타입과 추상화

추상화

추상화란 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법.

추상화는 두 차원에서 이뤄진다.

• 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것
• 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것

추상화 하는 이유
추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이다.
객체지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.
명확한 경계를 가지고 서로 구별할 수 있는 사람이나 사물을 객체지향 패러다임에선 객체라고 한다.
객체지향 패러다임에서 수많은 객체들을 개별적인 단위로 취급하기에는 인간의 능력은 한없이 부족하다.
따라서 본능적으로 공통적인 특성을 기준으로 객체를 여러 그룹으로 묶어 동시에 다뤄야 하는 가짓수를 줄임으로써 상황을 단순화하려고 노력한다.

개념

개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구이다.
공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념이라고 한다.

개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류할 수 있다.
객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다.
개념 그룹의 일원이 될 때 객체를 그 개념의 인스턴스라고 하다.

개념은 특정한 객체가 어떤 그룹에 속할 것인지를 결정한다.
어떤 객체에 어떤 개념이 적용됐다고 할 때는 그 개념이 부가하는 의미를 만족시킴으로써 다른 객체와 함께 해당 개념의 일원이 됐다는 것을 의미한다.

• 객체의 세 가지 관점

  • 심볼 : 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
  • 내연 : 개념의 정의를 나타내며 내연을 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
  • 외연 : 개념에 속하는 모든 객체의 집합

• 분류
  분류란 특정한 객체를 특정한 개념의 객체 집합에 포함시키거나 포함시키지 않는 작업을 의미한다.
  객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정한다.
  객체를 적절한 개념에 따라 분류하지 못한 애플리케이션은 유지보수가 어렵고 변화에 쉽게 대처하지 못한다.
  적절한 개념에 따라 분류한 애플리케이션은 유지보수가 용이하고 변경에 유연하게 대처할 수 있다.

타입

타입은 개념이다.
타입의 정의는 개념의 정의와 완전히 동일하다.
타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀이다.
타입은 개념과 마찬가지로 심볼 내연 외연을 이용해 서술 할 수 있으며 타입에 속하는 객체 역시 타입의 인스턴스라고 한다.

타입의 목적은 메모리 안의 모든 데이터가 비트열로 보임으로써 야기되는 혼란을 방지하는 것이다.
타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다.

데이터가 어떤 타입에 속하는 지를 결정하는 것은 데이터에 적용할 수 있는 작업이다.
데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터 타입을 결정한다는 점이다.

타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
타입의 표현 방식을 몰라도 데이터를 사용하는데 지장이 없다.
데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는데 사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터다.
데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정한다.

• 객체와 데이터
  객체지향 프로그램을 작성할때 우리는 객체를 일종의 데이터처럼 사용한다.
  객체를 타입에 따라 분류하고 이름을 붙이는 것은 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다.

객체는 행위에 따라 변할 수 있는 상태를 가지고 있다.
모든 객체의 상태를 모으면 애플리케이션 전체 데이터를 표현할 수 있게 된다.

• 객체와 행동
  상태는 행동의 결과로 초래된 부수효과를 쉽게 표현하기 위해 도입한 추상적인 개념일 뿐이다.
  객체를 창조할때 고려해야 하는 것은 객체가 이웃하는 객체와 협력하기 위해 어떤 행동을 해야 할지를 결정하는 것이다.
  객체가 협력을 위해 어떤 행동(책임)을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심이다.

• 행동이 우선이다
  객체가 데이터인 것은 아니다.
  객체에서 중요한 것은 객체의 행동이다.
  객체가 어떤 행동을 하느냐에 따라 객체의 타입이 결정된다.
  객체의 행동을 가장 효과적으로 수행할 수만 있다면 객체 내부의 상태를 어떤 방식으로 표현하더라도 무방하다.

• 객체를 분류 기준
  객체를 분류하는 기준은 행동이다.
  객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.
  객체의 타입은 객체의 내부 표현과는 아무런 상관이 없다.
  내부 표현 방식이 다르더라도 동일하게 행동한다면 그 객체들은 동일한 타입에 속한다.
  동일한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속한다고 말할 수 있다.
  객체가 다른 객체와 동일한 데이터를 가지고 있더라도 다른 행동을 한다면 그객체들은 서로 다른 타입으로 분류해야한다.
  결론적으로 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다.
  어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는데 아무런 영향도 미치지 못한다.
  같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다.
  여기서 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며 동일한 책임이란 동일한 메세지 수신을 의미한다.
  동일한 타입에 속한 객체는 내부 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메세지를 수신하고 이를 처리할 수 있다.
  다만 내부 표현 방식이 다르기 때문에 동일한 메세지를 처리하는 방식은 서로 다를 수밖에 없다.
  이것은 다형성에 의미를 부여한다.

