[객체지향의 사실과 오해] 2장. 이상한 나라의 객체

객체지향의 사실과 오해(출처: yes24)

객체지향의 예시 - 이상한 나라의 앨리스

컴컴한 굴 속의 천장이 낮은 긴 통로 위에 떨어진 앨리스.
커튼 뒤에 숨겨져 있던 작은 문을 발견했는데, 그 곳엔 아름다운 정원이 있다.
하지만 문의 높이가 40cm가 채 되지 않았기 때문에 앨리스는 문을 지나 아름다운 정원에 들어갈 수 없다.
주위를 둘러보며 방법을 찾았다.
'마셔라' 병의 액체를 마시고 앨리스의 키가 24cm 정도로 작아졌다.
케이크를 베어 물자 머리가 천장에 닿을 만큼 앨리스의 키가 커졌다.
토끼가 떨어뜨린 부채를 이용해 부채질을 하자 몸이 서서히 작아지더니 60cm 정도로 줄어들었다.
쐐기벌레가 남긴 버섯의 한쪽을 먹으면 몸이 커지고 다른 한쪽을 먹으면 몸이 작아진다.
앨리스는 버섯의 양쪽을 번갈아 먹으며 몸의 크기를 조절하여 원래 상태로 되돌렸다.
탁자 위에 놓여 있는 열쇠를 이용해 문을 열고 버섯의 다른 쪽을 베어 물어 다시 몸의 크기를 작게 만든 후 문을 통과해 아름다운 정원으로 발길을 들여 놓을 수 있었다.

앨리스 객체

위의  이야기는 앨리스의 키의 변화에 초점

이야기 분석

• 문을 통과하기에 적당한 상태 = 문을 통과하기에 적절한 키
• 특정 시점의 앨리스의 상태 = 특정 시점에서의 앨리스의 키
• 음료 마시거나, 부채질, 버섯 먹기, 케이크 먹기
  → 앨리스의 키를 변화시키는 것은 앨리스의 행동
  → 앨리스의 행동에 따라 앨리스의 상태가 변함

앨리스의 특징

• 상태를 가지며 상태는 변경 가능
• 상태를 변경시키는 것은 행동
  • 행동의 결과는 상태에 의존적, 상태를 이용해 서술 가능
  • 행동의 순서가 결과에 영향을 미침
• 앨리스는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능

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객체, 그리고 소프트웨어 나라

객체의 다양한 특성을 효과적으로 섬령하기 위해서는 객체를 상태(state), 행동(behavior), 식별자(identity)를 지닌 실체로 보는 것이 가장 효과적이다.

객체의 정의

객체란, 식별 가능한 개체 또는 사물이다.
객체는 구별 가능한 식별자, 특정적인 행동, 변경 가능한 상태를 가진다.
소프트웨어 안에서 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구현된다.

 

상태

객체가 주변 환경과의 상호작용에 어떻게 반응하는가는 그 시점까지 객체에 어떤 일이 발생했느냐에 좌우된다.

[예시]

• 앨리스가 문을 통과하기 위해서는 부채질을 하거나 버섯의 한쪽을 먹어 문을 통과하기에 충분할 정도로 자신의 키를 줄여야 한다.

상태를 이용하면 과거의 모든 행동 이력을 설명하지 않고도 행동의 결과를 쉽게 예측하고 설명할 수 있다.

상태를 이용하면 과거에 얽매이지 않고 현재를 기반으로 객체의 행동 방식을 이해할 수 있다.
상태는 근본적으로 세상의 복잡성을 완화하고 인지 과부하를 줄일 수 있는 중요한 개념이다.

 

상태와 프로퍼티

객체: 앨리스, 앨리스의 키를 줄이거나 늘리기 위해 사용하는 음료, 케이크, 부채, 버섯, 토끼, 문 등

프로퍼티: 앨리스의 키와 위치, 음료와 케이크의 양, 문이 열려있는지 여부, 토끼가 달려가는 속도 등

 

 

단순한 값이 아니라 객체를 사용해 다른 객체의 상태를 표현해야 할 경우
[예시] 앨리스가 현재 음료를 들고 있는 샅애인지를 표현하고 싶은 경우

• 앨리스가 음료를 들고 있는지 여부는 앨리스라는 객체가 음료라는 객체와 연결되어 있는지 여부로 표현할 수 있다.

