추상화
우리가 평소 지하철을 이용할 때 확인하는 지하철 노선도 디자인은 사실적인 지형과 축척은 무시한, 역과 역 사이의 연결성에만 집중한 형태의 노선도이다. 지하철 탄생 초기에는 실제와 유사한 물리적인 지형 위에 사실적으로 묘사한 노선도의 형태였으나, 지하철을 이용하는데 있어 사람들이 노선도를 이해하기 힘들어하였고, 그 결과 지금과 같은 형태의 지하철 노선도가 보편화되었다.
이러한 오늘과 같은 지하철 노선도는 사실성과 '정확성'은 버리고 그 역과 역 사이의 연결성이라는 '목적'에만 집중한 결과이다.
이처럼 현실 세계의 다양한 복잡한 것들을 본능적으로 이해하기 쉽고 예측 가능한 수준으로 현실을 분해하고 단순화하는 전략을 '추상화'라고 한다. 이는 현실에서 출발하되, 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정이라고 할 수 있다. 추상화는 다음의 큰 두 가지 차원에서 이루어질 수 있다.
- 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만든다
- 중요한 부분의 강조를 위해 불필요한 세부사항을 제거함으로써 단순하게 만든다
개념(concept), 인스턴스(Instance)
'추상화'라는 개념을 설명하는데 있어 책은 다시 한번 더 '이상한 나라의 앨리스' 소설을 예시로 든다.
앨리스는 이상한 나라에서 있는 다양한 객체들을 보며 속으로 '기껏해야 트럼프에 불과해'라며 다양한 객체들의 '트럼프'라는 공통점에 기반해 이들을 추상화해서 바라본다. 또한 이 객체들을 '트럼프' 그룹과 '토끼' 그룹으로 나누어 볼 수 있는데, 이는 다양한 개체들이 존재하는 정원에 내재된 복잡성을 효과적으로 감소시킨다.
또한 객체지향의 패러다임의 중심에는 구체적이고 실체적인 객체가 존재하지만, 수많은 객체들을 개별적인 단위로 취급하기엔 인간의 인지능력이 이를 뒷받침해주지 못하기 때문에 객체를 여러 그룹으로 묶어 상황을 단순화시키는데, 이러한 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념(concept)이라고 한다. 앨리스의 이야기에서 몸이 납작하고 두 손과 두 발이 네모난 객체를 트럼프라는 '개념'으로 추상화한것이라고 할 수 있다.
개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 '분류(classificatoin)'할 수 있다. 앨리스 정원에 존재하는 객체를 '트럼프'와 '토끼'로 구분한 것이 분류한 것이라고 볼 수 있다. 이렇게 되면 객체는 특정 개념을 표현하는 그룹의 일원으로 포함되는데, 이렇게 개념 그룹의 일원이 될 때 해당 객체를 그 개념의 '인스턴스(instance)'**라고 한다. 이처럼 '개념'은 객체를 분류할 수 있는 틀을 제공한다.
개념을 이야기할 때는 아래의 세가지 관점으로 나눌 수 있다.
- 심볼(Symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
ex) 앨리스 이야기에서 '트럼프' - 내연(intension): 개념의 완전한 정의, 내연을 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부 확인
ex) 앨리스 이야기에서 트럼프에 대한 설명(몸이 납작, 두 손과 두 발이 네모난 몸 모서리에 달려있음) - 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합
ex) 앨리스 이야기에서 정원사, 병사, 신하, 왕자와 공주 등
'분류'의 중요성
개념을 이용해 공통점을 가진 객체들을 분류한다는 아이디어는 객체지향 패러다임이 복잡성을 극복하는데 필요한 가장 기본적인 인지 수단이다. 이는 객체지향의 구현에 있어 '클래스(class)가 중요한 부분을 차지한다는 사실을 감안한다면 '분류'란 개념은 객체지향에 있어 굉장히 중요하다.
어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정한다. 객체를 올바르게 분류해야 애플리케이션이 유지보수가 용이하고 변경에 유연하게 대처할 수 있다. 객체를 안전하고 적절한 장소에 보관할 수 있도록 인지능력을 바탕으로 최대한 직관적으로 분류하는 것이 올바른 분류방법이다.
