역할 책임 협력 관점에서 본 객체지향

추상화

우리는 주변에 존재하는 다양한 사물들에게 특정한 개념을 적용하는데 익숙하다.

길거리를 빠른 속도로 누비는 교통수단에 대해서는 자동차라는 개념을 적용한다. 하늘을 나는 교통수단은 비행기라고 지칭한다. 자동차와 비행기 두 객체는 분명 다른 별개의 사물이지만 교통수단이라는 공통점을 기반으로 두 개의 사물을 교통수단이라는 개념으로 묶음으로써 여러 교통수단을 개별적으로 다뤄야하는 복잡한 상황을 피할 수 있다.

객체는 여러 그룹으로 뷴류(classification)할 수 있다. 결국 각 객체는 특정한 개념을 표현하는 그룹의 일원으로 포함된다. 자동차와 비행기는 교통수단이라는 개념 그룹의 일원이다. 이처럼 객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될때 객체를 그 개념의 인스턴스라고한다.

객체는 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다. 개념이 객체에 적용됐을때 객체를 개념의 인스턴스라고한다.

개념의 세가지 관점

• 심볼(Symbol) : 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
• 내면(intension) : 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
• 외연(extension) : 개념에 속하는 모든 객체의 집합

심볼이란 개념을 가리키는 이름이다. 위의 예시에서 자동차와 비행기를 한묶음으로 만들수있는 이름 교통수단은 개념의 심볼이 된다.

내연이란 개념의 의믜를 나타낸다. 위의 에시에서 어떠한 사물을 옮겨줄수있는 도구에대한 개념은 교통수단이라는 개념의 내연이된다. 전기밥솥은 사물을 옮겨줄 수 없기에 내연을 만족시키지 못하기에 교통수단이 될 수 없다.

외연은 개념에 속하는 객체들 즉 개념의 인스턴스들이 모여 이뤄진 집합을 가리킨다. 즉 위의 예시에서 교통수단에 개념에 외연은 자동차, 비행기가 된다.

교통수안이라는 개념의 심볼, 내연, 외연은 다음과 같다.

• 심볼(Symbol) : 교통수단
• 내면(intension) : 사물을 어딘가로 옮겨줄수있는 도구
• 외연(extension) : 자동차, 비행기

객체를 분류하기 위한 틀

어떤 객체와 마주했을때 객체에게 적용할 개념을 결정하는 것은 결국 해당 객체를 개념이 적용된 객체 집합의 일원으로 맞아들인다는 것을 의미하게된다.

객체에 어떤 개념을 적용할 것인지를 결정하는 것은 결국 객체들을 개념에 따라 분류하는것과 동일하다.

따라서 분류란 특정한 객체를 특정한 개념의 객체 집합에 포함시키거나 포함시키지 않는 작업을 의미한다.

분류는 객체지향의 가장 중요한 개념중 하나다. 어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정한다. 객체를 적절한 개념에 따라 분류하지 못한 애플리케이션은 유지보수가 어렵고 변화에 쉽게 대처하지 못하낟. 반면에 객체를 적절한 개념에 따라 분류한 애플리케이션은 유지보수가 용이하고 변경에 유연하게 대처할 수있다.

분류는 추상화를 위한 도구다

추상화의 첫번째 차원은 구체적인 사물 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순화하는것이다.

추상화의 두번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거해 단순화하는것이다.

타입

타입은 개념이다

타입의 정의는 개념의 정의와 완전히 동일하다. 타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀이다. 타입은 개념과 마찬가지로 심볼, 내연, 외연을 이용해 서술할 수 있으며 타입에 속하는 객체 역시 타입의 인스턴스라고한다.

데이터 타입

개발자들은 자신이 다뤄야하는 데이터의 용도와 행동에따라 타입을 분류했다.

컴퓨터 안에 살아가는 데이터를 목적에 따라 분류하기 시작하면서 프로그래밍 언어 안에서는 서서히 타입 시스템이 자라나기 시작했다.

