📌[객체지향의 사실과 오해] Chapter2. 이상한 나라의 객체

객체지향과 인지 능력

인간은 본능적으로 세상을 독립적이고 식별 가능한 객체의 집합으로 바라본다.
심지어 추상적인 것도 객체로 인식할 수 있게끔 한다. 예를들어 계좌 이체는 물리적인 실체는 존재하지 않지만 하나의 단위로 인지할 수 있는 개념적인 객체의 일종이다.

즉, 객체란 인간이 분명하게 인지하고 구별할 수 있는 물리적인 또는 개념적인 경계를 지닌 어떤 것이다.
그래서 쉽게 객체지향 패러다임을 이해할 수 있을거라 기대하지만 현실 세계와의 유사성은 여기까지다. 현실 세계의 전등은 사람 없이 스스로 불을 밝힐 수 없지만 소프트웨어 세상에서는 가능하다.

객체, 그리고 이상한 나라

이상한 나라의 앨리스

앨리스는 토끼를 따라 작은 문으로 들어가고 싶지만 몸이 커서 들어갈 수 없다. 음료, 케이크, 버섯등을 먹으며 작은 문으로 들어갈 수 있도록 노력한다.

앨리스 객체

키의 변화에 초점을 맞추고 있다. 앨리스는 문을 통과하기에 적당한 상태로 자신의 키를 계속해서 변화시킨다. 즉 특정 시점의 앨리스의 상태란 특정 시점에서의 앨리스의 키를 의미한다.

앨리스는 음식을 먹으며 키를 변화시킨다. 이는 행동이다. 앨리스가 하는 행동에 따라 앨리스의 상태가 변하게 된다.

앨리스의 상태를 결정하는 것은 행동이지만 행동의 결과를 결정하는 것은 상태다. 음식을 먹기전 앨리스의 키가 얼마였느냐에 따라 음식을 먹은 후 앨리스의 키를 결정한다. 따라서 앨리스가 한 행동의 결과는 앨리스의 상태에 의존적이다.

문을 통과한다는 행동의 결과는 앨리스의 위치라는 상태를 이용해 쉽게 설명할 수 있다. 문을 통과하는데 성공했다면 정원이 바뀔것이고 아니라면 원래 있던 위치에 있을 것이다.

어떤 행도의 성공 여부는 이전의 어떤 행동들이 발생했는지에 영향을 받는다는 사실을 눈여겨보자.

앨리스의 상태가 변경되더라도 앨리스는 상태 변경과 무관하게 유일한 존재로 식별 가능하다.

이를 바탕으로 앨리스의 특징을 요약해보자.

• 앨리스는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.

• 앨리스의 상태를 변경시키는 것은 앨리스의 행동이다.

  • 행동 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
  • 행동의 순서가 결과에 영향을 미친다.

• 앨리스는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

앨리스랑 객체지향이랑 무슨 연관이 있을까?

객체, 그리고 소프트웨어 나라

객체의 다양한 특성을 효과적으로 설명하기 위해서는 객체를 상태, 행동, 식별자를 지닌 실체로 보는 것이 가장 효과적이다.

이 책에서 객체를 다음과 같이 정의한다.

객체란 식별 가능한 개체 또는 사물이다. 객체는 자동차처럼 만질 수 있는 구체적인 사물일 수도 있고, 시간처럼 추상적인 개념일 수도 있다. 객체는 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태를 가진다. 소프트웨어 안에서 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구현된다.

상태

왜 상태가 필요한가

객체가 주변 환경과의 상호작용에 어떻게 반응하는가는 그 시점까지 객체에 어떤 일이 발생했느냐에 좌우된다. 일상생활 예시로는 자판기에 돈을 넣지 않으면 음료수를 뽑을 수 없다. 티비를 켜지 않으면 채널을 변경할 수 없다.
-> 행동의 결과는 과거에 어떤 행동들이 일어났었느냐에 의존한다는 것이다.

객체 행동의 결과는 이전 행동들을 모두 알아야만 예측가능하다. 예를 들어 비행기에 탑승하기 전에 과거 발생한 모든 행동 이력을 통해 현재 발생한 행동의 결과를 판단하는 것은 효율적이지 못하다.

