[컴퓨터/IT] 객체지향의 사실과 오해 2

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[컴퓨터/IT] 객체지향의 사실과 오해

 

 

04장: 역할, 책임, 협력

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■ 책임

1. 책임의 분류

• 객체의 책임은 ‘객체가 무엇을 알고 있는가(knowing)’와 ‘무엇을 할 수 있는가(doing)’로 구성된다.
• 하는 것(doing)
  • 객체를 생성하거나 계산을 수행하는 것
  • 다른 객체의 행동을 시작시키는 것
  • 다른 객체의 활동을 제어하고 조절하는 것
• 아는 것(knowing)
  • 자신의 속성이나 상태에 대해 아는 것
  • 연관된 객체에 대해 아는 것
  • 자신이 유도하거나 계산할 수 있는 것에 대해 아는 것
• 책임은 객체지향 설계의 품질을 결정하는 중요한 요소이며 명확히 정의해야 한다.
• 책임은 객체의 공용 인터페이스를 구성한다.
• 일반적으로 객체지향의 책임은 외부에서 접근 가능한 공용 서비스 관점에서 논의된다.
• 즉, 책임은 객체가 외부에 제공할 수 있는 정보(아는 것)와 외부에서 제공할 수 있는 서비스(하는 것)의 목록이다.

예시:

• 커피숍에서 바리스타 객체는 커피를 만든다(doing), 사용 가능한 원두 종류를 알고 있다(knowing)라는 책임을 가진다.
• 고객 객체는 커피를 주문한다(doing), 메뉴에서 선택할 수 있는 항목을 알고 있다(knowing)라는 책임을 가진다.

2. 책임과 메시지

• 책임과 메시지는 동일한 수준이 아니다.
• 책임은 객체가 협력에 참여하기 위해 수행해야 하는 행위를 상위 수준에서 개략적으로 서술한 것이다.
• 책임을 결정한 후 실제 협력을 정제하면서 이를 메시지로 변환할 때, 하나의 책임이 여러 개의 메시지로 분할될 수 있다.
• 객체지향 설계는 협력에 참여하는 객체가 수행할 책임과 메시지를 주고받을 객체를 결정하는 것으로부터 시작된다.

 

■ 역할

1. 책임의 집합이 의미하는 것

• 역할을 정의하면 재사용성이 높아지고 유연한 객체지향 설계를 할 수 있다.

2. 역할이 답이다.

• 협력 안에서 역할은 "이 자리를 해당 역할을 수행할 수 있는 어떤 객체라도 대신할 수 있습니다."라는 의미를 갖는다.
• 동일한 역할을 수행할 수 있다는 것은 동일한 책임의 집합을 수행할 수 있다는 뜻이다.
• 역할은 유사한 협력을 추상화하여 인지 부담을 줄이고 재사용성을 높인다.
• 역할은 객체지향 설계의 단순성(simplicity), 유연성(flexibility), 재사용성(reusability)을 지원하는 개념이다.

예시:

• 커피숍에서 직원 역할을 수행할 수 있는 객체는 바리스타, 캐셔 등이 있다.
• 바리스타 객체는 커피를 만든다는 역할을 수행하고, 캐셔 객체는 주문을 받는다는 역할을 수행한다.

3. 협력의 추상화

• 역할의 핵심 가치는 하나의 협력 안에서 여러 종류의 객체가 참여할 수 있게 하여 협력을 추상화할 수 있다는 점이다.
• 구체적인 객체 대신 추상적인 역할을 사용하면 동일한 협력 구조를 다양한 문맥에서 재사용할 수 있다.

4. 대체 가능성

• 역할의 대체 가능성은 행위 호환성을 의미하며, 이는 동일한 책임을 수행할 수 있는 객체가 역할을 대신할 수 있음을 뜻한다.

 

■ 객체의 모양을 결정하는 협력

협력을 따라 흐르는 객체의 책임

1. 객체들이 주고받을 요청과 응답의 흐름을 결정한다.
   • 이 흐름이 협력에 참여하기 위해 수행될 책임이 된다.
2. 객체에 책임을 할당하면, 이 책임은 객체가 외부에 제공할 행동이 된다.
3. 행동을 결정한 후, 해당 행동을 수행하는 데 필요한 데이터를 고민해야 한다.
4. 데이터와 행동이 어느 정도 결정된 후, 클래스의 구현 방법을 선택한다.

예시:

• 커피숍의 주문 협력에서 고객이 캐셔에게 주문하면 캐셔는 이를 바리스타에게 전달하고, 바리스타는 커피를 만든 후 고객에게 제공한다.