앨리스의 상태

• 프로퍼티(property): 객체의 상태를 구성하는 모든 특징. 일반적으로 변경되지 않고 고정되기 때문에 정적이다.
• 앨리스의 프로퍼티: 키, 위치, 음료
• 프로퍼티 값(property value): 시간의 흐름에 따라 변경되기 때문에 동적이다.
  • 키는 음료를 마시면 작아지고, 문을 통과하면 위치가 정원으로 바뀌고, 음료를 다 마시면 현재 가지고 있는 음료를 버리게 됨

변경된 앨리스의 상태

링크(link)

• 객체와 객체 사이의 의미 있는 연결(앨리스와 음료 사이의 선)
• 객체의 링크를 통해서만 메시지를 주고 받을 수 있다.

속성(attribute)

• 객체를 구성하는 단순한 값
• 앨리스의 키, 위치

상태: 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합, 객체의 구조적 특징을 표현
객체의 상태는 객체에 존재하는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성
객체의 프로퍼티는 단순한 값과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분 가능

 

자율적인 존재인 객체

• 객체지향의 세계에서 객체는 다른 객체의 상태에 직접적으로 접근할 수도, 상태를 변경할 수도 없다.
• 자율적인 객체는 스스로 자신의 상태를 책임져야 한다.
• 행동: 다른 객체로 하여금 간접적으로 객체의 상태를 변경하는 것을 가능하게 한다.
• 객체지향의 기본 사상: 상태와 상태를 조작하기 위한 행동을 하나의 단위로 묶는 것
• 객체는 스스로의 행동에 의해서만 상태가 변경되는 것을 보장함으로써 객체의 자율성을 유지

 

행동

객체의 상태를 변경하는 것은 객체의 자발적인 행동 뿐이다.

[예시]

• 앨리스의 위치가 통로에서 정원으로 바뀐 이유: 앨리스가 문을 통과했기 때문
• 앨리스가 특정 행동을 취할 때마다 앨리스의 키와 위치는 변경된다.

 

부수 효과(side effect)

• 객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변경되는 것
• 앨리스가 문을 통과하는 행동은 앨리스의 위치를 변화시키는 부수 효과를 초래

 

상태와 행동의 관계

• 객체의 행동은 상태에 영향을 받는다
• 객체의 행동은 상태를 변경시킨다

 

상태를 이용해 바라본 행동의 관점

• 상호작용이 현재의 상태에 어떤 방식으로 의존하는가
• 상호작용이 어떻게 현재의 상태를 변경시키는가

[예시]

앨리스가 통과해야 하는 문의 크기를 40cm로 가정.

문을 통과하는 행동을 '키'와 '위치'라는 두 가지 상태를 이용해 간단히 서술 가능

• 앨리스의 키가 40cm 이하라면 문을 통과할 수 있다.
• 문을 통과한 후에 앨리스의 위치는 아름다운 정원으로 바뀌어야 한다.

 

협력과 행동

• 어떤 객체도 섬이 아니다.
• 객체는 자신에게 주어진 책임을 완수하기 위해 다른 객체를 이용하고 다른 객체에게 서비스를 제공한다.
• 객체가 다른 객체와 메시지를 통해서만 의사소통할 수 있다.

객체의 행동으로 인해 발생하는 결과

• 객체 자신의 상태 변경
• 행동 내에서 협력하는 다른 객체에 대한 메시지 전송

행동이란 외부의 요청 또는 수신된 메시지에 응답하기 위해 동작하고 반응하는 활동
행동의 결과: 개겣 자신의 상태 변경 또는 다른 객체에게 메시지 전달
객체는 행동을 통해 다른 객체와의 협력에 참여함 → 행동은 외부에 가시적이어야 함

 