따라서 인간은 상태라는 개념을 고안했다. 항공권 여부 상태만 보고 예측할 수 있기 때문이다. 상태를 이용하면 과거의 모든 행동 이력을 설명하지 않고도 결과를 쉽게 예측할 수 있다.

상태를 이용하면 과거에 얽매이지 않고 현재를 기반으로 객체의 행동 방식을 이해할 수 있다. 상태는 근본적으로 세상의 복잡성을 완화하고 인지 과부하를 줄일 수 있는 중요한 개념이다.

상태와 프로퍼티

앨리스, 음식, 토끼 모두 객체다. 그러나 세상의 모든 것이 객체는 아니다. '키', '위치' 분명하게 인식할 수 있지만 객체는 아니다. 숫자, 문자열, 양, 속도, 시간 등 단순한 값들은 객체가 아니다. 이는 객체의 상태를 표현하기 위해 사용된다.

때로는 단순한 값이 아니라 객체를 이용해 다른 객체의 상태를 표현해야 할 때가 있다.
앨리스가 음료를 들고 있다면 상태를 어떻게 표현해야 할까? 상태 일부를 음료라는 개체를 이용해 표현해야 한다.

결론적으로 모든 객체의 상태는 단순한 값과 객체의 조합으로 표현할 수 있다. 이때 객체의 상태를 구성하는 모든 특징을 통틀어 객체의 프로퍼티(property)라고 한다.
프로퍼티는 '정적'이며, 프로퍼티 값은 변경되기 때문에 '동적'이다.

그림을 보면 선이 존재하는데 이를 링크라고 한다. 링크를 통해 객체끼리 메시지를 주고 받을 수 있다. 만약 링크가 없다면 어떻게 될까? 앨리스는 음료에 관해 알지 못하는 상태가 되었으며 협력이 불가한 상태가 된다. (음료수를 버린 것임!)

링크로 이어진 객체를 제외한 단순 값을 속성이라고 한다. 따라서 프로퍼티는 단순한 값인 속성과 다른 객체를 가리키는 링크라는 두 가지 종류의 조합으로 표현할 수 있다.

이 책에서 객체의 상태를 다음과 같이 정의하기로 한다.

상태는 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합으로 객체의 구조적 특징을 표현한다. 객체의 상태는 객체에 존재하는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성된다. 객체의 프로퍼티는 단순한 값과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분할 수 있다.

객체는 자율적인 존재라는 점을 명심하라. 객체지향의 세계에서 객체는 다른 객체의 상태에 직접적으로 접근할 수도, 상태를 변경할 수 도 없다. 자율적인 객체는 스스로 자신의 상태를 책임져야 한다. 외부의 객체가 직접적으로 객체의 상태를 주무를 수 없다면 간접적으로 객체의 상태를 변경하거나 조회할 수 있는 방법이 필요하다.

행동은 다른 객체로 하여금 간접적으로 객체의 상태를 변경하는 것을 가능하게 한다,. 객체지향의 기본 사상은 상태와 상태를 조작하기 위한 행동을 하나의 단위로 묶는 것이라는 점을 기억하자. 객체는 스스로의 행동에 의해서만 상태가 변경되는 것을 보장함으로써 객체의 자율성을 유지한다.

행동

상태와 행동

객체가 취하는 행동은 객체 자신의 상태를 변경시킨다. 객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변견된다는 것은 부수 효과(side effect)를 초래한다는 것을 의미한다.
-> 앨리스의 음료를 먹는 행위는 앨리스의 키를 줄게 만들고 음료의 양이 줄어드는 부수 효과를 야기한다.

상태와 행도 사이에는 다음과 같은 관계가 있음을 알 수 있다.

• 객체의 행동은 상태에 영향을 받는다.
• 객체의 행동은 상태를 변경시킨다.

협력과 행동

어떤 객체도 섬이 아니다. 객체는 다른 객체와 적극적으로 상호작용하며 '협력하는 객체들의 공동체'에 참여하기 위해 노력을 한다.