 

■ 객체지향 설계 기법

1. 책임-주도 설계 (Responsibility-Driven Design, RDD)

• 협력에 필요한 책임을 식별하고 적합한 객체에게 책임을 할당하는 방식

설계 절차

1. 사용자에게 제공해야 하는 기능(시스템 책임)을 파악한다.
2. 시스템 책임을 더 작은 책임으로 분할한다.
3. 분할된 책임을 수행할 수 있는 적절한 객체 또는 역할을 찾아 책임을 할당한다.
4. 객체가 책임을 수행하는 과정에서 다른 객체의 도움이 필요한 경우, 이를 책임질 적절한 객체 또는 역할을 찾는다.
5. 해당 객체/역할에게 책임을 할당하여 협력이 이루어지도록 한다.

예시:

• 커피 주문 시스템을 설계할 때, 고객이 주문을 하고, 캐셔가 주문을 접수하고, 바리스타가 커피를 제조하는 책임을 각각 나누어 할당한다.

2. 디자인 패턴 (Design Patterns)

• 반복적으로 사용하는 해결 방법을 정의한 설계 템플릿 모음
• 공통으로 사용할 수 있는 역할, 책임, 협력의 템플릿을 제공하여 설계를 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.

3. 테스트 주도 개발 (Test-Driven Development, TDD)

• 실패하는 테스트를 작성하고, 테스트를 통과하는 간단한 코드를 작성한 후(이 과정에서 중복 허용), 리팩토링을 통해 중복된 코드를 제거하는 개발 방식
• 작동하는 깔끔한 코드를 작성하는 데 도움을 준다.
• 테스트는 단순히 코드를 검증하는 것이 아니라, 책임을 수행할 객체가 기대하는 역할과 메시지를 정의하는 과정이기도 하다.

예시:

• 바리스타 객체의 커피 제조 기능을 테스트하기 위해 아메리카노를 제조하면 아메리카노 객체가 반환되는지 확인하는 테스트를 작성할 수 있다.

 

05장: 책임과 메시지

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■ 자율적인 책임

‘어떻게’가 아니라 ‘무엇’을

• 자율적인 책임의 특징은 객체가 ‘어떻게’ 해야 하는가가 아니라 ‘무엇’을 해야하는가를 설명한다.
• 예를 들어, 커피 주문 시스템에서 바리스타 객체가 "커피를 어떻게 만들 것인가"를 직접 정의하는 것이 아니라, "커피를 만든다"라는 책임만을 갖는 것이 이상적이다. 이렇게 하면 바리스타 객체가 커피를 만드는 세부 과정이 변경되더라도 시스템의 다른 부분에 영향을 주지 않는다.

■ 메시지와 메서드

메시지

• 하나의 객체는 메시지를 전송함으로써 다른 객체에 접근한다.
• 메시지 - 전송 메커니즘은 객체가 다른 객체에게 접근할 수 있는 유일한 방법이다.
• 메시지 전송은 수신자와 메시지의 조합이다. (수신자, 메시지 이름, 인자의 조합)

다형성

• 서로 다른 유형의 객체가 동일한 메시지에 대해 서로 다르게 반응하는 것을 의미한다.
• 메시지에는 처리 방법(how)과 관련된 어떤 제약도 없기 때문에, 동일한 메시지라도 서로 다른 방식의 메서드를 이용해 처리할 수 있다.
• 따라서, 다형성을 하나의 메시지와 하나 이상의 메서드 사이의 관계로 볼 수 있다.
• 예를 들어, "음료를 제조한다"라는 메시지를 전송할 때, 바리스타 객체는 커피를 만들고, 주스 제조기 객체는 오렌지 주스를 만들 수 있다. 동일한 메시지지만 각 객체는 다르게 반응한다.
• 다형성은 객체들이 대체 가능하도록 설계를 유연하고 재사용 가능하게 만든다. 즉, 다형성은 송신자와 수신자 간의 객체 타입에 대한 결합도를 메시지에 대한 결합도로 낮춤으로써 달성된다.

 

■ 메시지를 따라라

객체지향의 핵심, 메시지

• 메시지가 아니라 데이터 중심으로 객체를 설계하는 방식은 객체의 내부 구조를 객체 정의의 일부로 만들기 때문에 객체의 자율성을 저해한다.
• 훌륭한 객체지향 설계는 "어떤 객체가 어떤 메시지를 전송할 수 있는가"와 "어떤 객체가 어떤 메시지를 이해할 수 있는가"를 중심으로 객체 사이의 협력 관계를 구성하는 것이다.
• 예를 들어, "결제하기" 메시지를 고객 객체가 전송하면, 결제 객체는 카드 결제, 현금 결제 등 다양한 방식으로 반응할 수 있도록 설계할 수 있다.

