[후기] 객체지향의 사실과 오해

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객체지향의 본질

• 객체지향이란 시스템을 상호작용하는 자율적인 객체들의 공동체로 바라보고 객체를 이용해 시스템을 분할하는 방법이다.
  ex> 앨리스, 음료 는 객체이고 앨리스의 키(130cm), 앨리스의 위치("통로") 등은 객체의 property이다. 객체의 property value는 변화할 수 있다.
• 자율적인 객체란 상태와 행위를 함께 지니며 스스로 자기 자신을 책임지는 객체를 의미한다.
• 객체는 시스템의 행위를 구현하기 위해 다른 객체와 협력한다. 각객체는 협력 내에서 정해진 역할을 수행하며 역할은 관련된 책임의 집합이다.
• 객체는 다른 객체와 협력하기 위해 메시지를 전송하고, 메시지를 수신한 객체는 메시지를 처리하는 데 적합한 메서드를 자율적으로 선택한다.
  ex> 객체의 행동은 상태에 영향을 미친다. 예를 들어 앨리스가 음료를 마시면 키에 변화가 온다.

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캡슐화

캡슐화는 객체의 자율성과 관련이 높다. 앨리스가 음료를 마셔 키에 변화가 온다고 하자. 현실세계에서는 앨리스는 음료를 마시는 능동적인 존재이지만, 음료는 아무것도 할 수 없는 수동적인 존재이다. 
하지만 객체지향 세계에서는 모든 객체가 자신의 상태를 스스로 관리하는 자율적인 존재이다. 음료의 양이 줄어드는 것은 음료의 책임이다. 그저 앨리스는 음료의 양이 줄어들 것이라는 걸 믿고 요청만을 전달한다. 즉 음료는 자체적으로 자신의 양을 줄여야 한다! 앨리스의 행동에 의해 자율적으로 자신의 상태를 바꾼다.

캡슐화는 객체의 상태를 외부에 노출시키지 않고 행동을 경계로 자율성을 높인다.

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객체, 상태, 행동

객체 지향에서 가장 많이 사용되는 용어인 객체, 상태, 행동에 대해 구분할 필요가 있다.

• 객체는 상태를 가지며, 상태는 변경 가능하다.
• 객체의 상태를 변경시키는 것은 객체의 행동이다.
• 객체는 어떠한 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

그렇다면 설계 시 객체의 상태 vs 행동 중 무엇이 더 중요할까?

결론적으로는 행동이다. 상태를 먼저 결정하면 캡슐화가 저해되고 객체의 재사용성이 저해된다. 
예를 들어, 앨리스의 상태 중 키와 위치와 관련한 상태를 추가하자! 라는 접근보다는 키와 위치를 변경/조회하는 행동(예를 들어 케이크를 먹는다, 음료수를 마신다, 앨리스가 작은 문을 통과해서 나간다 등)을 고민하는 접근이 더 옳다.

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타입과 추상화

타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.
예를 들어 4살의 Alice와 12살의 Alice는 같은 객체이지만 다르다. 키도 성장했고 나이도 더 많아졌다. 이런 시간적인 요소를 배제하고 철저하게 정적인 관점에서 Alice의 동적인 모습을 묘사할 수 있도록 하는 '타입'은 '추상화'에 해당한다.

타입과 클래스

타입과 클래스는 비슷하지만 조금 다른 개념이라고 생각하면 된다. 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이라면, 클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나이다. 말이 복잡하나 아래 예시를 참고하면 쉽다!

# 타입
int number = 42;

# 클래스
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def greet(self):
        print(f"안녕하세요, 저는 {self.name}이고, {self.age}살입니다.")

# Person 클래스를 이용하여 객체 생성
person1 = Person("Alice", 30)
person2 = Person("Bob", 25)

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역할, 책임, 협력

책임

협력에 참여하는 객체들은 목표를 달성하는 데 필요한 책임을 수행한다. 이 책임을 이 책에서는 둘로 나누는데, 크게 '하는 것'과 '아는 것'으로 나뉜다. 간단히 '하는 것'은 객체를 생성하거나 계산하는 등의 스스로 하는 것 또는 다른 객체의 행동을 제어하거나 조절하는 것을 의미하고, '아는 것'은 자신의 개인적인 정보에 대해 알고, 관련된 객체에 대해 아는 것을 의미한다.

