MVC 패턴에서 프로그래머가 가장 많이 작성하는 코드는 크게 두 가지인데, 하나는 모델 데이터에서 발생한 변경을 뷰에 반영하는 것이고, 다른 하나는 뷰에서 사용자의 조작에 의해서 변경된 값을 모델 데이터에 반영하는 것이다. 사실 이것이 MVC에서 컨트롤러가 수행하는 일이다. GUI프로그램을 작성할 때 가장 많이 하게되는 이러한 작업을 조금 더 간단하게 (가급적이면 코드를 작성하지 않고) 구현하는 방법이 있으면 제법 편하지 않을까? 이럴 때 사용하는 코코아 바인딩은 Cocoa에서 macOS에서 데이터 모델과 뷰 사이의 양방향 연결을 만드는 일종의 ‘마법’이다. 예를 들어 아래 그림과 같은 간단한 앱을 생각해보자.

코코아 바인딩 샘플 앱

이 앱은 매우 간단한 구조를 가지고 있다. 뷰에는 숫자를 표시하는 레이블하나와 슬라이더가 하나있다. 이 앱이 하는 일은 사용자가 슬라이더를 좌우로 옮길 때마다, 슬라이더의 값이 레이블에 숫자로 반영되는 것이다. 이를 위해서는 뷰 컨트롤러에 대해서 다음의 프로퍼티와 액션이 정의되고, 그에 대한 코드가 구현되면 된다.

1. 뷰 컨트롤러는 숫자값 하나를 저장할 NSNumber타입의 프로퍼티를 하나 가지고 있다. (꼭 NSNumber가 아니어도 된다. 그냥 float이나 double 타입의 값이기만 해도 된다.)
2. 뷰 컨트롤러는 텍스트레이블에 대한 아웃렛 연결을 가지게 된다. (이 아웃렛을 통해서 레이블을 참조하고 그 값을 변경할 수 있다.)
3. 슬라이더는 사용자가 옮길 때마다 뷰 컨트롤러에게 액션 메시지를 보내게 된다. 이 메소드에서는 슬라이더의 값을 받아서 레이블의 값을 세팅하는 코드를 작성해주어야 할 것이다.

코코아 바인딩은 특정한 프로퍼티에 대해서 UI 컨트롤과의 양방향 연결을 구성하는 테크닉이다. 기본적으로 뷰 내의 컨트롤과 뷰 컨트롤러 사이의 연결을 만들 수 있지만, 반드시 뷰와 뷰 컨트롤러 사이의 관계일 필요는 없다. 샘플 프로젝트는 추가적인 클래스 없이 앱 델리게이트를 이용하기로 한다. 기본 macOS용 앱을 위한 프로젝트를 시작하고, 앱 델리게이트 파일을 다음과 같이 하나의 프로퍼티를 추가한다. (그외에 다른 아웃렛이나 액션을 선언하지 않아도 된다.)

Put Together

MainMenu.xib 파일을 열어서 메인 윈도우에 레이블 하나와 슬라이더 하나를 아래와 같이 배치한다. 참고로 슬라이더를 추가한 후에는 속성 인스펙터에서 Continuous에 체크한다. 슬라이더는 기본적으로 움직였다가 마우스를 릴리즈하는 시점에 타깃에게 액션 메시지를 보내는데, Continuous가 체크되면 슬라이더 노브를 움직이는 동안에 계속적으로 메시지가 전달된다. (즉 움직이는 중에 숫자값이 계속 바뀌는 것을 볼 수 있다.)

그리고 숫자값 프로퍼티 v에 대해 초기값을 설정해보자. 왼쪽 객체 목록에서 앱 델리게이트를 선택하고, 속성 인스펙터에서 User Defined Runtime Attributes 아래에 있는 + 버튼을 클릭한다. 키 패스에는 v를 입력하고 타입은 Number, 값은 50으로 입력한다.

