접 접근할 수 없다.
4. 각각의 스레드는 별도의 레지스터와 스택을 갖고 있지만, 힙 메모리는 서로 읽고 쓸 수 있다.
5. 한 스레드가 프로세스 자원을 변경하면, 다른 이웃 스레드(sibling thread)도 그 변경 결과를 즉시 볼 수 있다.

Thread와 Coroutine의 차이

우선 차이점을 말하기 전 공통점은 프로그램을 만드는 과정에서 '비동기' 작업을 하기 위해 사용

비동기는 작업을 수행할때 끝나기전에 다른 작업을 수행하는 것이고,

동기는 작업이 끝날 때까지 기다린 후 다음 작업을 수행하는 것이다.

그런데, 스레드와 코루틴은 근본적으로 큰 차이가 있다.

스레드의 경우 여러 개의 스레드를 사용해서 여러 개의 작업을 '병렬'로 수행하여 비동기적으로 작동한다.

하지만 코루틴의 경우 비동기 작업에 사용되긴 하지만 실제로는 병렬적으로 수행되는 것이 아니고

여러 개의 작업을 잘게 쪼개서 나눠서 작업을 수행하는 방식이다.

코루틴은 실제 병렬 처리 하는 것은 아니지만 스레드보다 가볍기 때문에 성능 면에서 더 좋다고 한다.

실제로 코드를 작성할 때에도 코루틴이 스레드보다 간결한 것을 알 수 있다.