객체가 다른 객체에게 주어진 책임을 수행하도록 요청할 때 메시지 전송(message-send)을 통해 이루어진다. Alice 객체가 조각케이크를 먹으면서 키가 줄어들 때, 조각케이크에게는 '조칵케이크의 양을 줄여라'라고 메시지를 전송하는 것처럼 말이다.

역할과 협력

위의 예시와 마찬가지로 Alice가 조각케이크를 먹으면 키가 줄어든다. 그리고 음료수를 먹으면 키가 커진다. 이상한 나라에 또 놀러온 Brian이 조각케이크를 먹어도 동일하게 키가 줄어들고 음료수를 먹으면 키가 커진다고 하자. 그러면 이 현상은 '사람'과 '조각케이크', '음료수'의 역할(role)을 사용하여 세 가지 협력으로 포괄할 수 있다. 역할은 다르게 말하면 해당 역할을 수행하는 어떤 객체라도 대신할 수 있습니다.라고 말하는 것과 같다.

그럼 우리가 프로그래밍할 때 어떻게 개발해야 할까? 만약 이상한 나라의 앨리스의 '왕'의 인스턴스를 모델링할 경우, 사람들은 왕관을 쓰고 멋진 수염을 기른, 근엄한 표정의 왕의 모습부터 떠올린다. 하지만 이 방향이 아니라, 왕이 참여하는 협력을 우선적으로 고려해야 한다. 예를 들어 재판이라는 협력에 '판사'의 역할로 참여해 죄인의 죄를 판결하는 책임 등 말이다.

결국 객체의 책임은 1. 협력을 따라 흐른다. 협력이라는 문맥에서 객체가 수행하게 될 적절한 2. 책임을 결정한 후에 그 책임에 필요한 3. 데이터를 고민해야 한다. 이후 그 데이터와 행동이 어느 정도 결정된 후 4. 클래스 구현 방법을 결정해야 한다.

객체지향 설계 기법

이 역할, 협력, 책임의 관점에서 애플리케이션을 설계하는 유용한 세 가지 기법을 살펴보자!

책임-주도 설계 RDD
RDD는 개별적인 객체의 상태가 아닌 객체의 책임과 상호작용에 집중한다. 
시스템의 기능은 더 작은 규모의 책임으로 분할되고 각 책임은 책임을 수행할 적절한 객체에게 할당된다. 만약 한 객체가 책임을 수행하는 도중 스스로 처리할 수 없는 정보나 기능이 필요할 경우 적절한 객체를 찾아 필요한 작업을 요청한다.
요청된 작업을 수행하는 일은 이제 작업을 위임 받은 객체의 책임으로 변환되고 두 객체가 협력한다.

디자인패턴 Design Pattern
디자인패턴은 RDD의 결과라고 생각하자.
'패턴'이란 반복해서 일어나는 특정한 상황에서 어떤 설계가 왜 더 효과적인지에 대한 이유를 설명한다. 디자인 패턴 또한 반복적으로 발생하는 문제와 그 문제에 대한 해법의 쌍으로 정의된다.

대표적으로 GOF 디자인 패턴이 존재한다.

테스트-주도 개발 TDD
간단히 실패하는 테스트를 작성하고, 테스트를 통과하는 가장 간단한 코드를 작성한 후, 리팩토링을 통해 중복을 제거하는 것이다. 하지만 이 TDD는 다양한 설계 경험과 패턴에 대한 지식이 없는 사람들의 경우 온전한 혜택을 누리기가 어렵다..

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책임과 메시지

다형성

우선 메시지와 메서드의 차이와 관계를 이해하면 다형성을 쉽게 이해할 수 있다. 
쉽게 말해 왕이 '증언하라'라는 메시지를 전송하면 모자장수는 수신된 '증언하라'라는 메시지를 처리할 방법을 선택한다. 모자 장수가 메시지를 처리하기 위해 내부적으로 선택하는 방법이 메서드 이다. 

다형성이란 서로 다른 유형의 객체가 동일한 메시지에 대해 서로 다르게 반응하는 것을 의미하는데, 더 구체적으로 말해 서로 다른 타입에 속하는 객체들이 동일한 메시지를 수신할 경우 서로 다른 메서드를 이용해 메시지를 처리할 수 있는 메커니즘을 가리킨다.

객체지향이 유연하고, 확장 가능하고, 재사용성이 높다는 명성은 이 다형성이라는 강력한 무기가 있었기에 가능했다!

메시지를 따라라 : 객체지향의 핵심 메시지!

