Python에서 DAO, DTO, VO란? 개념과 예제

Python을 비롯한 여러 프로그래밍 언어에서는 데이터를 관리하고 구조화하기 위해 다양한 디자인 패턴과 객체 유형이 사용됩니다. 특히 데이터베이스와 통신하거나 데이터를 전송할 때 DAO(Data Access Object), DTO(Data Transfer Object), VO(Value Object)와 같은 개념이 자주 활용됩니다. 각각의 개념과 특징, 그리고 Python에서의 구현 예제를 살펴보겠습니다.

1. DAO (Data Access Object)

DAO란?

DAO는 데이터베이스나 파일 등에서 데이터를 조회하고 저장하는 데 사용하는 객체입니다. DAO는 데이터베이스와의 직접적인 상호작용을 담당하며, 데이터베이스 관련 코드와 비즈니스 로직을 분리하여 코드의 재사용성과 유지보수를 용이하게 합니다.

DAO의 역할

• 데이터베이스 연결 및 종료: 데이터베이스 연결을 관리합니다.
• CRUD 작업 관리: Create, Read, Update, Delete와 같은 데이터베이스 작업을 수행합니다.
• 비즈니스 로직과 분리: 데이터 접근 로직을 분리하여 코드의 가독성과 관리성을 높입니다.

Python에서 DAO 구현 예제

아래는 User 테이블의 데이터를 관리하는 UserDAO 클래스입니다. 이 클래스는 SQLite를 사용해 데이터베이스와 연결하고 사용자 정보를 삽입하고 조회하는 기능을 제공합니다.

import sqlite3

class UserDAO:
    def __init__(self, db_name):
        self.db_name = db_name

    def connect(self):
        return sqlite3.connect(self.db_name)

    def create_table(self):
        with self.connect() as conn:
            cursor = conn.cursor()
            cursor.execute('''
                CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (
                    id INTEGER PRIMARY KEY,
                    name TEXT,
                    age INTEGER
                )
            ''')
            conn.commit()

    def insert_user(self, name, age):
        with self.connect() as conn:
            cursor = conn.cursor()
            cursor.execute("INSERT INTO users (name, age) VALUES (?, ?)", (name, age))
            conn.commit()

    def get_user_by_id(self, user_id):
        with self.connect() as conn:
            cursor = conn.cursor()
            cursor.execute("SELECT * FROM users WHERE id = ?", (user_id,))
            return cursor.fetchone()

사용 예제

# DAO 객체 생성 및 사용
user_dao = UserDAO('test.db')
user_dao.create_table()
user_dao.insert_user('Alice', 25)

user = user_dao.get_user_by_id(1)
print(user)  # 출력 예시: (1, 'Alice', 25)

2. DTO (Data Transfer Object)

DTO란?

DTO는 데이터를 네트워크를 통해 전송하거나 계층 간 데이터를 전달하기 위해 사용되는 객체입니다. 주로 데이터를 수집하고 전송하는 역할을 하며, 데이터베이스의 특정 컬럼 값들을 저장하는 용도로 쓰입니다. 데이터의 저장, 변환을 수행할 뿐 비즈니스 로직을 포함하지 않습니다.

DTO의 역할

• 데이터 전달: 데이터베이스 또는 다른 계층의 데이터를 모아 전송합니다.
• 데이터 무결성 유지: 데이터를 단순히 전달하는 역할을 하므로 데이터 무결성 검증 로직이 없습니다.
• 비즈니스 로직 포함하지 않음: DTO는 단순한 데이터 구조체로서 데이터를 포함하지만, 비즈니스 로직은 포함하지 않습니다.

Python에서 DTO 구현 예제

Python에서 DTO는 주로 dataclass를 사용해 간단하게 정의할 수 있습니다. 아래 예제는 사용자 정보를 담는 UserDTO 클래스입니다.

from dataclasses import dataclass

@dataclass
class UserDTO:
    id: int
    name: str
    age: int

사용 예제

# DTO 객체 생성
user_dto = UserDTO(id=1, name='Alice', age=25)
print(user_dto)  # 출력 예시: UserDTO(id=1, name='Alice', age=25)

3. VO (Value Object)

VO란?