참고로, nib 파일은 뷰, 컨트롤, 컨트롤러등의 여러 객체들이 어떠한 프로퍼티값을 가지고 있는 상태 그대로를 직렬화한 파일이다. 따라서 인터페이스 빌더에서 정의하는 크기와 위치(곧, 뷰의 frame 속성이다.)라던지 색상 및 컨트롤의 유형 등의 정보는 객체의 인스턴스를 만들어서 코드상에서 설정해야 하는 번거로움을 덜어주는 역할이라고 보면 된다.

이번에는 바인딩을 연결하자. 먼저 텍스트 레이블을 선택한다. 참고로 이 레이블에 대해서는 앱 델리게이트에서 어떤 아웃렛 연결이나 액션메시지 연결은 없었다는 점을 상기하자. 우측 인스펙터의 7번째 탭이 바인딩 탭이다. Value 라고 되어 있는 부분을 보면 몇 가지 값 속성이 있는데, 그 중 value 를 찾아서 세부 항목을 열어본다. 그러면 팝업박스를 통해서 어떤 객체에 연결할 것인지를 고를 수 있다.¹ 여기서 앱 델리게이트를 선택한다.

다음은 모델키패스(model keypath)를 입력해야 한다. 연결하고자 하는 숫자값은 앱델리게이트 내의 v 라는 이름을 가진 NSNumber이다. 이 키패스는 바인딩되는 객체를 기준으로, self.v 라고 입력한다. (self.을 생략하고 v만 입력해도 된다.)

다음은 슬라이더를 선택해서 똑같이, Bind to 는 Delegate로, 키 패스는 self.v 로 입력해준다.

앱 델리게이트의 프로퍼티와 텍스트레이블, 슬라이더를 바인딩으로 연결 완료했다. 재차 강조하지만 여기에는 프로퍼티 정의 외에는 어떠한 코드도 작성되지 않았다. 하지만 이것으로 앱은 완성이다.

이제 앱을 빌드하고 실행해보자. 화면에 나타나는 앱 윈도에서 슬라이더를 좌우로 움직여보자. 슬라이더를 움직이면 레이블의 숫자값이 쫘르르르 변하는 것을 볼 수 있다.

어떤 원리로 동작하나

코코아 바인딩은 과연 어떤 마법이길래, 이러한 뷰와 데이터 모델 간의 양방향 바인딩이 코드 한 줄 없이 자동으로 이루어질 수 있을까? 이는 기본적인 코코아의 기본 패턴/기능 몇 가지를 멋지게 조합한 결과물이다.

• 컨트롤의 특정한 프로퍼티와 컨트롤러 내의 모델 프로퍼티는 그 이름을 기준으로 연결된다.
• 컨트롤이 조작되면 바인딩이 연결된 객체와 키패스를 이용해서 해당 값을 업데이트한다.
• 반대로 컨트롤러 내의 어떤 값이 변경되면 그 값과 연결된 컨트롤들이 통지를 받고 값을 업데이트한다.

먼저 샘플 프로젝트에서 사용된 예를 살펴보자. 여기에는 NSLabel과 NSSlider 가 각각 하나씩 사용되었는데, 이들은 모두 NSControl의 자식 클래스들이다. 이쯤에서 NSControl에 대해서 간략히 살펴보자

NSControl

NSControl은 화면상에 표시되는 여러 컨트롤 디바이스를 표현하는 클래스이다. 표면적으로는 셀 이라는 것을 이용해서 시각적으로 표현되는데, 여기서는 그게 중요한 게 아니고 컨트롤은 어떤 값을 조정/조작하는데 사용되는 클래스라는 점이다. 실질적으로는 아무런 값을 가지지 않는 컨트롤(버튼 등)도 있고, 텍스트를 표현하는 레이블이나, 텍스트를 편집할 수도 있는 텍스트 필드, 슬라이더 등등 화면상에 표현되는 표준 UI 컴포넌트들은 모두 NSControl이라고 볼 수 있다.

NSControl은 어떤 값을 조작하는 UI 단위이다. 이 값은 기본적으로 objectValue 라고 하는 id 타입 객체이며, 하나의 컨트롤은 그 포맷에 따라 doubleValue, intValue, stringValue  등의 여러 타입의 프로퍼티를 가지고 있다. 하지만 이들은 모두 컨트롤 내부에서 추상클래스와 포매터를 기반으로 하나의 값의 다른 측면을 바라보는 것이다.  따라서 여러 프로퍼티에 혼란스러워하지 않고 컨트롤러 1개는 값 1개를 조작한다고 생각하면 된다.

