3장 : 타입과 추상화
추상화는 단순화다. 객체지향 패러다임에서 가장 널리 사용되는 추상화는 동적인 객체들을 단순화시켜 정적인 타입으로 갈무리하는 것이다 .
(타입의 개념을 이해하고 나면 객체를 구현하기 위해 클래스를 사용하는 이유를 이해하게 됨)
추상화를 통한 복잡성 극복
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 명확해진다. _ 키스 데블린
현실은 복잡하며 예측 불가능한 혼돈의 덩어리다. 사람들은 본능적으로 이해하기 쉽고 예측 가능한 수준으로 현실을 분해하고 단순화하는 전략을 따른다.
추상화란 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정이라고 할 수 있다. 추상화의 수준, 이익, 가치는 목적에 의존적이다.
💡 “현상은 복잡하다. 법칙은 단순하다. 버릴 게 무엇인지 알아내라.”
추상화 :
어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다.
✔️ 복잡성을 다루기 위한 추상화 단계
구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것이다.
중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것
객체지향과 추상화
모두 트럼프일 뿐
그룹으로 나누어 단순화하기
얼핏 보면 비슷해 보이지만 각 인물들에게는 다양한 측면에서 서로를 구별할 수 있는 독특한 특징이 있다. 명확한 경계를 가지고 서로 구별할 수 있는 구체적인 사람이나 사물을 객체라고 한다.
앨리스의 이야기에서 다양한 인물들을 ‘트럼프’라는 한 단어로 줄여 지칭할 수 있었던 이유는 정원에 있는 인물들이 공통적으로 ‘트럼프’라고 했을 때 떠오르는 일반적인 외형과 행동 방식을 지니고 있기 때문이다. 앨리스는 인물들을 하나씩 살펴보면서 ‘트럼프’의 의미에 적합한 인물은 ‘트럼프’ 그룸에 포함하고 ‘트럼프’라는 의미에 적합하지 않은 인물은 그룸에서 제외했다.
결과적으로 정원에 있는 인물들을 두 개의 그룹으로 나눴는데, 하나는 트럼프의 그룹이고 또 다른 하나는 토끼의 그룸이다. ‘트럼프’와 ‘토끼’라는 두 개의 렌즈를 통해 정원을 바라보는 것은 정원에 내재된 복잡성을 효과적으로 감소시켜준다.
개념
앨리스가 인물들의 차이점을 무시하고 공통점만을 취해 트럼프라는 개념으로 단순화한 것은 추상화의 일종이다.
공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을
개념(concept)이라고 하고, 개념이란 일반적으로 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 뜻한다.개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로
분류(classification)할 수 있다. 개념은 객체를 분류할 수 있는 틀을 제공한다.객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될 때 객체를 그 개념의
인스턴스(instance)라고 한다.
객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다. 개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 한다.
개념의 세 가지 관점
객체의 분류 장치로서 개념을 이야기할 때는 아래 세 가지 관점을 포함한다.
심볼(symbol) : 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭 (ex. 트럼프)
내연(intension) : 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다. (ex. 몸이 납작하고 두 손과 두 발은 네모 귀퉁이에 달려 있는 등장인물)
외연(extention) : 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set) (ex. 정원사, 병사, 신하, 왕자와 공주, 왕과 왕비, 하트 잭, 하트왕과 하트 여왕 .... )
객체를 분류하기 위한 틀
외연의 관점에서 어떤 객체에 어떤 개념을 적용할 수 있다는 것은 동일한 개념으로 구성된 객체 집합에 해당 객체를 포함시킨다는 것을 의미한다.
어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정하니, 여러분의 인지능력을 발휘해 최대한 직관적으로 분류하라
분류란 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업이다. 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을 때 우리는 그 객체를 특정한 집합의 멤버로 분류하고 있는 것이다.
분류는 추상화를 위한 도구다
개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로
분류(classification)할 수 있고, 개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구다.추상화를 통해 복잡한 세상을 그나마 단순화할 수 있다.
타입
타입은 개념이다
타입은 개념과 동일하다. 따라서 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.
데이터 타입
컴퓨터가 어떤 작업을 수행하기 위해서는 작업에 필요한 데이터를 메모리 안으로 불러들여야 한다. 메모리에 불러들여진 데이터들은 무수히 많은 0과 1로 치장되어 메모리에 저장된다. 타입이 없는 체계 안에서 모든 데이터는 일련의 비트열로 구성된다.