VO는 데이터를 캡슐화하여 불변의 객체로 다루는 값 객체입니다. 주로 특정 상태를 나타내는 속성들의 집합이며, 동일한 값을 가지면 동일한 객체로 간주합니다. 값이 바뀌지 않는 불변 객체로 구현하는 경우가 많습니다.

VO의 역할

• 값 자체로 동등성 정의: VO는 속성 값이 동일하면 동일한 객체로 간주됩니다.
• 불변 객체로 관리: VO는 상태가 변경되지 않도록 설계하여 코드의 안정성을 높입니다.
• 비즈니스 도메인 표현: VO는 특정 비즈니스 로직에서 필요한 상태나 값들을 정의하는 데 유용합니다.

Python에서 VO 구현 예제

VO는 데이터의 값 변경을 막기 위해 @dataclass(frozen=True)를 사용해 불변 객체로 정의할 수 있습니다. 아래 예제는 AddressVO 클래스입니다.

from dataclasses import dataclass

@dataclass(frozen=True)
class AddressVO:
    street: str
    city: str
    zipcode: str

사용 예제

# VO 객체 생성
address1 = AddressVO(street="123 Main St", city="Springfield", zipcode="12345")
address2 = AddressVO(street="123 Main St", city="Springfield", zipcode="12345")

print(address1 == address2)  # 출력: True (값이 동일하므로 같은 객체로 간주)

DAO, DTO, VO의 차이점 정리

결론

Python에서 DAO, DTO, VO는 각각 데이터 접근, 전송, 값 객체 관리를 위해 사용되는 디자인 패턴입니다. 이들 객체를 활용하면 코드의 재사용성, 유지보수성, 안정성을 높일 수 있습니다.

• DAO는 데이터베이스와의 상호작용을 담당하며, CRUD 작업을 분리해 코드를 모듈화합니다.
• DTO는 데이터 전달을 위한 객체로서, 주로 계층 간 데이터를 전송할 때 사용됩니다.
• VO는 값 자체를 의미하는 불변 객체로, 값에 기반한 동등성을 가지며 코드의 안정성을 높입니다.

이와 같은 구조를 통해 Python 프로젝트에서 데이터 관리와 전송을 더욱 효율적으로 할 수 있습니다.

1. 데코레이터의 기본 개념

데코레이터는 하나의 함수를 다른 함수에 인자로 전달하여, 원본 함수에 새로운 기능을 추가하거나 수정하는 데 사용됩니다. Python에서 데코레이터는 @ 기호와 함께 사용됩니다.

@데코레이터
def 함수이름():
    pass

위 구문은 함수이름 = 데코레이터(함수이름)과 동일하게 동작합니다.

예를 들어, 다음과 같은 단순 데코레이터는 어떤 함수가 호출될 때마다 그 함수의 이름을 출력합니다.

def simple_decorator(func):
    def wrapper():
        print(f"Calling function: {func.__name__}")
        func()
    return wrapper

@simple_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

# 출력:
# Calling function: say_hello
# Hello!

즉 데코레이터는 함수안에서 함수를 유연하게 호출하기 위해 사용합니다.

2. 데코레이터의 내부 동작 원리

데코레이터는 다음과 같은 방식으로 동작합니다.

1. func 파라미터로 함수를 받습니다.
2. 함수 wrapper는 원래 함수에 새로운 기능을 추가하여 func()를 실행합니다.
3. 최종적으로, wrapper 함수를 반환하여 데코레이터된 함수를 감싸게 합니다.

이로 인해 함수 호출 시마다 새로운 기능이 추가된 wrapper 함수가 실행됩니다.

