객체지향의 사실과 오해 - 3장

타입과 추상화

• 일단 컴퓨터를 조작하는 것이 추상화를 구축하고, 조작하고, 추론하는 것에 관한 모든 것이라는 것을 깨닫고 나면 (훌륭한) 컴퓨터 프로그램을 작성하기 위한 중요한 전제 조건은 추상화를 정확하게 다루는 능력이라는 것이 명확해짐
• 초기 지하철 노선도는 실제와 유사한 물리적인 지형 위에 구불구불한 운행 노선과 불규칙적인 역 간의 거리를 사실적으로 묘사하고 있었지만, 이렇게 사실적인 정보는 오히려 지하철을 이용하는 승객들로 하여금 노선도를 이해하기 어렵게 만듦
• 지하철 노선도 디자인에서 가장 중요한 것은 얼마나 사실적으로 지형을 묘사했느냐가 아니라 역과 역 사이의 연결성을 얼마나 직관적으로 표현했느냐임

추상화를 통한 복잡성 극복

• 현실은 복잡하며 예측 불가능한 혼돈의 덩어리임. 사람들은 본능적으로 이해하기 쉽고 예측 가능한 수준으로 현실을 분해하고 단순화하는 전략을 따름
• 헨리 백의 지하철 노선도는 불필요한 지형 정보를 제거함으로써 단순함을 달성한 추상화의 훌륭한 예.
• 진정한 의미에서 추상화란 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정
• 불필요한 부분을 무시함으로써 현실에 존재하는 복잡성을 극복하는 것

• 추상화

  • 어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법
• 객체지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복

객체지향과 추상화

1. 단순화

   • 정원에 들어선 앨리스 자신을 포함하여 앨리스가 마주하는 정원사, 클로버 병사들, 기타 등등은 모두 객체.
   • 객체는 제각기 독특한 모습과 행동 양식을 지니지만, 이들을 하나로 아우르는 ‘트럼프’라는 개념으로 단순화할 수 있음

2. 그룹으로 단순화

   • 정원 속 인물들은 다양한 측면에서 서로를 구별할 수 있는 독특한 특징이 있음. 이처럼 명확한 경계를 가지고 서로 구별할 수 있는 구체적인 사람이나 사물을 객체라고 함
   • 한편 장면에 등장하는 다양한 인물들을 모두 ‘트럼프’라고 줄여 지칭할 수 있음. 모든 인물들은 공통적으로 ‘트럼프’라고 했을 때, 떠오르는 일반적인 외형과 행동 방식을 지니고 있기 때문

3. 개념

   • 앨리스가 인물들의 차이점을 무시하고 공통점만을 취해 트럼프라는 개념으로 단순화한 것은 추상화의 일종. 이러한 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념(concept) 이라고 함
   • 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류(classification) 할 수 있음. 결국 각 객체는 특정한 개념을 표현하는 그룹의 일원으로 포함됨
   • 객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미. 개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 함

4. 개념의 3 가지 관점

   • 개념은 특정한 객체가 어떤 그룹에 속할 것인지를 결정함. 객체의 분류 장치로서 개념은 다음 세 가지 관점을 포함함
   • 심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭 (ex. ‘트럼프’)
   • 내연(intension): 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있음. (ex. 몸이 납작하고 두 손 두 발이 네모난 몸 모서리에 달려 있는 등장인물)
   • 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합 (ex. 정원사, 병사, 신하…)

5. 객체를 분류하기 위한 틀

   • 분류란 특정한 객체를 특정한 개념의 객체 집합에 포함시키거나 포함시키지 않는 작업을 의미함
   • 분류란 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업. 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을 때, 우리는 그 객체를 특정한 집합의 멤버로 분류하고 있는 것
   • 어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정함

6. 추상화를 위한 도구인 분류

   • 추상화는 구체적인 사물 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순화하는 것
   • 추상화는 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거해 단순화하는 것

타입

1. 개념인 타입

   • 타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀
   • 타입은 개념과 동일. 어떤 객체에 타입을 적용할 수 있을 때 그 객체를 타입의 인스턴스라고 함

2. 데이터 타입

   • ‘타입이 없다(Untyped)’는 말은 메모리 안의 데이터를 다룰 수 있는 단 하나의 타입만이 존재한다는 것을 의미함. 컴퓨터의 데이터를 목적에 따라 분류하기 시작하면서 프로그래밍 언어에 서서히 타입 시스템이 생겨났음. 타입 시스템의 목적은 데이터가 잘못 사용되지 않도록 제약사항을 부과하는 것
   • 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것
   • 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰짐
   • 데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는 데 사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터. 데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정함