협력하는 유일한 방법은 메시지를 통해 요청을 보내는 것이며 수신자는 적절한 방법으로 수신한다.

정리하면 객체의 행동으로 인해 발생하는 결과는 두 가지 관점에서 설명할 수 있다.

• 객체 자신의 상태 변경
• 행동 내에서 협력하는 다른 객체에 대한 메시지 전송

이 책에서 행동을 다음과 같이 정의한다.

행동이란 외부의 요청 또는 수신된 메시지에 응답하기 위해 동작하고 반응하는 활동이다. 행동의 결과로 객체는 자신의 상태를 변경하거나 다른 객체에게 메시지를 전달할 수 있다. 객체는 행동을 통해 다른 객체와으이 협력에 참여하므로 행동은 외부에 가시적이어야 한다.

상태 캡슐화

현실 세계라면 음료의 양을 줄이는 주체가 앨리스가 될 것이다. 그러나 객체지향 세계에서는 모든 객체는 자신의 상태를 스스로 관리하는 자율적인 존재다. 앨리스는 자신이 음료를 마셨다는 메시지를 전달 할 뿐 양을 줄이는 것은 음료의 몫이다. 단지 앨리스는 음료의 양이 줄어들 것이라는 것을 믿고 요청을 전달할 뿐이다.

앨리스가 drunken(quantity)라는 메시지를 보내지만 음료 상태 변경에 대해 알 수 없다. 이것이 캡슐화가 의미하는 것이다. 외부에서는 음료의 상태가 바뀌는 것을 알지 못한다.

자율적인 객체는 스스로 판단하고 결정하기 때문에 객체의 자율성이 높아질수록 객체의 지능도 높아진다. 지능이 높아질수록 협력은 유연하고 간결해진다.

결론적으로 상태를 잘 정의된 행동 집합 뒤로 캡슐화하는 것은 객체의 자율성을 높이고 협력을 단순하고 유연하게 만든다. 이것이 상태를 캡슐화하는 이유다.

식별자

객체는 식별 가능한 경계를 가진 모든 사물을 의미한다. 객체가 식별 가능하다는 것은 객체를 서로 구별할 수 있는 특정한 프로퍼티가 객체 안에 존재한다는 것을 의미한다. 이 프로퍼티를 식별자라고 한다. 이를 통해 객체를 구별할 수 있다.
(프로퍼티는 상태를 의미했으며 기본값이 속성과 다른 객체를 포함하는 링크가 존재했다.)

값과 객체의 가장 큰 차이점은 값은 식별자를 가지지 않지만 객체는 식별자를 가진다는 점이다. 시스템 설계할 때 차이점을 구분하고 명시적으로 표현하는 것이 중요하다.

값은 변하지 않는 양을 모델리한다. 흔히 값의 상태는 변하지 않기 때문에 불변 상태를 가진다고 말한다. 불변이기에 값의 상태가 같으면 두 인스턴스는 동일하다고 판단한다. 두 값이 같은지 판단할 수 있는 성질을 동등성이라고 한다.

객체는 시간에 따라 변경되는 상태를 포함하며, 행동을 통해 상태를 변경한다. 따라서 가변 상태를 가진다고 말한다. 객체는 타입이 같더라도 독립적인 객체로 다뤄야 한다.

상태가 다르더라도 식별자가 같다면 같은 객체로 판단 할 수 있으며 이런 성질을 동일성이라고 한다.

식별자란 어떤 객체를 다른 객체와 구분하는 데 사용하는 객체의 프로퍼티다. 값은 식별자를 가지지 않기 때문에 상태를 이용한 동등성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교해야 한다. 객체는 상태가 변경될 수 있기 때문에 식별자를 이용한 동일성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교할 수 있다.

요약

• 객체는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.

• 객체의 상태를 변경시키는 것은 앨리스의 행동이다.

  • 행동 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
  • 행동의 순서가 결과에 영향을 미친다.

• 객체는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

기계로서의 객체

객체 상태를 조회하는 작업을 쿼리(query)라고 하고 객체의 상태를 변경하는 작업을 명령(commend)라고 한다.

