🧩 객체지향의 재사용 : 상속 조립에 대하여 !

객체 지향의 원칙에 따르면, 상속보다는 조립을 사용하는 것이 좋다고 합니다. 그 이유인 상속을 통한 재사용의 단점들에 대해서 알아보고, 조립과 상속의 예시들을 살펴보겠습니다. 오늘도 화이팅 입니다 🌿

객체 조립, 객체 구성은 같은 용어 !
object composition 에 대한 번역의 차이로, 객체 조립, 객체 구성 등의 용어로 불립니다.

1️⃣ 상속을 통한 재사용의 단점 3가지

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• 어떤 클래스를 상속받는다는 것은 그 클래스에 의존한다는 뜻입니다.

상위 클래스 변경의 어려움

• 상속 계층을 따라 상위 클래스의 변경이 하위 클래스에 영향을 주기 때문에, 최악의 경우 상위 클래스의 변화가 모든 하위 클래스에 영향을 줄 수 있습니다.
• 이러한 영향으로 인해, 상속 구현으로 된 구조에선 (상속을 통한 재사용 구조에선), 상위 클래스의 변경이 어렵습니다.

클래스의 불필요한 증가

• 유사한 기능을 확장하는 과정에서 클래스의 개수가 불필요하게 증가할 수 있습니다.
• (자바) 다중 상속을 할 수 없으므로, 상속받을 수 있는 클래스의 개수 (부모의 개수) 가 제한됩니다.
  • 즉 제한된 상속을 받아햐할 수 밖에 없으므로, 이미 구현된 클래스들이 있음에도 불구하고, 다시 구현해야하는 상황이 생깁니다.
    • 이는 클래스의 불필요한 증가로 이어집니다.

상속의 오용

• 상속을 잘못 사용하기 쉽습니다.
• 서로 다른 책임을 갖는, 같은 종류가 아닌 클래스의 구현을 재사용하기 위해 상속을 받게 되면, 잘못된 사용으로 문제가 발생하게 됩니다.

2️⃣ 그래서 조립(Composition)이란 ?

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• 객체 지향에서 객체 조립은 보통 필드에서 다른 객체를 참조하는 방식으로 구현됩니다.

• 한 객체가 다른 객체를 조립해서 필드로 갖는다는 것은 다른 객체의 기능을 사용한다는 의미를 가집니다.

  public class FlowController {
  
      public void process() {
          ByteSource source = ByteSourceFactory.getInstance().create();
          byte[] data = source.read();
  
          Encryptor encryptor = new Encryptor();
          byte[] encryptedData = encryptor.encrypt(data);
  
          FileDataWriter writer = new FileDataWriter();
          writer.write(encryptedData);
      }
  }

• 조립을 이용하는 패턴으로 위임 패턴이 있습니다.

  • 위임이란 내가 할 일을 다른 객체에게 넘긴다는 의미입니다.
  • 객체가 해야할일을 부분적으로 확장해서 대신 처리를 해줍니다.

클래스의 불필요한 증가 방지

• 기능이 추가될 때, 기존 클래스의 구현 상속대신, 해당 클래스에 대한 조립을 통해 기능을 추가할 수 있습니다.
  • 즉, 상속을 통한 확장의 결과인 불필요한 클래스 증가가 발생하지 않습니다 .

상속의 오용 방지

• 아무리 여러기능을 조립시켜도, 자신의 역할(자신의 타입)으로만 사용되게 합니다.
  • 여러기능을 상속받는다면, 특정 기능의 역할(부모의 타입)으로 사용될 가능성이 있고, 이는 상속의 오용의 문제로 이어지게 됩니다.

3️⃣ 조립의 예 1) iOS의 UIKit Framwork

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적절한 예시를 준비중 ~,~

4️⃣ 조립의 예 2) Android의 Context

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변경의 유연함/ 재사용성을 보장할 때 조립을 사용한다.

• 이 글에서 알 수 있듯, 조립 구조는 상속의 단점들을 해결하면서 동시에 각 기능을 제공 받기 위해 등장한 구조입니다. 즉 그 기능의 사용과 확장을 제한하므로서, 상속의 단점인 유연하지 않은 유지보수 문제를 해결하고 있다는 것입니다.

• 이를 토대로 조립을 다시 해석하자면, 조립이란 재사용의 관점, 유지보수의 관점에서 유용한 구조인 것입니다.

조립 구조를 사용한 Android의 Context

• Context는 여러 컴포넌트(Activity, Service, Application)의 상위 클래스입니다. 또한 여러 컴포넌트는 이 Context를 통해 연결되어있습니다.

• 아래 코드는 조립 구조를 사용하여 Context의 기능을 사용하고 있는 ContextWrapper 클래스의 코드입니다. 코드를 살펴보고, 이렇게 조립구조를 사용한 이유에 대해서 생각해보겠습니다.

  public class ContextWrapper extends Context {
      @UnsupportedAppUsage
      Context mBase;
  
      public ContextWrapper(Context base) {
          mBase = base;
      }
  
      /**
       * Set the base context for this ContextWrapper.  All calls will then be
       * delegated to the base context.  Throws
       * IllegalStateException if a base context has already been set.
       *
       * @param base The new base context for this wrapper.
       */
      protected void attachBaseContext(Context base) {
          if (mBase != null) {
              throw new IllegalStateException("Base context already set");
          }
          mBase = base;
      }
  
      /**
       * @return the base context as set by the constructor or setBaseContext
       */
      public Context getBaseContext() {
          return mBase;
      }
  
      @Override
      public AssetManager getAssets() {
          return mBase.getAssets();
      }
  
      @Override
      public Resources getResources() {
          return mBase.getResources();
      }
  
      @Override
      public Context getApplicationContext() {
          return mBase.getApplicationContext();
      }
  
  // 이하 생략
  }

• Activity, Service, Application는 ContextImpl를 직접 상속하여 사용하지 않고, 공개 메서드를 사용하는 조립의 방법을 통해 사용하고 있습니다.

