요약 : 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 상태와 상태를 변경하는 행위이다. 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 매커니즘중 하나이다.
일단 컴퓨터를 조작하는 것이 추상화를 구축하고, 조작하고, 추론하는 것에 관한 모든 것이라는 것을 깨닫고 나면 훌륭한 프로그램을 작성하기 위한 중요한 전제 조건은 추상화를 정확하게 다루는 능력이라는 것이 명확해진다. - Keith Devlin
- 초기 지하철 노선도는 실제와 유사한 물리적인 지형 위에 구불구불한 운행 노선과 불규칙적인 역 간 거리를 사실적으로 묘사했다. 그러나 이 사실적인 정보는 오히려 지하철을 이용하는 승객들로 하여금 노선도를 이해하기 어렵게 만들었다.
- 하지만 이후 해리 벡이 창조한 지하철 노선도는 정확성을 버리고 목적에 집중. 지형이 중요한 것이 아니라 연결, 열차를 갈아타는 것이 중요하다고 판단했다. 즉, 지하철 노선을 추상화한 것.
1. 추상화를 통한 복잡성 극복
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훌륭한 추상화는 목적에 부합하는 것이어야 한다.
해리 벡의 지하철 노선도는 환승정보를 원하는 승객들에게는 매우 알맞지만, 정확한 위치와 실제 거리를 알고자 하는 경우엔 적절하지 않다.
즉, 어떤 추상화도 의도된 목적이 아닌 다른 목적으로 사용되면 오도될 수 있다.
"현상은 복잡하다. 법칙은 단순하다. 버릴 것이 무엇인지 알아내라." - 리처드 파인만 -
이 책에서는 추상화를 다음과같이 정의한다.
어떤 양상, 세부사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로서 복잡도를 극복하는 방법.
복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이뤄짐.
첫번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것.
두번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부사항을 제거함으로서 단순하게 만드는 것
모든 경우 추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이라는 점을 기억하라.
2. 객체지향과 추상화
개념
- 정의
일반적으로 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념. - 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇이 된다.
ex) 서재 책상에 있는 모니터와 회사 책상 위에 놓인 모니터는 별개의 사물이나, 두개의 사물을 모니터라는 개념으로 묶을 수 있음. - 이 개념을 이용해 객체를 여러 그룹으로 분류(classification)할 수 있다.
- 객체에 어떤 개념을 적용해서 개념 그룹의 일원이 될 때 그 객체를 그 개념의 인스턴스(instance)라고 한다.
즉, 객체는 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미하고, 개념이 객체에 적용되었을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 한다.
개념의 3가지 관점
- 심볼(symbol) : 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
- 내연(intension): 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있음.
- 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set)
- 심볼이란 개념을 가리키는 이름. 개념을 지칭하는 데 사용하는 '모니터'라는 이름은 개념의 심볼이 됨.
- 내연은 개념의 의미를 나타냄. 네모난 화면을 가지고 컴퓨터의 output을 보여준다는 모니터에 대한 설명은 내연이 될 수 있음.
- 외연은 개념에 속하는 객체들, 즉 개념의 인스턴스들이 모여 이뤄진 집합을 말함.
분류는 추상화를 위한 도구다.
- 객체를 적절한 개념에 따라 분류하지 못한 애플리케이션은 유지보수가 어렵고 변화에 쉽게 대처하지 못함.
- 따라서 최대한 직관적으로 분류할 필요가 있음.
- 개념을 통해 객체를 분류하는 과정은 추상화의 두가지 차원을 모두 사용함.
- 무수한 사물들을 개념의 틀로 걸러 복잡한 세상을 제어 가능한 수준으로 단순화할 수 있게 된다.
3. 타입
타입은 개념이다.
- 타입의 정의는 개념의 정의와 완전히 동일하다.
심볼, 내연, 외연을 통해 서술할 수 있으며 타입에 속한 객체 역시 타입의 인스턴스라고 한다.
데이터 타입
- 컴퓨터 안에 살아가는 데이터를 목적에 따라 분류하기 시작하면서 프로그래밍 언어 안에는 타입시스템이 형성되기 시작했다.
- 타입 시스템의 목적은 메모리 안의 모든 데이터가 비트열로 보임으로써 야기되는 혼란을 방지하는 것이다.
- 타입에 관련된 두가지 중요한 사실
첫째, 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것.
숫자형 데이터가 숫자형인 이유는 데이터를 더하거나 빼거나 곱하거나 나눌 수 있기 때문이다. 즉, 어떤 데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 결정한다는 점.
둘째, 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
개발자는 해당 데이터 타입의 표현 방식을 몰라도 데이터를 사용하는데 지장이 없다.
객체와 타입
- 객체를 타입에 따라 분류하고 그 타입에 이름을 붙이는 것은 결국 프로그램에서 사용할 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다.
- 하지만 객체는 데이터가 아니다. 객체에서 중요한 것은 객체의 행동이다.
상태는 행동의 결과로 초래된 부수효과를 쉽게 표현하기 위해 도입된 추상적인 개념일 뿐이다.