기계의 상태와 행동은 버튼 인터페이스로만 접근이 가능하다. 즉 쿼리, 명령버튼으로 조회가 가능하며 내부의 구성에는 관심이 없다.

똑같은 기계가 존재하며 상태도 같다고 하더라도 둘은 다른 객체다. 따라서 각 객체마다 식별자가 존재한다는 것을 알 수 있다.

행동이 상태를 결정한다

상태를 먼저 결정하고 행동을 나중에 결정하는 방법은 설계에 나쁜 영향을 미친다.

1. 상태를 먼저 결정할 경우 캡슐화가 저해된다. 상태에 초점을 맞출 경우 상태가 객체 내부로 깔끔하게 캡슐화되지 못하고 공용 인터페이스에 그대로 노출되버릴 확률이 높아진다.
2. 객체를 협력자가 아닌 고립된 섬으로 만든다. 객체가 필요한 이유는 애플리케이션 문맥 내에서 다른 객체와 협력하기 위해서인데 상태를 먼저 고려하면 문맥에서 벗어난 채 설계를 할 수 있기 때문이다.
3. 객체의 재사용성이 저하된다. 객체의 재사용성은 다양한 협력에 참여할 수 있는 능력에서 나온다. 상태에 초점을 맞춘 객체는 다양한 협력에 참여하기 어렵기 때문에 재사용성이 저하될 수밖에 없다.

객체는 협력하기 위해 존재하며 행동은 협력에 참여하는 유일한 방법이다.

책임-주도 설계(Responsibility-Driven Design, RDD)는 협력이라는 문맥 안에서 객체의 행동을 생각하도록 도움으로써 응집도 높고 재사용 가능한 객체를 만들 수 있게 한다.

반드시 기억하자! 행동이 상태를 결정한다..!

은유와 객체

두 번째 도시건설

객체지향을 현실 세계 객체를 모방 후 소프트웨어 객체로 구현하는 과정이라고 설명한다. 객체지향을 현실 세계의 추상화라고도 하는데, 그 안에는 현실 세계를 모방해서 단순화한다는 의미가 숨어 있다.
추상화란 원하는 특성만 취하고 필요없는 부분을 추려 핵심만 표현하는 행위를 말한다.

안타깝게도 객체지향 세계는 현실 세계의 단순한 모방이 아니다. 소프트웨어 안에 구현된 상품은 계산을 스스로 할 수 있다. 이는 추상화가 아니라 다른 어떤 것임을 의미한다.

의인화

현실 객체와 소프트웨어 객체의 가장 큰 차이점은 수동적 존재와 능동적 존재에서 나타난다.

현실 세계 카드는 혼자 아무것도 할 수 없지만 소프트웨어 세상으로 오면 어떤 일이라도 할 수 있는 전지전능한 존재가 된다.

현실의 객체보다 더 많은 일을 할 수 있는 소프트웨어 객체의 특징을 의인화라고 부른다.

소프트웨어는 현실 세계를 조금 참조할 뿐 궁극적인 목적은 현실과 다른 새로운 세계를 창조하는 것이다.

은유

현실 세계와 객체지향 세계 사이의 관계를 좀 더 정확하게 설명할 수 있는 단어는 은유다.

은유란 실제로는 적용되지 않는 한 가지 개념을 이용해 다른 개념을 서술하는 대화의 한 형태다. 은유의 본질은 한 종류의 사물을 다른 종류의 사물 관점에서 이해하고 경험하는데 있다. 예를 들어 "그 여자 양 같아요"

소프트웨어 이름을 현실 세계 객체와 같은 이름을 사용하면 구조를 쉽게 예측할 수 있기 때문의 두 세계의 차이를 줄일 수 있다.

이상한 나라를 창조하라

트럼프에 얼굴과 팔, 발 등을 넣어 현실 속의 객체를 바탕으로 은유를 통해 이상한 나라의 객체를 묘사하고 있다.

우리의 목적은 현실을 모방하는 것이 아니며 현실의 무엇을 닮아야 할 필요도 없다. 우리만의 새로운 세계를 창조해보자.

본 포스팅은 객체지향의 사실과 오해를 참고하여 작성하였습니다.