NSControl은 코코아의 디자인패턴 중 target-action이 적용되는 전형적인 클래스이다. 타깃-액션은 컨트롤에 어떤 타깃이 주어지면, 사용자가 자신을 조작할 때 미리 정해진 타깃으로 액션 메시지를 전송하게 된다. 우리가 보통 인터페이스 빌더에서 컨트롤러 객체로 액션 메시지를 연결하는 행위는 해당 컨트롤이 트리거링되는 조작을 받았을 때, 어떤 컨트롤러에게 어떤 메시지를 보내야 하는지를 알려주는 것이라 해석할 수 있다.

키밸류 코딩

컨트롤이 조작되었을 때, 컨트롤을 타깃에게 어떠한 액션 메시지를 보내게 된다. 이 때 보통은 타깃이 뷰 컨트롤러이고, 코드상에서는 NSViewController 등의 클래스를 서브 클래싱하면서 IBAction 메소드를 정의하여 인터페이스 빌더에서 컨트롤과 뷰 컨트롤러간에 action 연결을 만들게 된다.

바인딩에서 액션은 임의의 커스텀 메소드를 사용하지 않았다. 대신에 이 액션은 하고자 하는 일이 명확하다. 바인딩하는 대상의 특정한 프로퍼티 키패스를 컨트롤러의 값으로 세팅하는 것이다. 우리는 샘플 프로젝트에서 AppDelegate에 v 라는 이름의 프로퍼티를 만들었다. AppDelegate는 NSObject의 서브 클래스이므로, 키밸류 코딩 컨벤션을 따른다.(이는 NSKeyValueCoding이라는 비정규 프로토콜에서 정의된다.) 따라서 바인딩되는 객체와 키 패스를 알고 있다면, 슬라이더는 그 자신이 조작되는 시점에 타깃에게 "self.v"라는 키패스의 값을 세팅하라는 메시지를 보낼 것이다.

[self.target setValue:self.objectValue forKeyPath:@"self.v"];
 ^^^^^^^^^^^ 1                                    ^^^^^^^^^^ 2

1. 타깃은 바인딩될 객체로 설정된다.
2. self.v는 모델 키패스로 설정됐다.

이를 통해서 슬라이더를 움직이면 AppDelegate의 프로퍼티 v는 슬라이더의 값이 된다. 그러면 이 값이 변경되었을 때, 레이블은 어떻게 업데이트 되는 것일까?

키밸류 옵저빙

프로퍼티의 구조를 이해하고 있다면, 어떤 프로퍼티 값이 변경되었을 때 특정한 동작을 취하게 하는 것을 구현하는 방법에 대해서 감을 잡을 것이다. 보통은 setter 메소드를 정의하는 것이다. 샘플 프로젝트의 v 는 copy, nonatomic 시멘틱으로 정의되어 있다. 따라서 컴파일러는 다음과 같이 메소드를 합성해 낼 것이다.

- (void)setV:(NSNumber *)v
{
  NSNumber* newV = [v copy];
  __v = newV;
}

만약, 이 시점에 레이블의 텍스트를 변경하고 싶다면 다음과 같이 코드를 한 줄 추가해주면 된다.

- (void)setV:(NSNumber *)v
{
  NSNumber* newV = [v copy];
  __v = newV;
  [self.vLabel setObjectValue: self.v];
}

문제는 이렇게하려면 앱 델리게이트가 해당 레이블에 대한 참조를 가져야한다는 것이다. 그런데 우리는 샘플 프로젝트에서 어떠한 아웃렛도 선언하거나 연결한 적이 없다. 그러면 어떻게 레이블은 그 값을 자동으로 변경할 수 있을까? 그 비밀은 키-밸류 옵저빙이다. 키 밸류 옵저빙은 어떤 객체가 다른 객체의 키패스에 대한 값이 변경될 때, 그것에 대한 통지를 받게 되는 매커니즘이다. 이와 관련된 내부적인 처리는 모두 런타임에서 수행되며, 우리는 그저 그 키패스에 해당하는 프로퍼티가 키밸류 코딩 규칙을 따르도록 정의하면 되는 것이다.²