3. 다양한 데코레이터 예제

예제 1: 함수 실행 시간 측정 데코레이터

이 데코레이터는 함수의 실행 시간을 측정해 출력해줍니다.

import time

def timer_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"Execution time of {func.__name__}: {end_time - start_time:.4f} seconds")
        return result
    return wrapper

@timer_decorator
def slow_function():
    time.sleep(2)
    print("Function complete.")

slow_function()

# 출력:
# Function complete.
# Execution time of slow_function: 2.0001 seconds

예제 2: 함수에 인자 전달하는 데코레이터

위 데코레이터는 함수에 인자를 전달하는 경우에도 사용할 수 있도록 *args와 **kwargs를 사용했습니다. 예를 들어, 권한을 확인하는 데코레이터를 만들어 봅시다.

def check_permission(permission_required):
    def decorator(func):
        def wrapper(user_permission, *args, **kwargs):
            if user_permission == permission_required:
                return func(*args, **kwargs)
            else:
                print("Permission Denied")
        return wrapper
    return decorator

@check_permission("admin")
def delete_file():
    print("File deleted.")

# 예제 실행
delete_file("admin")   # Permission granted
delete_file("guest")   # Permission Denied

# 출력:
# File deleted.
# Permission Denied

예제 3: 여러 데코레이터 사용하기

여러 데코레이터를 한 함수에 적용할 수 있습니다. 이 경우, 데코레이터는 위에서 아래로 차례로 적용됩니다.

def make_upper(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        result = func(*args, **kwargs)
        return result.upper()
    return wrapper

def print_stars(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("*****")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("*****")
        return result
    return wrapper

@print_stars
@make_upper
def greet():
    return "hello"

print(greet())

# 출력:
# *****
# HELLO
# *****

4. 클래스 메서드 데코레이터

클래스 메서드에 데코레이터를 사용하는 것도 가능합니다. 예를 들어, staticmethod나 classmethod를 데코레이터로 활용하여 메서드를 정적 또는 클래스 메서드로 만들 수 있습니다

class MathOperations:
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y
    
    @classmethod
    def multiply(cls, x, y):
        return x * y

# 메서드 호출
print(MathOperations.add(5, 7))         # 출력: 12
print(MathOperations.multiply(5, 7))    # 출력: 35

결론: 데코레이터의 장단점과 필요성

데코레이터가 필요한 이유

데코레이터는 반복적인 작업을 코드 수정 없이 추가할 수 있는 유연한 방법을 제공합니다. 이를 통해 로깅, 권한 관리, 성능 측정 등 여러 기능을 여러 함수에 쉽게 적용할 수 있습니다.

장점

1. 재사용성: 동일한 기능을 여러 함수에 쉽게 적용할 수 있어 코드 재사용이 용이합니다.
2. 가독성: 기능을 분리하여 코드의 핵심 로직과 부가 기능(로깅 등)을 명확히 구분할 수 있습니다.
3. 유연성: 함수의 동작을 동적으로 변경할 수 있어 테스트 및 유지보수에 유리합니다.

단점

1. 디버깅 어려움: 데코레이터가 여러 개 중첩되면 함수의 호출 흐름을 추적하기 어려울 수 있습니다.
2. 복잡성 증가: 과도하게 사용하면 코드가 복잡해지고 가독성이 떨어질 수 있습니다.

데코레이터는 Python의 함수형 프로그래밍을 이해하고 코드의 모듈화와 재사용성을 높이기 위한 강력한 도구이므로, 적절하게 사용하면 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

코드들을 살펴보다가 VO 가 발견됐다. 이것이 무엇인고.. 하니 value object 란다. 알고 있어야 할 것 같다. DAO DTO VO impl ... 아주 모르겠는것들 투성이이다. 디자인패턴을 공부해야겠다고 마음먹은 순간이었다. 자격증 시험 볼 때 있었던 엄청 많은 디자인패턴들이 있다는 사실을 알지만 일단 내 업무의 디자인패턴은 알아야겠다. 어차피 감동없는 배움은 금방 잊혀지기 때문..