상태 캡슐화

• 현실: 앨리스는 스스로 음료를 마시는 능동적인 존재, 음료는 스스로 아무것도 할 수 없는 수동적인 존재
• 객체지향의 세계: 모든 객체는 자신의 상태를 스스로 관리하는 자율적인 존재
  • 앨리스 객체의 키를 작게 만드는 것: 앨리스
  • 음료 객체의 양을 줄이는 것: 음료
  • 앨리스는 직접 음료의 상태를 변경할 수 없고, 음료를 마셨다는 메시지를 전달한다.
  • 적절한 정도로 음료의 양을 줄이는 것은 메시지를 전달받은 음료 스스로의 몫

메시지를 통한 앨리스와 음료 사이의 협력 관계

• 메시지를 보고 앨리스의 키가 줄어든다거나 음료의 양이 줄어든다는 상태 변경을 예상할 수 없다
  → 캡슐화

캡슐화

• 객체는 상태를 캡슐 안에 감춰둔 채 외부로 노출하지 않는다.
• 객체가 외부에 노출하는 것은 행동뿐이다.
• 외부에서 객체에 접근할 수 있는 유일한 방법 또한 행동뿐이다.

 

상태를 캡슐화해야 하는 이유

• 상태를 외부에 노출시키지 않고 행동을 경계로 캡슐화 → 객체의 자율성↑ → 객체의 지능↑ → 협력이 유연하고 간결해짐

 

식별자

• 객체: 인간의 인지 능력을 이용해 식별 가능한 경계를 가진 모든 사물
• 식별자: 객체를 서로 구별할 수 있도록 객체 안에 존재하는 특정한 프로퍼티. 모든 객체는 식별자를 가진다.

 

값(value)

• 숫자, 문자열, 날짜, 시간, 금액 등과 같이 변하지 않는 양을 모델링. 불변 상태(immutable state)를 가진다.
• 값의 상태가 같으면 두 인스턴스는 동일한 것으로 판단
• 이처럼 상태를 이용해 두 값이 같은지 판단할 수 있는 성질을 동등성(equality)
• 값은 오로지 상태만을 이용해 동등성 판단 → 식별자 필요 X

 

객체

• 시간에 따라 변경되는 상태를 포함, 행동을 통해 상태 변경. 가변 상태(mutable state)를 가진다.
• 타입이 같은 두 객체의 상태가 완전히 똑같아도 두 객체는 독립적인 별개의 객체
• 두 객체의 상태가 다르더라도 식별자가 같다면 두 객체를 같은 객체로 판단 가능
• 이처럼 식별자를 기반으로 객체가 같은지를 판단할 수 있는 성질을 동일성(idential)이라고 함.

 

값과 객체의 차이점

• 숫자는 Integer 클래스로부터 생성된 객체, 사람은 Person이라는 클래스로부터 생성된 객체
• 객체지향 언어의 관점에서 값과 객체 모두 클래스로부터 생성된 객체이기 때문에 문맥에 따라 그 의미가 혼란스러워질 수 있음
• 참조 객체(reference object) 또는 엔티티(entity)는 식별자를 지닌 전통적인 의미의 객체를 가리키는 용어
• 값 객체(value object)는 식별자를 가지지 않는 값을 기맄는 용어

객체는 상태를 가지며 상태는 변경 가능
객체의 상태를 변경시키는 것은 객체의 행동
 - 행동의 결과는 상태에 의존적, 상태를 이용해 서술 가능
 - 행동의 순서가 실행 결과에 영향을 미침
객체는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능

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기계로서의 객체

• 쿼리(query): 객체의 상태를 조회하는 작업
• 명령(command): 객체의 상태를 변경하는 작업

마이어가 제시한 기계로서의 객체(블랙박스)

기계로서의 앨리스 객체

기계로서의 앨리스 객체 설명

• 사각형 버튼: 객체의 상태 변경
• 원형 버튼: 객체의 상태 조회
• 우측 상단 디스플레이 창: 객체의 상태 출력
• 좌측 상단의 슬롯: 버튼을 눌러 기계의 상태를 변경하거나 조회할 때 기계가 필요로 하는 추가 정보를 위치시키는 곳

 