What / Who 사이클

• 책임-주도 설계의 핵심은 어떤 행위가 필요한지를 먼저 결정한 후에 이 행위를 수행할 객체를 결정하는 것이다.
• 즉, "무엇(What)"을 먼저 정의한 후 "누가(Who)" 그 행위를 수행할 것인지 결정해야 한다.
• 예를 들어, "음료를 제공한다"는 책임이 필요하다면, 이를 수행할 적절한 객체(바리스타, 자동판매기 등)를 나중에 결정하는 것이 좋다.
• 협력이라는 문맥 안에서 필요한 메시지를 먼저 결정한 후, 메시지를 수신하기에 적합한 객체를 선택한다. 그리고 수신된 메시지가 객체의 책임을 결정한다.
• 요약하면, 객체가 어떤 메시지를 수신하고 처리할 수 있는지가 객체의 책임을 결정한다.

묻지 말고 시켜라 (= 데메테르 법칙)

• 어떤 객체가 필요한지를 생각하지 말고, 어떤 메시지가 필요한지를 먼저 고민하라고 조언한다.
• 메시지를 결정하기 전까지는 객체에 대해 고민하지 말아야 한다.
• 예를 들어, 고객이 "주문 상태를 확인한다"라는 메시지를 전송할 때, 고객이 직접 주문 객체의 상세 데이터(예: 제조 중인지, 완료되었는지)를 확인하는 것이 아니라, 주문 객체가 자체적으로 상태를 응답하도록 설계하는 것이 좋다.
• 메시지를 결정하는 시점에서는 어떤 객체가 메시지를 수신할 것인지 알 수 없기 때문에, 메시지 송신자는 수신 객체의 내부 상태를 직접 볼 수 없다. 따라서 메시지 중심의 설계는 객체 간의 캡슐화를 강화한다.
• ‘데메테르 법칙’은 객체지향 애플리케이션이 자율적인 객체들의 공동체라는 사실을 강조한다. 즉, 객체는 다른 객체의 내부 결정에 간섭하지 말아야 하며, 모든 객체는 자신의 상태를 기반으로 스스로 결정을 내려야 한다.
• 결과적으로, ‘데메테르 법칙’은 객체를 자율적으로 만들고 캡슐화를 보장하며, 결합도를 낮게 유지하여 설계를 유연하게 만든다.
• 메시지가 ‘무엇’을 해야 하는지 요청하는 역할을 하는 것은:
  • 인터페이스 크기를 감소시킨다.
  • 인터페이스 크기가 작아지면, 외부에서 해당 객체에게 의존해야 하는 부분이 줄어든다.

 

■ 객체 인터페이스

인터페이스란?

인터페이스는 객체가 외부와 소통하는 창구 역할을 하며, 내부 구조를 몰라도 객체를 사용할 수 있도록 해줍니다.

인터페이스의 특징

1. 내부 구조를 몰라도 사용할 수 있다.
   • 예를 들어, 자동차를 운전할 때 엔진의 내부 작동 원리를 몰라도 핸들과 페달만 알면 운전할 수 있습니다.
2. 인터페이스가 변하지 않으면 내부 구현이 바뀌어도 문제가 없다.
   • 자동차의 엔진이 전기 모터로 바뀌더라도 운전자가 조작하는 방법(핸들, 가속 페달, 브레이크)은 그대로 유지됩니다.
3. 대상이 변경되더라도 동일한 인터페이스를 제공하면 그대로 사용할 수 있다.
   • 마치 유선 마우스를 쓰다가 무선 마우스로 바꿔도 여전히 같은 방식으로 컴퓨터를 조작할 수 있는 것과 같습니다.

객체가 다른 객체와 상호작용할 수 있는 유일한 방법은 ‘메시지 전송’입니다. 따라서 객체의 인터페이스는 객체가 수신할 수 있는 메시지 목록으로 구성됩니다.

 

책임, 메시지, 그리고 인터페이스

• 책임: 협력에 참여하는 객체의 책임이 자율적이어야 한다.
• 자율적: 자신의 의지와 판단력을 기반으로 객체 스스로 책임을 수행하는 방법을 결정할 수 있다.
• 인터페이스: 객체가 책임을 수해하기 위해 외부로부터 메시지를 받기 위한 통로

 

■ 인터페이스 구현의 분리

객체 관점에서 생각하는 방법

객체지향적 사고를 위한 세 가지 원칙:

1. 더 추상적인 인터페이스 제공
   • 예를 들어, drawCircle() 대신 drawShape() 같은 추상적인 인터페이스를 제공하면 원뿐만 아니라 사각형, 삼각형 등 다른 도형도 쉽게 추가할 수 있습니다.
2. 최소한의 인터페이스 제공
   • 외부에서 꼭 필요한 기능만 노출해야 합니다.
   • 예를 들어, 스마트폰의 운영체제 내부 코드를 사용자가 직접 조작할 수 없고, 정해진 앱 인터페이스를 통해서만 조작할 수 있는 것과 같습니다.
3. 인터페이스와 구현의 차이를 인식 (★)
   • 인터페이스는 객체 간의 약속이고, 구현은 그 약속을 어떻게 수행할지에 대한 내용입니다.