1. VO( Value Obejct ) 는 무엇일까

VO 의 그 사전적인 의미는 아래와 같다. 

VO(Value Object)는  객체지향 프로그래밍에서 데이터의 일관성과 코드의 가독성을 높이기 위해 사용되는 중요한 개념입니다. VO는 개별적으로 식별될 필요 없이, 그 내부 값만으로 정의 되는 객체입니다. 즉, 두 VO 객체가 같은 값을 가지면 동일한 것으로 취급됩니다. 이러한 특성 덕분에 VO는 도메인 모델링이나 데이터 전달 객체로 널리 사용됩니다.

도메인모델링은 뭐고 데이터 전달 객체는 뭘까. 이건 다음에 알아보도록 하고, 알아야 할 것은 

1. VO가 데이터의 일관성과 코드의 가독성을 높인다.

2. VO는 개별적으로 식별 될 필요 없이, 그 내부 값만으로 정의 되는 객체이다.

이 두개 인것 같다. 개별적으로 식별 될 필요 없이 같은 값을 가지면 동일한 것으로 취급되는데 이것이 어떻게 (1) 코드의 가독성을 높이는지는 사실 잘 와닿지 않는다. 

(2) 의 정의가 내부 값이 같다고 같은 것으로 취급된다. 라는 설명에서 마치지만, 사실 여기에는 개별적으로 식별 될 필요 없다. 가 더 중요하다. 예를들어 직육면체를 그리기 위해

int sidelength_1

int sidelength_2

int sidelength_3

int sidelength_4

int sidelength_5

int sidelength_6 

처럼 primitive type 으로 하나씩 선언하는 것이 아니라. 그것을 위한 객체를 만들고 그 객체의 값이 같다면 동일한 것으로 여기겠다는 의미이다. 값을 위한 객체인 것이다. 

2. VO( Value Obejct ) 왜 쓰는걸까 ?

VO 가 사용되는 이유는 primitive type 이 어떤 도메인의 객체를 설명하기 부족하기 때문이다.

즉, primitive type 으로 다각형을 만들기 위해서는 직사각형을 위한 primitive type 의 속성이 필요하고, 정오각형의 primitive type 속성이 필요하게 될 것 이다. 다각형을 만들기 위해서 매번 변수를 만들어 줄 것인가 ? 우리는 객체를 알고 있기 때문에 그럴필요가 없다.

이런 간단한 사례처럼 VO 가 primitive type 보다 잘 쓰인다는 즉 필요하다는 것을 살펴보자.

2.1 ) primitive type 을 객체가 제대로 활용하지 않는다. 

public class Ladder {

    private final int width;
    private final int height;

    public void Ladder(int width, int height) {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
}

이때 Ladder 생성자 인수는 int 를 사용하지만, 진짜 Ladder 객체가 width 와 heigth 를 잘 사용했을까 ? 

아니다. 그 이유는 자료형의 속성을 제대로 고려하지 않은것이기 때문이다. 단적으로

1. 사다리의 높이가 더해지는 기능이 필요한가 ?
2. 사다리의 높이를 곱하거나 나누는 것이 가능한가?
3. 사다리의 높이가 음수가 되는것이 가능한가?

의 질문에서 "예"는 없다. integer 는 위의 연산이 가능한 자료형인데 왜 integer 를 활용해야 할까 ? 이 점이 객체가 primitive 를 제대로 활용하지 않는다는 것이다. 

이렇게 별 생각없이 도메인의 속성을 나타내기 위해서 primitive type 을 쓰는 관습을 primitive obsession이라고 한다. 

[참조] https://ksh-coding.tistory.com/83

2.2 ) 한 곳이 아니라 여러곳에서 사용될 때 중복 코드가 발생한다. 