바인딩을 세팅하게 되면, 앞서 살펴본바와 같이 타깃-액션 메시지를 보내는 기능을 동적으로 생성하는 동시에, UI컨트롤은 모델 키패스에 대하여 자신을 옵저버로 등록한다. 그리고 해당 프로퍼티가 변경되면, 그 프로퍼티의 값을 자신의 objectValue로 설정한다.

대략 다음과 같은식의 코드들이 자동으로 붙게 된다. 여기서 대상 객체를 target으로 했지만, 실제로 하나의 컨트롤은 여러 개의 모델과 바인딩될 수 있으므로 별도의 객체 식별자를 사용할 것으로 보인다.

...
// 아마도 awakeFromNib 쯤에...
[self.taget addObserver:self
            forKeyPath:@"self.v"
            options:NSKeyValueObservingNew
            context:NULL];
...

// 그리고 바인딩된 모델 키패스의 변경을 감지하도록
- (void)observeValueForKeyPath:(NSString*)keypath 
        ofObject:(id)object 
        change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey, id>*)change
        context:(void*)context
{
   if([keypath isEqualToString:@"self.v") {
     // 변경된 값을 자신의 값으로 치환한다.
     (id)newVaue = [change objectForKey:NSKeyValueChangeNewKey];
     self.objectValue = newValue;
   } else {
     [super observeValueForKeyPath:keypath
            ofObject:object
            change:change
            context:context];
  }
}


// 해제되기 직전에는 옵저버 등록을 해제해야 함
- (void)dealloc
{
  [self.target removeObserverForKeyPath:@"self.v"];
}

슬라이더와 레이블 모두가 이런 식으로 특정한 모델 데이터에 바인딩 되어 있다. 샘플 프로젝트에서는 슬라이더를 통해서만 모델 값을 변경할 수 있었지만, + , – 버튼을 이용해서 값을 조정한다던가, 레이블 대신에 텍스트 필드를 사용해서 값을 입력받을 수 있게한다면 이 모든 관계들이 실시간으로 영향을 받으면서 변경되는 것이다.

Swift와 코코아 바인딩

키밸류코딩과 키밸류옵저빙은 모두 Objective-C 런타임에 전적으로 의존하는 매커니즘이다. 그러면 Swift로 작성하는 코코아 앱에서는 코코아바인딩을 사용할 수 없을까? 당연히 사용할 수 있다. 대신에 몇가지 조건이 있다.

1. 모델 키패스를 포함하는 객체의 클래스는 NSObject의 서브 클래스여야 하며
2. Objective-C런타임에서 식별할 수 있게 @objc 접두어를 써서 정의해야 한다.
3. 모델 키패스가 되려는 프로퍼티 역시 @objc 접두어를 써야 한다.
4. 동시에 접근자 메소드를 동적으로 생성해내기 위해서 dynamic 키워드도 써야 한다.

따라서 샘플 프로젝트의 앱 델리게이트는 Swift로 작성됐다면 다음과 같은 모양이어야 할 것이다.

@objc
class AppDelegate: NSObject, NSApplicationDelegate
{
  @IBOutlet weak var window: NSWindow!
  @objc dynamic var v: float = 50.0;
}

그외에…

1. 코코아 바인딩은 인터페이스 빌더에서 설정하는 것이 간편하다. 하지만 실제로 이 기능은 NSKeyValueBindingCreation이라는 비정규 프로토콜에 정의된 메소드를 호출하는 것으로 축약된다.
2. 샘플 앱 프로젝트는 여기에서 다운받을 수 있다.(Swift 버전은 여기)

참고자료

• 코코아 바인딩 소개
• 코코아 바인딩이 작동하는 방식
• 키밸류 코딩
• 키밸류 옵저빙