3. 객체와 타입

   • 객체를 타입에 따라 분류하고 그 타입에 이름을 붙이는 것은 프로그램에서 사용할 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같음
   • 그러나 객체는 데이터가 아님. 객체에서 중요한 것은 행동이며, 이웃 객체와 협력하기 위해 어떤 행동을 할지를 결정하는 것.
   • 객체의 타입은 다음과 같은 특징을 가짐
   • 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동임
   • 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰짐

4. 행동이 우선

   • 동일한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속함. 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐. 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는 데 아무런 영향도 미치지 않음.
   • 타입이 데이터가 아니라 행동에 의해 결정된다는 사실은 객체지향 패러다임을 특징 짓는 중요한 몇 가지 원리원칙에 의미를 부여함
   • 같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있음. 동일한 행동은 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임은 동일한 메시지 수신을 의미함. 이처럼 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 다형성이라고 함.
   • 외부에 데이터를 감춰야 함. 공용 인터페이스 뒤로 데이터를 캡슐화하는 것은 객체를 행동에 따라 분류하기 위한 기본적인 원칙.
   • 객체가 내부적으로 관리하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동을 먼저 생각해야 함. 이는 ‘책임-주도’ 설계라고 부르는 객체지향 설계 방법임
   • 객체를 결정하는 것은 행동. 데이터는 단지 행동을 따를 뿐.

타입의 계층

1. 트럼프 계층

   • 앨리스는 정원사, 병사, 신하 등을 ‘트럼프’가 아닌 ‘트럼프 인간’으로 봤음. 등장인물들의 외양은 트럼프와 유사하지만 행동 자체는 트럼프와 완벽하게 동일하지 않기 때문
   • 트럼프 인간 타입의 객체는 트럼프 타입의 객체가 할 수 있는 모든 행동(납작 엎드릴 수 있고 뒤집어질 수 있는 것)에 더해 걸어다니는 행동을 더 할 수 있음. 따라서 모든 트럼프 인간은 동시에 트럼프임
   • 트럼프 인간은 트럼프보다 좀 더 특화된 행동을 하는 특수한 개념. 이 두 개념 사이 관계를 일반화/특수화 관계라고 함

2. 일반화/특수화 관계

   • 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동임.
   • 두 타입 간에 일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야 하고 반대로 한 타입은 다른 타입보다 더 일반적으로 행동해야 함.
   • 특수한 타입이란 일반적인 타입이 가진 모든 행동을 포함하지만 거기에 더해 자신만의 행동을 추가하는 타입을 가리킴

3. 슈퍼타입과 서브타입

   • 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입, 좀 더 특수한 타입을 서브타입이라고 함. 일반적으로 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 함

4. 일반화는 추상화를 위한 도구

   • 추상화에서는 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거시켜 단순하게 만듦.
   • 앨리스가 ‘기껏해야 트럼프에 불과해’라고 생각했을 때 앨리스는 머릿속에서 걸을 수 있는 트럼프 인간의 특수한 능력은 제거하고 종이 조각처럼 쉽게 뒤집어지는 트럼프의 특성에 집중했음
   • 객체지향 패러다임을 통해 세상을 바라보는 경우 분류와 일반화/특수화 기법을 동시에 적용하게 됨

정적 모델

1. 타입의 목적

   • 앨리스의 키는 앨리스가 어떤 음식을 먹거나 어떤 행동을 할 때마다 시시각각 변함. 하지만 모든 경우 앨리스는 앨리스일 뿐. 앨리스 객체의 상태는 변하지만, 앨리스를 다른 객체와 구별할 수 있는 식별성은 동일하게 유지됨
   • 타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 앨리스의 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해줌

2. 결국 타입은 추상화

   • 어떤 시점에 앨리스에 관해 생각할 때 불필요한 시간이라는 요소와 상태 변화라는 요소를 제거하고 철저하게 정적인 관점에서 앨리스의 모습을 묘사할 수 있음
   • 타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있음. 결국 타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법

3. 동적 모델과 정적 모델

   • 객체를 생각할 때 우리는 두 가지 모델을 동시에 고려
   • 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지는지 → 동적 모델(dynamic model)
   • 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것 → 정적 모델(static model) -> 객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 함

4. 클래스

   • 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것
   • 클래스 != 타입 -> 클래스는 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나
   • 결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 ‘상태’와 상태를 변경하는 ‘행위’

참고

• 객체지향의 사실과 오해