타입 시스템은 메모리 안에 저장된 0과 1에 대해 수행 가능한 작업과 불가능한 작업을 구분함으로써 데이터가 잘못 사용되는 것을 방지한다. 타입 시스템의 목적은 데이터가 잘못 사용되지 않도록 제약사항을 부과하는 것이다.
✔️ 타입에 관련된 두 가지 중요 사실
타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다.
타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는 데 사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터다.
데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정한다.
객체와 타입
객체지향 프로그램을 작성할 때 우리는 객체를 일종의 데이터처럼 사용한다. 객체를 타입에 따라 분류하고 그 타입에 이름을 붙이는 것은 결국 프로그램에서 사용할 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다.
But, 객체는 데이터는 아니다. 객체에서 중요한 것은 객체의 행동이지 상태는 행동의 결과로 초래된 부수효과를 쉽게 표현하기 위해 도입한 추상적인 개념일 뿐이다. 객체를 창조할 때 가장 중요하게 고려해야 하는 것은 객체가 이웃하는 객체와 협력하기 위해 어떤 행동을 해야 할지를 결정하는 것이다.
객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심이다.
✔️ 객체의 타입에 대한 조언 (데이터 타입과 동일)
어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다.
객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.
행동이 우선이다
💡 어떤 객체를 다른 객체와 동일한 타입으로 분류하는 기준은 그 객체가 타입에 속한 다른 객체와 동일한 행동을 하기만 하면 된다.
객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다. 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는 데 아무런 영향도 미치지 않는다.
✔️ 타입이 데이터가 아니라 행동에 의해 결정된다는 사실은 객체지향 패러다임을 특징 짓는 중요한 몇 가지 원리와 원칙에 의미를 부여한다.
같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다. 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임이란 동일한 메시지 수신을 의미한다. 동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메시지를 수신하고 이를 처리할 수 있는데, 이는 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력인 다형성에 의미를 부여한다.
외부에 데이터를 감춰야 한다. 공용 인터페이스 뒤로 데이터를 캡슐화 해야한다.
행동에 따라 객체를 분류하기 위해서는
외부에 제공해야 하는 행동을 먼저 생각한 후 객체가 내부적으로 관리해야 하는 데이터를 결정한다. (책임-주도 설계 Responsibility-Driven Design)
🍄 객체를 결정하는 것은 행동이다. 데이터는 단지 행동을 따를 뿐이다.
타입의 계층
트럼프 계층
트럼프는 트럼프 인간을 포괄하는 좀 더 일반적인 개념이다. 트럼프 인간은 트럼프보다 좀 더 특화된 행동을 하는 특수한 개념이다.
이 두 개념 사이의 관계를 일반화/특수화(generalization/specialization) 관계라고 한다.
일반화/특수화 관계
타입과 타입 사이에는 일반화/특수화 관계가 존재할 수 있다.일반적이라는 말은 더 포관적이라는 의미를 내포한다. 일반화와 특수화는 동시에 일어난다.
일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이다.
특수한 타입은 일반적인 타입이 할 수 있는 모든 행동뿐 아니라 더 많은 행동을 수행할 수 있다.
슈퍼타입과 서브타입
좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입(Supertype), 좀 더 특수한 타입을 서브타입(Subtype)이라고 한다.
일반적으로 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.
일반화는 추상화를 위한 도구다
추상화에서는 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거시켜 단순하게 만든다.
객체지향 패러다임을 통해 세상을 바라보는 거의 대부분의 경우에 분류와 일반화/특수화 기법을 동시에 적용하게 된다.
정적 모델
타입의 목적
타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기가 어렵기 때문이다.
타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 앨리스의 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.
그래서 결국 타입은 추상화다
타입은 추상화다. 타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있다.
타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법인 것이다.
동적 모델과 정적 모델
✔️ 객체를 생각할 때 고려하는 두 가지 모델
객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지는지 → 동적 모델
• 객체의 스냅샷이라고 하며, 객체지향 모델링을 위한 표준 언어인 UML에서 스냅샷은 객체 다이어그램이라고도 불린다.
객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현 → 정적 모델
• 일반적으로 이런 모델을 타입 모델이라고 한다.
객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 한다.
클래스
타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다.
결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 ‘상태’와 상태를 변경하는 ‘행위’이며, 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘이다.
느낀점
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