객체지향 세계에서 객체들이 서로 협력하기 위해 사용할 수 있는 유일한 방법은 메시지를 전송하는 것이다. 설계의 품질을 높이기 위해서는 훌륭한 메시지를 선택해야 한다. 어떤 객체가 어떤 메시지를 전송할 수 있는가와 어떤 객체가 어떤 메시지를 이해할 수 있는가를 중심으로 객체 사이의 협력 관계를 구성하는 것이 중요하다.

메시지의 가장 큰 역할은 수신자의 책임을 결정한다는 것이다. 송신자는 수신자가 어떤 로직을 통해 메시지를 처리하는지를 볼 수 없다. 그저 믿고 수신자에게 메시지를 던진다. 메시지를 믿어라! 자율적인 책임은 저절로 따라올 것이다..

What/Who 사이클

책임-주도 설계의 핵심은 어떤 행위(what)가 필요한지 먼저 결정한 후에 이 행위를 수행할 객체(who)를 결정하는 것이다. 즉 메시지를 결정한 후에 메시지를 수신할 후보를 선택하는 것으로 초점이 이동한다!

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객체 인터페이스

인터페이스는 다음과 같은 세 가지 특징을 지닌다.

1. 인터페이스의 사용법을 익히기만 하면 내부 구조나 동작 방식을 몰라도 쉽게 대상을 조작하거나 의사를 전달할 수 있다.
2. 인터페이스 자체는 변경하지 않고 단순히 내부 구성이나 작동 방식만을 변경하는 것은 인터페이스 사용자에게 어떤 영향도 미치지 않는다.
3. 대상이 변경되더라도 동일한 인터페이스를 제공하기만 하면 아무런 문제 없이 상호작용할 수 있다.

가장 많이 드는 자동차 예시를 들어보자!

1. 운전자는 자동차가 내부적으로 어떻게 구성되어 있고 어떤 원리로 움직이는지 몰라도 자동차를 운전하는 데 아무런 문제가 없다.
2. 자동차의 내부를 변경한다고 해서 자동차를 운전하는 방법이 변하는 것은 아니다.
3. 모든 자동차는 운전자에게 동일한 인터페이스를 제공한다. 즉 하나의 자동차를 운전할 수 있다면 어떤 자동차라도 운전할 수 있다.

객체 인터페이스에서는 아래 세가지가 매우 중요하다.

• 좀 더 추상적인 인터페이스
  수신자의 자율성을 보장할 수 있도록, 추상적인 메시지를 수신해도 알아서 처리할 수 있는 인터페이스를 제공한다.
• 최소 인터페이스
  외부에서 사용할 필요가 없는 인터페이스는 최대한 노출하지 말라. 객체가 실제로 협력에 필요로 하는 메시지 이외의 불필요한 메시지를 공용 인터페이스에 포함하지 않아도 된다.
• 인터페이스와 구현 간에 차이가 있다는 점을 인식
  아래에서 좀 더 살펴보자!

인터페이스와 구현의 분리

구현이란, 객체지향 세계에서 내부 구조와 작동 방식을 가리키는 용어이다. 객체를 구성하지만 공용 인터페이스에 포함되지 않는 모든 것이 구현에 포함된다.

객체의 인터페이스와 구현을 분리하라는 것은 결국 객체의 외부와 내부를 분리하라는 것을 의미한다. 이는 계속 해서 변경되는 소프트웨어 환경에서 강력하다. 수많은 객체들이 물고 물리며 돌아가는 객체지향 공동체 속에서 어떤 객체를 수정했을 때 어떤 객체가 영향을 받는지 판단하는 것은 거의 곡예에 가깝다! 공용 인터페이스로 변경에 대한 안전지대를 만들자.

캡슐화

캡슐화는 위에서 이야기했던, 객체의 자율성을 보존하기 위해 구현을 외부로부터 감추는 것을 의미한다. 정보 은닉이라고 부르기도 한다.

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객체 지도
: 자주 변경되는 기능이 아닌, 안정적인 구조를 바탕으로 시스템을 분할하는 객체지향

구조와 기능의 차이를 알아보자.
구조는 사용자나 이해관계자들이 도메인(domain)에 관해 생각하는 개념과 개념들 사이의 관계로 표현한다.
반면 기능은 사용자의 목표를 만족시키기 위해 책임을 수행하는 시스템의 행위로 표현한다.

일반적으로 기능을 수집하고 표현하기 위한 기법을 유스케이스 모델링이라고 하고 구조를 수집하고 표현하기 위한 기법을 도메인 모델링이라고 한다. 