객체를 창조할 때 가장 중요하게 고려할 것은 객체가 이웃하는 객체와 협력하기 위해 어떤 행동을 해야 할지를 결정하는 것이다.
즉, 객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심.
결국 위의 두가지 중요한 사실과 동일하게 객체의 타입을 이야기할때도 적용할 수 있다.첫째, 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다.
둘째, 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.
행동이 우선이다.
- 타입이 데이터가 아니라 행동에 의해 결정된다는 사실은 객체지향 패러다임을 특징 짓는 중요한 몇 가지 원리와 원칙에 의미를 부여한다.
같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다. 동일한 행동은 동일한 책임을 의미한다.
따라서 동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메시지를 수신하고 이를 처리할 수 있다.
내부의 표현 방식이 다르므로 동일한 메시지를 처리하는 방식은 서로 다를 수 밖에 없다. 이것은 다형성에 의미를 부여해주게 된다.
(이건 저의 생각입니다)즉 연산은 동일하게 적용 가능하지만 그 연산의 방식이 조금씩 다르다는 말이라고 생각됩니다.
정리해보면 동일한 메시지를 받았을 때 서로다른 데이터를 가진 녀석들은 동일한 연산을 사용하지만 내부 처리 방식이 조금씩 다르다는 것(메소드 override 생각해보면 좋을 듯 합니다).
- 행동만이 고려 대상이라는 사실은 외부에 데이터를 감춰야 한다는 것을 의미. 이 원칙을 흔히 캡슐화라고 표현한다.
- 행동에 따라 객체를 분류하기 위해선 객체가 외부에 제공해야 하는 책임을 먼저 결정하고 그 책임을 수행하는 데 적합한 데이터를 나중에 결정한 후, 데이터를 책임을 수행하는 데 필요한 외부 인터페이스 뒤로 캡슐화해야 한다.
- 데이터를 먼저 결정하고 객체의 책임을 결정하는 방법은 유연하지 못한 설계라는 악몽을 초래.
- 책임-주도 설계(Responsibility-Driven Design)라고 부르는 객체지향 설계 방법은 데이터를 먼저 고려하는 데이터-주도 설계(Data-Driven Design)방법의 단점을 개선하기 위해 고안.
4. 타입의 계층
일반화/특수화 관계
- 자동차가 자동변속기로 된 차, 수동변속기로 된 차로 나뉜다. 이렇게 보면 자동차는 일반화, 자동변속기로 된 차와 수동변속기로 된 차는 특수화되었다고 볼 수 있음.
- 여기서 중요한 것은 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이라는 것.
두 타입간에 일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야하고 반대로 한 타입은 다른 타입보다 더 일반적으로 행동해야 한다.
역시나 객체가 외부에 제공하는 행동이 더 중요. - 여기서 주의할 점은 특수한 타입이 일반적인 타입보다 더 많은 행동수를 가진다는 것.
즉 외연집합은 일반적인 타입이 크지만 행동수는 특수한 타입이 더 많다.
슈퍼타입과 서브타입
- 어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 다른 타입을 대체할 수 있어야 한다.
즉 슈퍼타입을 서브타입이 대체할 수 있어야 한다는 의미. - 서브 타입은 슈퍼타입의 행위에 추가적으로 특수한 자신만의 행동을 추가하는 것이므로 슈퍼타입에 있던 행동은 서브타입에게 자동으로 상속.
일반화는 추상화를 위한 도구다
- 추상화의 두 번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부사항을 제거시켜 단순하게 만드는 것.
일반화/특수화 계층은 이 두 번째 차원을 적절하게 활용하는 대표적인 예이다.
5. 정적 모델
타입의 목적
- 타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기가 어렵기 때문이다.
타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.
- 사람의 나이는 시간에 따라 변하지만, 타입은 사람의 상태에 복잡성을 부과하는 시간이라는 요소를 제거함으로써 시간에 독립적인 정적인 모습으로 사람을 생각할 수 있게 해준다.
그래서 타입은 추상화다.
- 위와 같은 관점에서 타입은 추상화다. 불필요한 시간이란 요소와 상태 변화라는 요소를 제거하고 철저하게 정적인 관점에서 모습 묘사가 가능해진다.
동적 모델과 정적 모델
- 객체를 생각할 때 우리는 두 가지 모델을 고려한다.
- 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐. 이를 객체의 스냅샷이라고 함.
UML에서 스냅샷은 객체 다이어그램(object diagram)이라고도 불린다. 스냅샷처럼 실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착하는 것을 동적 모델(dynamic model)이라고 한다. - 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것. 일반적으로 타입 모델(type diagram)이라고 한다.
이 모델은 동적으로 변하는 객체의 상태가 아니라 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하므로 정적 모델(static model)이라고도 한다.
- 객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 한다.
클래스
- 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다. 따라서 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것.
여기서 '타입을 구현한다'라고 표현했음에 주의. 클래스와 타입은 동일한 것이 아님!
타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이며 클래스는 타입을 구현할 수 있는 여러 매커니즘중 하나일 뿐이다.