너비와 높이를 가지는 것이 사다리 뿐 아니라 직사각형 도형도 가질 수 있다. 이때 사다리와 직사각형은 너비와 높이에 대한 유효성을 검사한 후에 생성되어야 한다. 그렇기 때문에 직사각형과 사다리 처럼 넓이와 높이의 속성을 가지는 모든 객체에 중복되는 코드가 발생 할 것이다. 

그래서 높이와 너비가 제대로 사용되어 헤메지 않도록  설계를 해야 할 것이다. 

2.3 )  한 곳이 아니라 여러 곳에서 사용될 때 불변을 한 번에 보장할 수 없다. 

2-2 와 마찬가지로 너비와 높이를 가지는 것이 사다리 뿐 아니라 다른 도형의 객체도 가질 수 있는데, 이 때문에 내가 마지막으로 접근했던 객체의 너비가 직사각형인지 사다리꼴인지 보증할 수 있나? 없다. 이것을 위해서는 각 객체 선언 단계에서 final 이 붙었는지 확인해야한다 그마저도 없으면 내가 어떤 너비에 접근했는지 알 수 없게 된다.  따라서 VO 를 통해 이 문제점들을 적절한 설계로 해결하려는 것이다. 

✅ VO 가 진짜로 사용되는 이유 

1. primitive 타입의 기능들을 '값'이 다 사용하지 않는다.
2. '값'이 여러 곳에서 사용되면 정보가 모두 여러 곳에 퍼져 있기 때문에, 유효성 검사나 불변 체크 등을 해당 '값'이 있는 모든 객체에서 진행해야한다.

3.  VO( Value Obejct ) 생성 제약조건/특징

1. 불변성 (Immutability)

VO는 일반적으로 불변성을 가지며, 한 번 생성된 후 그 값이 변경되지 않는다. 불변성을 통해 데이터의 일관성을 보장하고, 데이터가 예기치 않게 변경되는 문제를 방지할 수 있다.예를 들어, Money라는 VO 객체가 있을 때, amount와 currency라는 값이 초기화된 이후에는 변경되지 않는것이ㅏㄷ.

2. 동등성_값으로비교된 (Equality by Value)

VO는 동일한 값을 가지는 경우 동일한 객체로 간주됩니다. 이로 인해 VO는 메모리 주소가 아니라 객체가 가진 값에 따라 동일성을 판단하게 됩니다. 예를 들어, 두 Address 객체가 street, city, state, postalCode가 모두 같다면 동일한 객체로 인식됩니다.

3. 자가 유효성 검사 (Self -Validation)

primitive type 을 사용 했을 때 사용 할 모든 곳에서 유효성 검사를 해야한다는 문제점이 있었다. VO 를 사용한다면 격리된 객체 안에서 유효성을 검사하여 사용 할 수 있다. 

4.  VO( Value Obejct ) 사용 예시

앞서 너비와 높이의 사다리로 VO 를 설명했는데, primitive type 이 아닌 VO 특성을 지켜서 만들어보면 아래와 같다. 

public class ShapeProperty {
		
    // 불변성 (Immutable)
    private final int width;
    private final int height;

    public Shape(final int width, final int height) {
        // 자가 유효성 검사 (Self-Validation)
        validateWidth(width);
        validateHeight(height);
        
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    // 동등성 (Equality)
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        ShapeProperty that = (ShapeProperty) o;
        return width == that.width && height == that.height;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(width, height);
    }
}

VO 를 통해서 width 와 height 를 사용 할 수도 있는 객체에는 ShapeProperty 객체를 사용해 그 값을 보장하는 것이다. 아래는 VO 를 활용해 사다리를 선언한 것이다. 

// 원시 타입 사용
public class Ladder {
		
    private final int width;
    private final int height;

    public void Ladder(int width, int height) {
    	validateWidth(width);
        validateHeight(height);
        
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
}

// VO로 변경
public class Ladder {
		
    private final ShapeProperty shapeProperty;

    public void Ladder(final ShapeProperty shapeProperty) {
        this.shapeProperty = shapeProperty;
    }
}

끝.