쉽게 말해 유스케이스는 사용자와 시스템 간의 상호작용을 보여주는 '텍스트'이다. 위의 사진에서 볼 수 있듯이 예금주가 중도 해지 이자액을 계산한다 에 대한 일련의 시나리오 (예금주가 정기 예금 계좌 선택 -> 시스템이 계좌 정보 보여줌 -> 예금주가 이자 계산 요청 ..)에 해당한다고 생각하자.

이후 erd diagram처럼 표현하는 것이 도메인 모델이다. 이후 이렇게 만들어진 안정적인 도메인 모델을 기반으로 시스템의 기능을 구현한다. 객체지향의 가장 큰 장점은 도메인을 모델링하기 위한 기법과 도메인을 프로그래밍하기 위해 사용하는 기법이 동일하다는 것에 있다. 이것을 연결완전성(모델 -> 코드)이라고 말하고 그 역(코드-> 모델)도 성립하는 가역성의 특징을 띤다.

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커피 전문점으로 보는 명세/개념/구현 관점의 객체지향 프로그래밍

개념 관점: 도메인 안에 존재하는 개념들 사이의 관계를 의미한다.
명세 관점: 사용자의 영역인 도메인을 벗어나 개발자의 영역인 소프트웨어의 초점에서, 객체가 협력을 위해 '무엇'을 할 수 있는가에 초점을 맞춘다.
구현 관점: 객체의 책임을 '어떻게' 수행할 것인가에 초점을 맞춰 인터페이스를 구현하는 데 필요한 속성과 메서드를 클래스에 추가

UML 2.0 표준에서는 협력을 표현하기 위한 용도로 communication diagram을 제공한다. UML을 반드시 따를 필요는 없고, 나만의 의사소통을 위한 표기법을 체화하자!

class Customer {
	public void order(String menuName, Menu menu, Barista barista) { #객체에 대한 참조
    	MenuItem menuItem = menu.choose(menuName);
        Coffee coffee = barista.makeCoffee(menuItem);
        ...
    }
}

class MenuItem {
	private String name;
    private int price;
    
    public MenuItem(String name, int price) { #coffee에 따라 응답할 수 있는 메서드 구현
    	this.name = name;
        this.price = price;
    }
    
    public int cost() {
    	retun price;
    }
    public String getName() {
    	return name;
    }
}

class Menu {
	private List<MenuItem> items; #메뉴 아이템을 찾아야 할 책임이 있다.
    
    public Menu(List<MenuItem> items) {
    	this.items = items;
    }
    
	public MenuItem choose(String name) {
    	for (MenuItem each : items) {
        	if (each.getName().equals(name)) {
            return each;
            }
        }
        return null;
    }
}

class Barista {
	public Coffee makeCoffee(MenuItem menuItem) { #바리스타는 MenuItem을 이용해 커피 제조
    	Coffee coffee = new Coffee(menuItem);
        return coffee;
    }
}

class Coffee {
	private String name;
    private int price;
	
	public Coffee(MenuItem menuItem) { #커피도 자기 자신을 생성. 이름과 가격을 얻어야 함
    	this.name = menuItem.getName();
        this.price = menuItem.cost();
    }
}

 

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책 리뷰

이 책은 객체지향적인 코드를 작성하기 전 기본적으로 가지면 좋을 태도에 대해 전반적으로 담고 있다. 한 번쯤 객체지향에 대해 고민해본 사람이 읽는다면 슥슥 읽히고 평소 가지고 있던 객체지향에 대한 생각을 정리해볼 수 있는 것 같다. 
쉬운 예시들로 이루어져 있어 매우 잘 읽힌다!!

이 책을 읽으며 가장 생각이 많이 들게 했던 구절은 
' 개발자의 삶이 고단하면서 흥미로운 이유는 요구사항이 예측 불가능하게 변경되기 때문이다. 훌륭한 설계자는 사용자가 만족할 수 있는 훌륭한 기능을 제공하는 동시에 예측 불가능한 요구사항 변경에 유연하게 대처할 수 있는 안정적인 구조를 제공하는 능력을 갖추어야 한다. ' 였다.

훌륭한 설계자가 되기 위해서 내가 설계한, 그리고 남이 설계한 코드의 구조를 잘 이해할 수 있는 능력을 키워야 겠다고 마음 먹었고 이론을 바탕으로 실전에 잘 응용할 수 있도록 해야겠다!

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