기계 동작 설명

• 객체 기계의 버튼을 눌러 상태를 변경 또는 상태 조회를 요청하는 것: 객체의 행동을 유발하기 위해 메시지를 전송하는 것과 유사
• 버튼을 누르는 것은 사용자지만 어떤 방식으로 동작할지는 기계 스스로 결정(자율적인 객체의 특성)
• 명령 버튼과 쿼리 버튼 이외의 다른 방법을 통해서는 앨리스 기계 사용 불가
  → 객체에 접근할 수 있는 유일한 방법은 객체가 제공하는 행동 뿐!(객체의 캡슐화)

상태는 동일하지만 서로 구분 가능한 두 개의 객체

 

 

협력하는 앨리스 기계와 음료 기계

협력하는 앨리스 기계와 음료 기계

• 사용자가 앨리스 기계의 [음료를 마시다] 버튼 누름 → 링크를 통해 음료 기계에게 [마셔지다] 버튼이 눌려지도록 요청 전송
• 위와 같이 링크를 통해 연결된 두 객체가 메시지 전송을 통해 협력하고 있다

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행동이 상태를 결정한다

상태를 먼저 결정하고 행동을 나중에 결정하는 방법의 단점

첫째, 상태를 먼저 결정할 경우 캡슐화가 저해

• 상태에 초점을 맞출 경우 상태가 객체 내부로 깔끔하게 캡슐화되지 못하고 공용 인터페이스에 그대로 노출되버릴 확률이 높아짐

둘째, 객체를 협력자가 아닌 고립된 섬으로 만듦

• 상태를 먼저 고려하는 방식은 협력이라는 문맥에서 벗어난 채 객체를 설계 → 자연스럽게 협력에 적합하지 못한 객체 창조

셋째, 객체의 재사용성 저하

• 객체의 재사용성은 다양한 협력에 참여할 수 있는 능력에서 나옴
• 상태에 초점을 맞춘 객체는 다양한 협력에 참여하기 어렵기 때문에 재사용성 저하

객체는 다른 객체와 협력하기 위해 존재
객체의 행동은 객체가 협력에 참여하는 유일한 방법
객체가 적합성을 결정하는 것은 객체의 행동

 

객체지향 설계

• 어플리케이션에 필요한 협력을 생각하고 협력에 참여하는 데 필요한 행동을 생각한 후 행동을 수행할 객체를 선택하는 방식으로 수행
• 먼저 객체의 행동을 결정하고 그 후에 행동에 적절한 상태를 선택

 

책임 주도 설계(Responsibility-Driven Desgin, RDD)

• 협력 안에서 객체의 행동은 결국 객체가 협력에 참여하면서 완수해야 하는 책임을 의미
• 어떤 책임이 필요한가를 결정하는 과정이 전체 설계를 주도해야 함

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은유와 객체

의인화(anthropomorphism)

• 현실의 객체보다 더 많은 일을 할 수 있는 소프트웨어 객체의 특징
• 객체지향 세계에서는 가능하지만 현실 속의 전화기는 스스로 통화할 수 없고 계좌는 스스로 금액을 이체할 수 없다.

의인화의 관점에서 소프트웨어를 생물로 생각하자.
모든 생물처럼 소프트웨어는 태어나고, 삶을 영위하고, 그리고 죽는다.
Wirfs-Brock 1990

소프트웨어 안에 구축되는 객체지향 세계는 현실을 조금 참조할 뿐 현실과 전혀 다른 새로운 세계를 창조하는 것.

또한 객체지향의 세계는 현실의 추상화가 아니다. 객체지향의 세계는 현실 속의 객체보다 더 많은 특징과 능력을 보유한 객체들로 넘쳐난다.

 

 

은유(metaphor)

• 정의: 실제로는 적용되지 않는 한 가지 개념을 이용해 다른 개념을 서술하는 대화의 한 형태
• 은유의 본질은 한 종류의 사물을 다른 종류의 사물 관점에서 이해하고 경험하는 데 있다.
• 은유 관계에 있는 실제 객체의 이름을 소프트웨어 객체의 이름으로 사용하면 표현적 차이를 줄여 소프트웨어의 구조를 쉽게 예측 가능
• 현실 세계인 도메인에서 사용되는 이름을 객체에게 부여하라!