다형성

다형성이란 동일한 요청에 따라 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻한다.
동일한 메세지를 서로 다른 방식으로 처리하기 위해서는 객체들은 동일한 메세지를 수신할 수 있어야 하기 때문에 결과적으로 동일한 타입에 속한다.
데이터 내부 표현 방식과 무관하게 행동만이 고려 대상이라는 사실은 외부에 데이터를 감춰야 한다는 것을 의미한다.
객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감춰야 한다.
이 원칙을 흔히 캡슐화라고 한다.
공용 인터페이스 뒤로 데이터를 캡슐화하라는 격언은 객체를 행동에 따라 분류하기 위해 지켜야 하는 기본원칙이다.
데이터가 캡슐의 벽을 뚫고 객체의 인터페이스를 오염시키는 순간 객체의 분류 체계는 위험에 노출되고 유연하지 못한 설계를 낳는다.

행동에 따라 객체를 분류하기 위해서는 객체가 내부적으로 관리해야 하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공해야 하는 행동을 먼저 생각해야 한다.
객체가 외부에 제공해야 하는 책임을 먼저 결정하고 그 책임을 수행하는 데 적합한 데이터를 나중에 결정한 후 데이터를 책임을 수행하는데 필요한 외부 인터페이스 뒤로 캡슐화 해야한다.

• 일반화 특수화 관계
  타입과 타입 사이에는 일반화/특수화 관계가 존재할 수 있다.
  일반적이라는 말은 더 포괄적이라는 의미를 내포한다.

일반화와 특수화는 동시에 일어난다.
객체지향에서 일반화/특수화를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이다.
두 타입 간에 일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야 하고 반대로 한 타입은 더 일반적으로 행동해야 한다.

일반화는 추상화를 위한 도구다.
일반화를 통해 차이점을 배제하고 공통점만을 강조함으로써 공통 타입으로 분류할 수 있다.

객체의 일반화/특수화 관계에 있어서도 중요한 것은 객체 내부에 보관하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동이다.

• 일반적인 타입 vs 특수한 타입
  일반적인 타입이란 특수한 타입이 가진 모든 행동들 중에서 일부 행동만을 가지는 타입을 가리킨다.

특수한 타입이란 일반적인 타입이 가진 모든 행동을 포함하지만 거기에 더해 자신만의 행동을 추가하는 타입을 가리킨다. 따라서 특수한 타입은 일반적인 타입보다 더 많은 수의 행동을 가진다.

• 슈퍼타입과 서브타입
  일반화/특수화 관계는 좀 더 일반적인 한 타입과 좀 더 특수한 한 타입 간의 관계다.
  이때 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입이라 하고 좀 더 특수한 타입을 서브타입이라고 한다.
  슈퍼타입과 서브타입에서 중요한 것은 두 타입 간의 관계가 행동에 의해 결정된다는 점이다.
  어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족시켜야 한다.
  서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.
  즉 서브타입은 슈퍼타입의 행위에 추가적으로 특수한 자신만의 행동을 추가하는 것이므로 슈퍼타입의 행동은 서브타입에게 자동적으로 상속된다.

• 타입의 목적
  타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기 어렵기 때문이다.
  타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 상태를 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.

• 타입은 추상화다
  타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있다.
  타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법인 것이다.

• 동적 모델과 정적 모델
  객체를 생각할때 두가지 모델을 동시에 고려한다

객체가 특정 시점에 어떤 상태를 가지느냐 이를 객체의 스냅샷이라고 한다.
스냅샷처럼 실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는 지를 포착하는 것을 동적 모델이라고 한다.

타입 모델은 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 행동을 시간에 독립적이라고 표현하는 것이다.
이 모델은 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하기 때문에 정적 모델이라고 한다.

객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입의 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 한다.

• 클래스
  타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다.
  클래스와 타입은 동일한 것이 아니다.
  타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다.
  반면 클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나일 뿐이다.
  클래스는 타입의 구현 외에도 코드를 재사용하는 용도로 사용되기 떄문에 클래스와 타입을 동일시 하는 것은 수많은 오해와 혼란을 불러일으키곤 한다.
  객체를 분류하는 기준은 타입이며 타입을 나누는 기준은 객체의 행동이다.