  • ContextWrapper에서 ContextImpl의 공개 메서드를 호출하여, ContextImpl의 인스턴스를 사용합니다.
    • getBaseContext(), getApplicationContext()
  • 즉 ContextWrapper가 ContextImpl의 반환을 위임하고 있습니다.

• 이런 조립 구조의 이점은 아래와 같습니다.

  • ContextImpl의 변수가 노출되지 않게 됩니다.
  • ContextWrapper의 코드가 단순해집니다. ContextImpl의 메서드들을 적절하게 호출하기만 하면 되기 때문입니다.
  • 각 컴포넌트별로 사용되는 기능을 제어, 유지보수, 재사용하기 쉬워졌습니다.

• 아래 링크를 통해 코드 원문을 확인하실 수 있습니다.

5️⃣ 상속의 예 1) Android의 View

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IS-A 관계에서 기능을 점진적으로 확장할 때 상속을 사용합니다.

• 반면, 상속은 부모로부터 물려받은 무언가를 확장하고 재정의하는데에 자유롭습니다. 조립과는 달리 주어진 기능을 오버라이드 할 수도 있고, 이를 확장하여 여러 커스텀 클래스를 만들기도 좋습니다. 이 글의 1️⃣에서 이야기했던 상속의 단점에서 상속의 특징을 뽑아본다면 아래와 같습니다.

  • 상위 클래스 변경의 어려움도, 자식이 부모를 사용할 수 있기에 발생하는 문제입니다.

  • 불필요한 클래스의 확장도, 개발자가 필요한 기능에 딱 맞게 커스텀하여, 즉 부모를 확장하여 사용할 수 있기에 발생하는 문제입니다.

  • 이를 한마디로 정리한다면, 상속이란 재사용이 아닌 기능의 확장이라는 관점에서 유용한 구조인 것입니다.

    • 한편, 상속을 사용할 때엔, 항상 IS-A 관계가 성립해야합니다.

      IS-A 관계

      먼저 위키피디아의 설명을 살펴보자면 이와 같습니다. IS-A 는 추상화(형식이나 클래스와 같은)들 사이의 포함 관계를 의미하며, 한 클래스 A가 다른 클래스 B의 서브클래스(파생클래스)임을 이야기합니다. 다른 말로, 타입 A는 타입 B의 명세(specification)를 암시한다는 점에서 타입 B의 서브타입이라고도 할 수 있습니다.

      조금 더 와 닿는 설명을 위해 비유를 첨언하자면, 부모가 View, 자식이 TextView 구조를 만들 때, 상속 관계 (IS-A 관계)가 성립하는지 보고 싶다면, TextView is View가 참인지를 확인하면 된다는 말입니다. (자고로 이 명제는 참이므로, IS-A 관계가 성립하며, 아래서 설명할 View가 상속 구조를 사용한 배경이 됩니다.)

상속 구조를 사용한 Android의 View

• 왜 View가 상속 구조로 구현되었는지 이해하려면, IS-A관계와 기능의 확장을 생각해보면 되겠습니다 !
• 먼저 기능의 확장을 생각해보겠습니다. 안드로이드에서 위젯과 관련 클래스들 정의할때, 각 클래스에 들어갈 필수적인 기능이 있었을겁니다. TextView에 대해 정의하다보니, TextView로써의 필수적인 기능엔 View로써의 필수적인 기능(예를 들면 화면에 보여지는 기능)이 필요하다는 것을 알게 됩니다. 이번엔 Button에 대해 정의하다보니, Button로써의 필수적인 기능엔 TextView로써의 필수적인 기능(예를 들면 버튼에 글씨가 보여지는 기능)이 필요하다는 것을 알게 됩니다. 새로운 위젯들이 기존 위젯들을 확장하여 만들어진다는 것을 알게 되었습니다.
  • View로써의 필수적인 기능이 있다.
    • TextView로써의 필수적인 기능이 있다.
      • Button로써의 필수적인 기능이 있다.
        • ...
• 또한 이렇게 각 위젯의 필수적인 기능을 구상하면서, 기존 위젯들을 확장하여 만들어야한다는 것을 알게되니, IS-A 관계도 명확해졌습니다.
  • ImageButton은 Button이다. (ImageButton은 Button로써의 필수적인 기능이 필요하다.)
    • Button은 TextView이다.
      • TextView는 View이다.

왜 Context은 조립으로, View는 상속으로 구현되었을까요 ?

각 클래스가 안드로이드 개발자들에 의해 커스텀되어 사용될지를 생각해보면 이해가 쉬워지실 겁니다.

현재 많은 안드로이드 개발자들은 원하는 화면을 구성하기 위해, 주어진 기본 위젯말고도, 다양한 커스텀 클래스를 만들어 활용하고있습니다. 반면 Context를 커스텀하여 사용하는 경우는 아직 많이 들어보지 못했는데요. 이런 쓰임에 따라서 적절한 구조가 사용되었다고 이해할 수 있습니다. View는 기능의 확장에 자유로워야할 클래스이므로 상속을, Context는 확장이 강조되진 않는 클래스이므로, 상속의 단점들을 보완하기 위해 조립을 사용했다고 이해할 수 있습니다.

#️⃣ Reference

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• 노재춘 : 안드로이드 프로그래밍 Next Step
• 최범균 : 개발자가 반드시 정복해야 할 객체 지향과 디자인 패턴
• Android Developers : Context
• ACS : ContextWrapper.java