타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한것이며 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.

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 경정한다.

객체와 타입

객체는 행위에 따라 변할 수 있는 상태를 가지고있다. 애플리케이션 내부에 살고 있는 모든 객체의 상태를 모으면 결국 애플리케이션에서 관리해야 하는 전체 데이터를 표현할 수 있게 된다.

객체는 데이터가 아니다. 객체에서 중요한것은 객체의 행동이다. 상태는 행동의 결과로 초래된 부수효과를 쉽게 표현하기 위해 도입한 추상적인 개념일 뿐이다. 객체를 창조할 때 중요하게 고려해야 하는것은 객체가 이웃하는 객체와 협력하기 위해 어떤 행동을 해야 할지를 결정하는 것이다.

즉, 객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심이다.

• 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다. 어떤 객체들이 동일한 행동을 수행할 수 있다면 그 객체들은 동일한 타입으로 분류될 수 있다.
• 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다. 객체의 행동을 가장 효과적으로 수행할 수만 있다면 객체 내부의 상태를 어떤 방식으로 표현하더라도 무방하다.

행동이 우선이다

어떤 객체를 다른 객체와 동일한 타입으로 분류하는 기준은 무엇인가? 그 객체가 타이에 속한 다른 객체와 동일한 행동을 하기만 하면된다. 결론적으로 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다. 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는데 아무런 영향도 미치지 않는다.

같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다. 여기서 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임이란 동일한 메시지 수신을 의미한다.

동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라고 동일한 메시지를 수신하고 이를 처리할 수 있다. 다만 내부의 표현 방식이 다르기 때문에 동일한 메시지를 처리하는 방식은 서로 다를수 밖에없다. 이것은 다형성에 의미를 부여한다.

다형성이란 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻한다.

데이터의 내부 표현 방식과 무관하게 행동만이 고려 대상이라는 사실은 외부에 데이털르 감춰야 한다는것을 의미한다. 훌륭한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감춰야한다. 이 원칙을 캡슐화라고 한다.

데이터가 캡슐의 벽을 뚫고 객체의 인터페이스를 오염시키는 순간 객체의 분류 체계는 급격히 위험에 노출되고 결과적으로 유연하지 못한 설계를 낳는다.

타입의 계층

일반화/특수화 관계

일반적이라는 말은 더 포괄적이라는 의미를 내포하고 특수하다는것은 일반적인 개념보다는 범위가 더 좁다는것을 의미한다.

여기서 중요한것은 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이라는것이다.

두 타입간에 일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야하고 반대로 한 타입은 다른 타입보다 더 일반적으로 행동해야 한다는 것이다.

정리해보면 일반적인 타입은 특수한 타입에 비해 더 적은 수의 행동을 가지며, 특수한 타입은 일반적인 타입에 비해 더 많은 행동을 가진다. 단 특수한 타입은 일반적인 타입이 할 수 있는 모든 행동을 동일하게 수행 할 수 있어야한다.

동적모델과 정적모델

두가지의 모델을 동시에 고려해야한다.

하나는 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐이다. 이를 객체의 스냅샷이라고한다. 스냅샷처럼 실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착하는 것을 동적모델(dynamic model) 이라고 한다.

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

클래스

객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다. 따라서 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다. 타입을 구현한다라고 표현했음에 주목해야한다.

클래스와 타입은 동일한 것이 아니다. 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다. 반면 클래슨느 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나일 뿐이다. 실제로 JS와 같은 프로토타입 기반의 언어에는 클래스는 존재하지 않는다.

하지만 객체지향 패러다임을 주도하는 대부분의 프로그래밍 언어는 클래스 기반으로 하기 때문에 대부분의 사람들은 클래스와 타입을 동일한 개념이라고 착각한다.

클래스와 타입을 구분하는것이 설계를 유연하게 유지하기 위한 바탕이 된다.