구현

• 객체를 구성하지만 공용 인터페이스에 포함되지 않는 모든 것이 구현에 포함된다.
  • 객체 내부의 데이터와 이를 조작하는 메서드(행동)
  • 객체의 상태를 저장하는 방식과 계산 방법

 

인터페이스와 구현의 분리 원칙

훌륭한 객체는 마치 블랙박스처럼 내부 구현을 모르더라도 인터페이스만으로 쉽게 사용할 수 있습니다. 스마트폰의 터치스크린 인터페이스처럼, 내부 회로와 코드를 알 필요 없이 화면의 아이콘만으로 조작할 수 있는 것과 같습니다.

 

이 원칙이 중요한 이유는:

• 소프트웨어는 계속 변경되기 때문에 변경의 영향 범위를 제한해야 합니다.
• 공용 인터페이스는 변경 시 많은 영향을 미치는 '위험지대'입니다.
• 내부 구현은 비교적 안전하게 변경할 수 있는 '안전지대'입니다.

따라서 적절한 구현을 선택하고 인터페이스 뒤에 숨기는 것은 객체의 자율성을 높이는 기본적인 방법입니다.

 

■ 캡슐화 (=정보은닉)

캡슐화의 정의

• 객체의 자율성을 보존하기 위해 구현을 외부로부터 감추는 것
• 두 가지 관점에서 활용됨:

1. 상태와 행위의 캡슐화
   • 객체는 상태(데이터)와 행위(메서드)의 조합이며, 이 둘을 하나의 단위로 묶어 외부에서 직접 접근하지 못하게 합니다.
   • 예를 들어, 은행 계좌 객체가 있다면 balance 필드를 외부에서 직접 수정하는 것이 아니라, deposit(amount) 메서드를 통해 변경하도록 제한하는 것입니다.
2. 사적인 비밀의 캡슐화
   • 객체의 공용 인터페이스만 노출하고 내부 구현을 감춥니다.
   • 예를 들어, 웹 브라우저에서 버튼을 클릭하면 내부적으로 복잡한 요청 처리가 이루어지지만, 사용자는 단순히 클릭하는 행위만 수행하면 됩니다.

■ 책임의 자율성이 협력의 품질을 결정한다

1. 자율적인 책임은 협력을 단순하게 만든다.

• 예를 들어, 주문 시스템에서 Order 객체가 calculateTotalPrice() 책임을 가진다면, 외부에서는 세부 계산 로직을 몰라도 해당 메서드만 호출하면 됩니다.

2. 자율적인 책임은 객체 외부와 내부를 명확하게 분리한다.

• 객체 내부 구현을 감추면 외부에서 불필요한 정보를 알 필요가 없어지고, 유지보수가 쉬워집니다.

3. 책임이 자율적일 경우 변경의 영향을 최소화할 수 있다.

• 예를 들어, PaymentProcessor 객체가 다양한 결제 수단(카드, 계좌이체, 간편결제)을 지원할 때, 내부 로직이 변경되더라도 processPayment() 인터페이스만 유지되면 외부에는 영향이 없습니다.

4. 자율적인 책임은 협력의 대상을 다양하게 선택할 수 있는 유연성을 제공한다.

• 책임이 자율적일수록 협력이 좀 더 유연해지고 다양한 문맥에서 재활용 될 수 있다.
  • 설계가 유연해지고 재사용성이 높아진다.
• 예를 들어, 자동차 객체가 move() 메시지를 수신할 수 있도록 설계하면, 전기차, 가솔린 차, 하이브리드 차 등 어떤 종류의 자동차든 동일한 방식으로 동작할 수 있습니다.

5. 객체가 수행하는 책임들이 자율적일수록 객체의 역할을 이해하기 쉬워진다.

• 객체의 책임이 명확하면 코드의 가독성이 좋아지고, 유지보수가 쉬워집니다.
• 예를 들어, UserAuthenticator 객체가 로그인 처리만 담당하고, 사용자 정보 관리는 UserProfileManager가 담당한다면 역할이 명확해집니다.