타입(Type)
'타입'의 개념의 정의는 기본적으로 '개념'의 정의와 동일하다. 하지만, 컴퓨터 내부로 이 개념을 들고오는 순간 조금 더 기계적인 의미로 윤색된다.
컴퓨터에는 데이터들이 '0'과 '1'의 형태로 저장되기 때문에 타입이 없는 일련의 비트열로 자료가 구성된다. 이렇게 되면 굉장한 무질서와 혼돈이 초래할 수 있기에, 인간은 메모리 안의 데이터에 특정 의미를 부여하기 시작하고, 데이터의 용도와 행동에 따라 그것들을 분류하기 시작했다.
타입에 관한 두 가지 중요한 사실은 다음과 같다.
-
타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다.
숫자형 데이터가 더하고, 빼고, 곱하거나 나눌 수 있는 이유는 이들이 숫자형 데이터 타입으로 분류되었기 때문이다. -
타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
개발자는 해당 데이터 타입을 사용하기 위한 연산자만 알고 있으면 될 뿐, 메모리 내부에 숫자가 어떤 방식으로 저장되는지는 알 필요 없다.
이 두 가지 중요한 사실은 객체의 타입을 이야기할 때도 동일하게 적용된다.
첫째, 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다.
객체가 어떤 '행동'을 해야 하는지 책임을 부여하는 것이 객체지향 설계의 핵심이다.
둘째, 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.
'행동'이 우선이다.
앞서 말했듯 객체의 타입을 결정하는 것은 '행동'이다. 객체가 어떤 데이터를 '보유'하고 있는지는 객체의 타입을 결정하는 데에 아무런 상관이 없다. 이는 객체가 같은 타입에 속하더라도 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다는 의미이다.
또한 훌륭한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감추는, '캡슐화'가 잘 이루어져야 한다.
행동에 따라 객체를 분류하기 위해서는 객체가 내부적으로 관리해야 하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동을 먼저 생각해야 한다. 따라서 객체가 제공해야 하는 '책임'을 먼저 설계하고, 그 후에 적합한 데이터를 결정하는 '책임-주도 설계'가 이루어져야 한다.
타입의 계층
앨리스 이야기에서 트럼프 인간은 트럼프가 할 수 있는 모든 것을 할 수 있지만, 트럼프보다는 좀 더 특화된 행동을 할 수 있다. 그래도 트럼프 인간은 여전히 트럼프이다. 모든 트럼프 인간은 동시에 트럼프다. 이러한 관계를 '일반화/특수화(generalization/specialization) 관계'라고 한다.
일반화와 특수화는 동시에 일어난다. 또한, 객체의 일반화/특수화 관계에 있어서도 중요한 것은 객체가 내부에 보관한 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동이다.
일반화/특수화 관계에서 좀 더 일반적인 타입을 '슈퍼타입(supertype)'이라고 하고, 좀 더 특수한 타입을 '서브타입(Subtype)'이라고 한다. 서브타입은 슈퍼타입의 행위에 추가적으로 특수한 행동을 가지는 것이므로, 슈퍼타입의 행동은 서브타입에게 자동으로 상속된다.
앞서 언급한 추상화의 차원 중 하나인 '중요한 부분의 강조를 위해 불필요한 세부사항을 제거시킨다'가 일반화/특수화를 통해 이루어질 수 있다.
클래스
객체지향 프로그래밍 언어에서 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다. 하지만 주의할 점은, 당연히 클래스와 타입을 동일시해서는 안 된다는 점이다. 클래스는 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나일 뿐이다.
대부분의 프로그래밍 언어가 클래스를 기반으로 하기에 이러한 오해에 빠지기 쉽다. 이로 인해 여러 오해와 혼란을 불러일으킬 수 있다.
따라서 가장 중요한 사실인, 객체를 분류하는 기준은 '타입'이고, 타입을 나누는 기준은 객체가 수행하는 '행동'이라는 사실을 기억하는 것이 필요하다.
