Chap03 타입과 추상화

이연희·2022년 7월 23일
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추상화를 통한 복잡성 극복

추상화

어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다.
복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이뤄진다.

  • 첫번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것이다.
  • 두번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것이다.
    모든 경우에 추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이라는 점을 기억해라.

객체지향과 추상화

공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념(concept)라고 한다. 개념이란 일반적으로 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 뜻한다. 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류(classification)할 수 있다.

객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다. 개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 한다.

개념의 세 가지 관점

  • 심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
  • 내연(intension): 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인
  • 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set)

앨리스의 이야기를 예로 들면 개념을 지칭하는데 사용하는 '트럼프'라는 이름은 개념의 심볼이 된다. '내연'이란 개념의 의미를 나타낸다. 네모난 몸 모서리에 손, 발이 달려있다는 트럼프에 대한 설명이 바로 내연이다. 외연은 개념에 속하는 객체들 즉 개념의 인스턴스들이 모여 이뤄딘 집합이다. 정원사, 병사, 신하, 왕자와 공주, 하객으로 참석한 왕과 왕비들, 하트 잭, 하트 왕과 하트 여왕은 모두 트럼프의 외연을 구성하는 객체 집합에 속한다.

객체를 분류하기 위한 틀

분류란 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업이다. 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을 때 우리는 그 객체를 특정한 집합의 멤버로 분류하고 있는 것이다.

분류는 추상화를 위한 도구다

추상화의 첫번째 차원은 구체적인 사물 간의 공통점을 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순화하는 것이다. 추상화의 두번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거해 단순화하는 것이다.
개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구다.

타입

타입의 정의는 개념의 정의와 완전히 동일하다. 타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀이다. 타입은 개념과 마찬가지로 심볼, 내연, 외연을 이용해 서술할 수 있고 타입에 속하는 객체를 역시 타입의 인스턴스라고 한다.

데이터 타입

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.

객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다. 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는데 아무런 영향도 미치지 않는다. 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임이란 동일한 메시지 수신을 의미한다.

다형성이란 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻한다. 동일한 메시지를 서로 다른 방식으로 처리하기 위해 객체들은 동일한 메시지를 수신할 수 있어야 하기 때문에 결과적으로 다형적인 객체들은 동일한 타입(타입 계층)에 속한다.

데이터를 먼저 결정하고 객체의 책임을 결정하는 방법은 유연하지 못한 설계다. 흔히 책임-주도 설계(Responsible-Driven Design)이라고 부르는 객체지향 설계는 데이터를 먼저 생각하는 데이터-주도 설계(Data-Driven Design) 방법의 단점을 개선하기 위해 고안됐다.

타입의 계층

일반화/특수화 관계

객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이다.

슈퍼타입과 서브타입

일반적인 타입은 슈퍼타입(Supertype)이라하고 좀 더 특수한 타입을 서브타입(Subtype)이라 한다. 슈퍼타입과 서브타입에서 중요한 것은 두 타입 간의 관계가 행동에 의해 결정된다는 것이다.

정적 모델

타입의 목적

타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간의 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기 어렵기 때문이다. 타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 앨리스의 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다. 시간이라는 요소를 제거함으로써 시간에 독립적인 정적인 모습으로 앨리스를 생각할 수 있게 한다.

타입은 추상화다. 결국 타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법이다.

동적 모델과 정적 모델

객체가 특정한 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐를 스냅샷(snapshot)이라 한다. 객체지향 모델링을 위한 표준 언어인 UML에서 스냅샷은 객체 다이어그램(object diagram)이라고도 불린다. 스냅샷처럼 실제 객체가 살아 움직이는 동안 어떻게 변하고 행동하는지를 포착하는 것을 동적 모델(danamic model)이라 한다.

다른 하나는 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것이다. 일반적으로 이런 모델을 타입 모델(type diagram)이라 한다. 이 모델은 동적으로 변하는 객체의 상태가 아니라 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하기 때문에 정적 모델(static model)이라고도 한다.

클래스

정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다. 클래스와 타입은 동일한 것이 아니다. 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다. 반면 클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 매커니즘 중 하나일 뿐이다. 실제로 자바스크립트 같은 프로토타입 기반 언어는 클래스가 존재하지 않는다.

결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 '상태'와 상태를 변경하는 '행위'다. 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 매커니즘이다.

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