객체지향의 사실과 오해(3장) 정리

아래 내용은 조영호님의 “객체지향의 사실과 오해” 3장(타입과 추상화)를 읽고 개인적으로 정리한 내용들입니다.

핵심 요약

• 추상화는 목적에 따라 불필요한 부분을 생략하거나 숨겨서 최대한 단순하게 만드는 것.
• 개념은 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념.
• 개념은 공통점을 기반으로 객체를 분류할 수 있는 일종의 체.
• 분류는 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업.
• 개념의 3가지 관점 → 심볼, 내연, 외연.
• 심볼은 개념의 상징, 내연은 개념의 정의, 외연은 개념으로 분류된 객체들의 집합.
• 타입은 개념과 동일하다.
• 객체에서 중요한 것은 객체의 상태(데이터)가 아니라 객체의 행동.
• 동일한 행동을 수행할 수 있는 객체들은 동일한 타입으로 분류할 수 있다.
• 상태가 아니라 행동 중심으로 타입을 분류하는 것은 다형성, 캡슐화와도 관계가 있다.
• 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태가 아닌 행동이다.
• 타입과 클래스는 다르다. 타입은 객체를 분류하기 위한 개념이고, 클래스는 타입을 구현할 수 있는 메커니즘 중 하나일 뿐.

추상화를 통한 복잡성 극복

• 현실은 복잡하며 예측 불가능한 혼돈 덩어리.
  • 사람들은 본능적으로 이해하기 쉽고 예측 가능한 수준으로 현실을 분해하고 단순화하는 전략을 따른다.

⇒ 복잡한 현실을 그대로 이해하기에는 인간의 인지 능력은 한계가 있기 때문에, 현실을 최대한 이해하기 쉽도록 단순화한다.

• 추상화: 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 본질을 드러나게 하는 과정.
• 훌륭한 추상화는 목적에 부합하는 것이어야 한다.
  • 어떤 추상화도 의도된 목적이 아닌 다른 목적으로 사용된다면 오도될 수 있다.
  • 추상화의 수준, 이익, 가치는 목적에 의존적이다.

⇒ 어떤 목적으로도 사용할 수 있는 “만능 추상화”는 없을 것이다.

• 책에서의 추상화: 어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법.
• 추상화는 2가지 차원에서 이뤄진다.
  1. 구체적 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것.
  2. 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것.

객체지향과 추상화

• 개념(concept): 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념.
  • 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇.
  • 공통점을 기반으로 객체를 분류할 수 있는 일종의 체.
• 객체: 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다.
  • 개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스(instance)라고 한다.
• 개념의 3가지 관점 → 심볼, 내연, 외연.
  • 심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭.
  • 내연(intension): 개념의 완전한 정의, 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
  • 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set).

⇒ 쉽게 생각하면 심볼은 개념을 나타내는 이름이나 상징, 내연은 개념의 정의, 외연은 개념으로 분류된 객체들의 집합이라고 할 수 있다.

• 분류(classification) : 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업.
  • 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을 때 우리는 그 객체를 특정 집합의 멤버로 분류하고 있는 것이다.
  • 어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정한다.
  • 적절한 분류 체계는 애플리케이션을 다루는 개발자의 머릿속에 객체를 쉽게 찾고 조작할 수 있는 정신적인 지도를 제공한다.

타입

• 타입(type): (위에서 언급한)개념과 동일하다. 타입이란 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 의미한다.
  • 어떤 객체에 타입을 적용할 수 있을 때 그 객체를 타입의 인스턴스라고 한다.
  • 타입의 인스턴스는 타입을 구성하는 외연인 객체 집합의 일원이 된다.
• 컴퓨터 메모리의 세상에는 타입이라는 질서가 존재하지 않는다.
  • 타입이 없는 체계 안에서 모든 데이터는 일련의 비트열로 구성된다.

⇒ 기본적으로 컴퓨터 안의 데이터는 0과 1로 이뤄진 비트열이기 떄문에 이것만으로는 데이터가 무엇을 의미하는지 알기 힘들다.

• 데이터를 목적에 따라 분류하기 시작하면서 프로그래밍 언어 안에는 서서히 타입 시스템(type system)이 자라나기 시작했다.
  • 타입 시스템의 목적은 데이터가 비트열로 보임으로써 야기되는 혼란을 방지하는 것이다.
  • 타입 시스템의 목적은 데이터가 잘못 사용되지 않도록 제약사항을 부과하는 것.
• 데이터 타입에 관련된 2가지 중요한 사실
  1. 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것. 어떤 데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 결정한다.
  2. 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다. 개발자는 해당 데이터 타입을 사용하기 위해 단지 데이터 타입에 적용할 수 있는 연산자만 알고 있으면 된다.
• 데이터 타입: 메모리 안에 저장된 데이터 종류를 분류하는 데 사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터.
  • 데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행 가능한지를 결정한다.
  • 어떤 데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 결정한다.
• 데이터 타입과 객체지향의 타입 사이에 연관성?
  • 우리는 객체를 일종의 데이터처럼 사용한다.
  • 객체를 타입에 따라 분류하고 타입에 이름을 붙이는 것은 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다.
• 그렇다면 객체는 데이터인가?
  • 그렇지 않다. 객체에서 중요한 것은 객체의 행동이다.
  • 상태는 행동의 결과로 초래된 부수효과를 쉽게 표현하기 위해 도입한 추상적인 개념.
  • 객체를 만들 때 가장 중요하게 고려해야 하는 것은 객체가 이웃 객체와 협력하기 위해 어떤 행동을 해야 할지를 결정하는 것.
  • 객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심.

