객체 지향의 사실과 오해 3장

일단 컴퓨터를 조작하는 것이 추상화를 구축하고, 조작하고, 추론하는 것에 관한 것이라는 것을 깨닫고 나면 훌륭한 컴퓨터 프로그램을 작성하기 위한 중요한 전제 조건은 추상화를 정확하게 다루는 능력이라는 것이 명확해진다. - Keith Devlin

추상화를 통한 복잡성 극복

추상화란 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 제거하면서 사물의 본질을 드러나게 하는 과정이다.

추상화의 목적은 불필요한 부분을 무시함으로써 현실에 존재하는 복잡성을 극복하는 것이다.

어떤 양상, 세부사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법.

 

복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이루어진다.

• 첫 번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것
• 두 번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것.

모든 경우에 추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화 시키는 것이다.

 

객체 지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.

객체 지향과 추상화

명확한 경계를 가지고 서로 구별할 수 있는 구체적인 사람이나 사물을 객체지향 패러다임에서는 객체라고 한다.

수많은 객체들을 개별적인 단위로 취급하기에는 인간이 지닌 인지능력은 턱없이 부족하다.

공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념(concept)이라고 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.

객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될 때 그 객체를 그 개념의 인스턴스라고 한다.

객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다.

개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 한다.

 

일반적으로 객체의 분류 장치로서 개념을 이야기 할 때는 아래의 세가지 관점을 함께 언급한다.

 

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

트럼프를 예로 들어서 개념의 심볼, 내연, 외연을 파악해보자.

• 심볼: 트럼프
• 내연: 몸이 납작하고 두 손과 두 발은 네모 귀퉁이에 달려 있는 등장인물
• 외연: 정원사, 병사, 신하, 하객, 왕과왕비, 하트잭, 하트왕과 하트여왕

개념을 이용해 공통점을 가진 객체들을 분류할 수 있다는 아이디어는 객체 지향 패러다임이 복잡성을 극복하는데 사용하는 가장 기본적인 인지 수단이다.

객체지향의 세계에서 가장 널리 알려진 class라는 개념을 감안한다면 분류(classification)이라는 개념의 중요성을 실감할 수 있다.

객체를 분류하기 위한 틀

외연의 관점에서 어떤 객체에 어떤 개념을 적용할 수 있다는 것은 동일한 개념으로 구성된 객체 집합에 해당 객체를 포함시킨다는 것을 의미.

분류란 특정한 객체를 특정한 개념의 객체 집합에 포함시키거나 포함시키지 않는 작업.

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

 

객체를 적절한 개념에 따라 분류한 애플리케이션은 유지보수가 용이하고 변경에 유연하게 대처할 수 있다. 

 

적절한 분류 체계는 애플리케이션을 다루는 개발자의 머릿속에 객체를 쉽게 찾고 조작할 수 있는 정신적인 지도를 제공한다.

우리는 객체를 안전하고 적절한 장소에 보관할 수 있도록 인지능력을 발휘해 최대한 직관적으로 분류해야한다.

추상화를 사용함으로써 우리는 극도로 복잡한 이 세상을 그나마 제어 가능한 수준으로 단순화한다.

타입

공하자들은 개념을 대체할 수 있는 좀 더 세련돼 보이는 용어를 수학으로부터 차용해 왔다. 그것은 바로 타입(type)이다.

타입의 정의는 개념의 정의와 동일하다. 타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀이다. 

타입은 개념과 마찬가지로 심볼, 내연, 외연을 이용해 서술할 수 있으며 타입에 속하는 객체 역시 타입의 인스턴스라고 한다.

타입의 인스턴스는 타입을 구성하는 외연인 객체 집합의 일원이 된다.

 

객체는 행위에 따라 변할 수 있는 상태를 가지고 있다는 사실을 기억하자.

애플리케이션 내부에 살고 있는 모든 객체의 상태를 모으면 결국 애플리케이션에서 관리해야하는 전체 데이터를 표현할 수 있다.

 

객체와 타입

어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지 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.

 

객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다.

객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는데 아무런 영향도 미치지 않는다.

 

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

동일한 메시지를 서로 다른 방식으로 처리하기 위해서는 객체들은 동일한 메시지를 수신할 수 있어야 하기 때문에 결과적으로 다형적인 객체들은 동일한 타입에 속하게 된다.

 

행동에 따른 객체의 분류를 위해서는 객체가 내부적으로 관리해야하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공해야하는 행동을 생각.

객체를 결정하는 것은 행동이다. 데이터는 단지 행동을 따를 뿐이다. 이것이 객체를 객체답게 만드는 가장 핵심적인 원칙이다.

타입의 계층

객체가 동일한 타입으로 분류되기 위해서는 공통의 행동을 가져야만 한다. 

예시에서 트럼프 인간은 트럼프의 일종이지만 일반적인 트럼프 카드보다 더 특화된 행동을 하는 트럼프이다.

트럼프 인간 타입에 속한 객체는 동시에 트럼프 타입의 객체에도 함께 속한다.

트럼프는 트럼프 인간을 포괄하는 좀 더 일반적인 개념이다.

이 두 개념 사이의 관계를 일반화/특수화(generalization/specialization)이라고한다.

일반화/특수화 관계

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

일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입은 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야한다.

일반적인 타입은 특수한 타입에 비해 더 적은 수의 행동을 가지며 특수한 타입은 일반적인 타입에 비해 더 많은 행동을 갖는다.

단, 특수한 타입은 일반적인 타입이 할 수 있는 행동을 동일하게 수행가능.

슈퍼타입과 서브타입

일반화/특수화 관계는 좀 더 일반적인 한 타입과 좀 더 특수한 한 타입 간의 관계이다.

일반적인 타입을 슈퍼타입(Supertype), 특수한 타입을 서브타입(Subtype)이라고 한다.

어떤 타입이 서브 타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족시켜야 한다.

일반적으로 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있다.

정적모델

타입의 목적

타입을 사용해야하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기 어렵기 때문.

타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.

 

타입은 추상화다.

타입을 이용하면 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법이다.

동적 모델과 정적 모델

객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐를 객체의 스냅샷이라고 한다. 

객체지향 모델링을 위한 표준 언어인 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)이라한다.

 

객체가 가질 수 있는 모든 상태와 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것을 타입 모델(type model)이라고 한다.

이 모델은 동적으로 변하는 객체의 상태가 아니라 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하기 때문에 정적 모델(static model)이라함.

 

객체지향 프로그래밍 언어를 이용해 클래스를 작성하는 시점에는 시스템을 정적인 관점에서 접근하는 것이다.

실제로 애플리케이션을 실행해 객체의 상태 변경을 추적하고 디버깅하는 동안에는 객체의 동적인 모델을 탐험하고 있는 것이다.

클래스

객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현한다.

타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다. 

클래스와 타입은 동일한 것이 아니다. 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다.

클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나이다.

클래스는 타입의 구현 외에도 코드를 재사용하는 용도로도 사용된다. 

 

 

객체를 분류하는 기준은 타입이며, 타입을 나누는 기준은 객체가 수행하는 행동이다.

결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 '상태'와 상태를 변경하는 '행위'다.

클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘이다.