[Book] 객체지향의 사실과 오해 - 3장. 타입과 추상화

타입과 추상화

• 추상화의 예시
  • ex) 해리 벡의 지하철 노선도
• 지하철 노선도는 불필요한 지형 정보를 제거함으로써 단순함을 달성한 추성화의 훌륭한 예
• 지하철 노선도를 통해 알 수 있는 것처럼 훌륭한 추상화는 목적에 부합하는 것이어야 한다.

추상화

어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법

• 복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이뤄진다.
  • 첫번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것
  • 두번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것
• 모든 경우에 추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이라는 점이다.
• 객체지향 패러다임은 '객체'라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.
• 객체지향 패러다임을 이용해 유용하고 아름다운 애플리케이션을 개발하기 위한 첫걸음은 추상화의 두 차원을 올바르게 이해하고 적용하는 것

 

그룹으로 나누어 단순화하기

명확한 경계를 가지고 서로 구별할 수 있는 구체적인 사람이나 사물을 객체지향 패러다임에서는 '객체'라고 한다.

1. 개념

• 객체지향 패러다임의 중심에는 구체적이고 실제적인 객체가 존재
• 수많은 객체들을 개별적인 단위로 취급하기에는 인간이 지닌 인지능력이 턱없이 부족하다.
• 따라서 사람들은 본능적으로 공통적인 특성을 기준으로 객체를 여러 그룹으로 묶어 동시에 다뤄야하는 가짓수를 줄임으로써 상황을 단순화하려고 노력한다.
• 이처럼 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 '개념(concept)'이라고 한다.
• 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 '분류(classification)'할 수 있다.
• 객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될 때 객체를 그 개념의 '인스턴스(instance)'라고 한다.

개념은 세상의 객체들을 거르는데 사용하는 정신적인 렌즈를 제공한다. 이 렌즈를 통해 세상을 바라보면 수백 수천 개의 다양한 객체가 존재하는 복잡한 세상을 몇 개의 개념만으로 단순화할 수 있다.

2. 개념의 세 가지 관점

• 심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
• 내연(intention): 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
• 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set)

책에 나오는 트럼프라는 개념의 심볼, 내연, 외연은 다음과 같이 표현할 수 있다.

• 심볼: 트럼프
• 내연: 몸이 납작하고 두 손과 두 발은 네모 귀퉁이에 달려 있는 등장 인물
• 외연: 정원사. 병사, 신하, 왕자와 공주, 하객으로 참석한 왕과 왕비들, 하트 잭, 하트 왕과 하트 여왕

3. 객체를 분류하기 위한 틀

• 분류는 객체지향의 가장 중요한 개념 중 하나
• 특정한 객체를 특정한 개념의 객체 집합에 포함시키거나 포함시키지 않는 작업을 의미

4. 분류는 추상화를 위한 도구

• 개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구

 

타입

1.  타입은 개념이다

• 타입(tyoe)은 개념과 동일하다.
• 타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀이다.

2.  데이터 타입

• 컴퓨터가 어떤 작업을 수행하기 위해서는 작업에 필요한 데이터를 메모리 안으로 불러들여야 한다.
• 메모리에 불러들여진 데이터들은 무수히 많은 0과 1로 치장되어 메모리에 저장된다.
• 메모리의 세상에는 타입이라는 질서가 존재하지 않음. 타입이 없는 체계 안에서 모든 데이터는 일련의 비트열(bit string)으로 구성된다.
• 사람들은 자신이 다뤄야하는 데이터의 용도와 행동에 따라 그것들을 분류했다.
• 어떤 데이터에 다른 데이터를 더하거나 빼거나 나누거나 곱할 수 있다면 그 데이터를 숫자형으로 분류
• 데이터가 여러 문자로 구성돼 있고 다른 문자와 연결될 수 있다면 그 데이터를 문자열형으로 분류
• 데이터를 이용해 어떤 사실에 대한 참/거짓을 이야기할 수 있다면 논리형으로 분류
• 결과적으로 타입 시스템이 목적은 데이터가 잘못 사용되지 않도록 제약사항을 부과하는 것
• 타입에 관련된 두 가지 중요한 사실은 다음과 같다.
  • 첫째, 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다.
  • 둘째, 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
• 프로그래밍 언어 관점에서 데이터 타입은 다음과 같이 정의된다.

"데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는데 사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터다.
데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정한다."

3. 객체와 타입

• 객체를 타입에 따라 분류하고 그 타입에 이름을 붙이는 것은 결국 프로그램에서 사용할 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다.
• 객체의 타입
  • 첫째, 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다.
  • 어떤 객체들이 동일한 행동을 수행할 수 있다면 그 객체들은 동일한 타입으로 분류될 수 있다.
  • 둘째, 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.

4. 행동이 우선이다

• 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다.
• 같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다.
• 여기서 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임이란 동일한 메시지 수신을 의미한다.
• 따라서 동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메시지를 수신하고 이를 처리할 수 있다. 다만 내부의 표현 방식이 다르기 때문에 동일한 메시지를 처리하는 방식은 서로 다를 수 밖에 없다. (다형성)
• 다형성이란 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻함
• 동일한 메시지를 서로 다른 방식으로 처리하기 위해서는 객체들은 동일한 메시지를 수신할 수 있어야 하기 때문에 결과적으로 다형적인 객체들은 동일한 타입(또는 타입 계층)에 속하게 된다.
• 훌륭한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감춰야 한다. (캡슐화)

 

타입의 계층

• 객체가 동일한 타입으로 분류되기 위해서는 공통의 행동을 가져야만 함

1. 일반화/특수화 관계

• 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 행동
• 일반적 타입: 특수한 타입이 가진 모든 행동들 중에서 일부 행동만을 가지는 타입
• 특수한 타입: 일반적인 타입이 가진 모든 타입을 포함하지만 거기에 더해 자신만의 행동을 추가하는 타입

2. 슈퍼 타입과 서브 타입

• 일반화/특수화 관계는 좀 더 일반적인 한 타입과 좀 더 특수한 한 타입 간의 관계
• 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입(Supertype)이라고 한다.
• 좀 더 특수한 타입을 서브타입(Subtype)이라고 한다.
• 서브타입은 슈퍼타입의 행위에 추가적으로 특수한 자신만의 행동을 추가하는 것이므로 슈퍼타입의 행동은 서브타입에게 자동으로 상속된다.

 

타입의 목적

- 타입은 추상화다.
- 타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있다.

 

동적 모델과 정적 모델

• 스냅샷(snapshot): 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐를 객체의 스냅샷이라고 한다.
• 동적 모델: 스냅샷처럼 실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착하는 것을 동적 모델(dynamic model)이라고 한다.
  • 애플리케이션을 실행해 객체의 상태 변경을 추적하고 디버깅하는 것은 객체의 동적인 모델을 탐험하고 있는 것
• 정적 모델: 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것은 정적 모델(static model)이라고 한다.
  • 객체지향 프로그래밍 언어를 이용해 클래스를 작성하는 시점에는 시스템을 정적인 관점에서 접근

 

클래스

• 객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다.
• 따라서 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다. 하지만 클래스와 타입은 동일한 것이 아니다.
• 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이고 클래스는 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나이다.

 

결론

• 객체를 분류하는 기준은 타입이며, 타입을 나누는 기준은 객체가 수행하는 행동이다.
• 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 '상태'와 상태를 변경하는 '행위'이다.
• '클래스'는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘이다.