⇒ 상태(데이터)를 중심으로 객체를 생각하지 말 것.

• 객체의 타입에 관련된 2가지 중요한 사실(위의 “데이터 타입에 관련된 2가지 중요한 사실”과 비교)
  1. 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체의 행동. 어떤 객체들이 동일한 행동을 수행할 수 있다면 그 객체들은 동일한 타입으로 분류될 수 있다.
  2. 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다. 객체의 행동을 수행할 수 있다면 객체 내부의 상태를 어떤 방식으로 표현하더라도 무방하다.
• 객체의 내부 표현 방식이 다르더라도 어떤 객체들이 동일하게 행동한다면 그 객체들은 동일한 타입에 속한다.
  • 결과적으로 동일한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속한다고 할 수 있다.
  • 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다.
  • 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는 데 아무런 영향도 미치지 않는다.

⇒ 객체의 타입에 대한 기준은 행동.

• 동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메시지를 수신하고 처리할 수 있다.
  • 다만 내부의 표현 방식이 다르기 때문에 동일한 메시지를 처리하는 방식은 서로 다를 수밖에 없다.
  • 이것은 다형성(polymorphism)에 의미를 부여하며, 다형성이란 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻한다.
• 데이터의 내부 표현 방식과 무관하게 행동만이 고려 대상이라는 사실은 외부에 데이터를 감춰야 한다는 것을 의미한다.
  • 따라서 훌륭한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감춰야 한다. → 캡슐화(encapsulation).
• 행동에 따라 객체를 분류하기 위해서는 객체가 내부적으로 관리해야 하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공해야 하는 행동을 먼저 생각해야 한다.
  • 데이터를 먼저 결정하고 객체의 책임을 결정하는 방법은 유연하지 못한 설계를 초래한다.
  • 책임 주도 설계(Responsibility driven design)라고 부르는 객체지향 설계 방법은 데이터를 먼저 생각하는 데이터 주도 설계(Data driven design) 방법의 단점을 개선하기 위해 고안됐다.

타입의 계층

• 객체지향에서 일반화(generalization)/특수화(specialization) 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이다.
  • 어떤 객체가 다른 객체보다 더 일반적인 상태를 표현하거나 더 특수한 상태를 표현한다고 해서 두 객체가 속하는 타입 간에 일반화/특수화 관계가 성립하는 것은 아니다.
  • 두 타입 간에 일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야 하고 반대로 한 타입은 다른 타입보다 더 일반적으로 행동해야 한다.

⇒ 객체의 상태(데이터)에 따라 일반화/특수화 관계를 결정하는 것이 아니라, 객체의 행동에 따라 결정해야 한다.

• 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 수행할 수 있어야 한다.
  • 타입의 내연을 의미하는 행동의 가짓수와 외연을 의미하는 집합의 크기는 서로 반비례한다.
  • 일반적인 타입은 특수한 타입보다 더 적은 수의 행동을 가지지만 더 큰 크기의 외연 집합을 가지고, 특수한 타입은 일반적인 타입보다 더 많은 수의 행동을 가지지만 더 적은 크기의 외연 집합을 가진다.
• 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입(supertype), 좀 더 특수한 타입을 서브타입(subtype)이라고 한다.
  • 어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족시켜야 한다. 일반적으로 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.

⇒ SOLID 원칙 중 리스코프 치환 원칙.

정적 모델

• 타입을 사용하는 이유?
  • 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기 어렵기 때문이다.
• 타입은 추상화다.
  • 타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있다.
  • 타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법.
• 우리는 객체를 생각할 때 2가지 모델을 동시에 고려한다.
  1. 동적 모델
     • 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐. 이를 객체의 스냅샷(snapshot)이라고 한다.
     • 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)”이라고 한다.
  2. 정적 모델
     • 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것이다.
     • 일반적으로 이런 모델을 “타입 모델(type model)”이라고 하며 이 모델은 동적으로 변하는 객체의 상태가 아니라 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하기 때문에 “정적 모델(static model)”이라고도 한다.

⇒ 동적 모델: 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 나타낸 모델.

⇒ 정적 모델: 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현한 모델.

• 객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 한다.
• 클래스(class)와 타입은 동일한 것이 아니다.
  • 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념.
  • 클래스는 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나.
• 객체를 분류하는 기준은 타입이며, 타입을 나누는 기준은 객체가 수행하는 행동이라는 사실을 기억할 것.
  • 객체를 분류하기 위해 타입을 결정한 후 타입을 구현할 수 있는 방법 중 1가지가 클래스.