객체지향의 사실과 오해 Chapter 03 리뷰

Chapter 03 타입과 추상화

"일단 컴퓨터를 조작하는 것이 추상화를 구축하고, 조작하고, 추론하는 것에 관한 모든 것이라는 것을 깨닫고 나면 (훌룡한) 컴퓨터 프로그램을 작성하기 위한 중요한 전제 조건은 추상화를 정확하게 다루는 능력이라는 것이 명확해진다" - Keith Devlin -

추상화를 통한 복잡성 극복

"진정한 의미의 추상화는 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정이라고 할 수 있다" - Root Bernstein-

추상화의 목적은 불필요한 부분을 무시함으로써 현실에 존재하는 복잡성을 극복하는 것이다. 추상화는 복잡한 현실을 단순화하기 위해 사용하는 인간의 가장 기본적인 인지 수단이라고 할 수 있다. 추상화의 수준, 이익, 가치는 목적에 의존한다.

이 책에서는 추상화를 다음과 같이 정의한다.

⚡️추상화
어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위한 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다. 복잡도를 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이루어진다.
1. 첫 번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것이다.
2. 두 번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것이다.

객체지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.
📌아마 객체지향을 위한 올바른 첫걸음은 추상화의 두 차원을 올바르게 이해하고 적용하는 것이라고 생각한다.

객체지향과 추상화

그룹으로 나누어 단순화하기
앨리스의 예시를 들어서 설명하자면, 앨리스는 정원에 있는 인물들을 두 개의 그룹으로 나눴다. 다수의 개별적인 인물이 아니라 '트럼프'와 '토끼'라는 두 개의 렌즈를 통해 정원을 바라보는 것은 정원에 내재된 복잡성을 효과적으로 감소시킨다. 개념
앨리스는 인물들의 차이점을 의도적으로 무시하고 공통점만을 취해 트럼프라는 개념으로 단순화한 것은 추상화의 일종이다. 객체지향의 패러다임의 중심에는 구체적이고 실제적인 객체가 존재하지만 수많은 객체들을 개별적인 단위로 취급하기에는 인간이 지닌 인지능력은 턱없이 부족하기 때문에 본능적으로 추상화 개념을 사용한다.

⚡️공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념 concept이라고 한다.

개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류 classification 할 수 있다.
결과적으로 개념은 공통점을 기반으로 객체를 분류할 수 있는 일종의 체라고 할 수 있다. 결국 각 객체는 특정한 개념을 표현하는 그룹의 일원으로 포함한다.

⚡️객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될 때 객체를 그 개념의 인스턴스 instance라고 한다.

객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구테적인 사물을 의미한다. 개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 한다.

개념이 세 가지 관점
어떤 객체에 어떤 개념이 적용됐다고 할 때는 그 개념이 부가하는 의미를 만족시킴으로써 다른 객체와 함께 해당 개념의 일원이 됐다는 것을 의미한다.

알반적으로 객체의 분류 장치로서 개념을 이야기할 떄는 아래의 세 가지 관점을 함께 언급한다.

• 심볼 symbol: 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
• 내연 intemsion: 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
• 💡내연은 개념을 객체에 적용할 수 있는지 여부를 판단하기 위한 조건이라는 점에 주목!💡
• 외면 extension: 개념에 속하는 모든 객체의 집합
• 💡개념의 인스턴스들이 모여 이뤄진 집합을 가리킨다💡

개념을 이용해 공통점을 가진 객체들을 분류할 수 있다는 아이디어는 객체지향 패러다임이 복잡성을 극복하는 데 사용하는 가장 기본적인 인지 수단이다.

객체를 분류하기 위한 틀
객체에게 적용할 개념을 결정하는 것은 결국 해당 객체를 개념이 적용된 객체 집합의 일원으로 맞아들인다는 것을 의미한다. 어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정한다. 유지보수도 용이하고, 변경에 유연하게 대체하며 개발자의 머릿속에서 객체를 쉽게 찾고 조작할 수 있는 정신적인 지도를 제공한다.

분류는 추상화를 위한 도구다
개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구다.

타입

타입은 개념이다
타입type은 개념과 동일한 개념이다. 하지만 컴퓨터 내부로 들어오는 순간 좀 더 기계적인 의미로 윤색될 수 밖에 없다.

⚡️타입이랑 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 의미한다.

데이터 타입
"타입이 없다 Untype"라는 말은 메모리 안의 데이터를 다룰 수 있는 단 하나의 타입만이 존재한다는 것을 의미한다. 타입이 없는 체계 안에서 모든 데이터는 일련의 비트열 bit string으로 구성된다. 어떤 메모리 조각 안에 들어있는 값의 의미는 그 값을 가져다 자신의 용도에 맞게 사용하는 외부의 해석가에 의해 결정된다. 애플리케이션이라고 부르는 프로그램이 바로 그런 해석가의 일종이다.

타입에 관한 중요한 사실 2가지 조언

• 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다.

데이터가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 데이터에 적용할 수 있는 작업이다. 연산자로 예를 들면, 어떤 데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 결정한다는 점이다.

• 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.

이 책에서는 프로그래밍 언어 관점에서 데이터 타입을 다음과 같이 정의한다.

⚡️데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는 데 사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터다. 데이터에 대한 분류는 임시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정한다.

객체와 타입
객체지향 프로그래밍을 작성할 때 우리는 객체를 일종의 데이터처럼 사용한다. 애플리케이션 내부에 살고 있는 모든 객체의 상태를 모으면 결국 애플리케이션에서 관리해야 하는 전체 데이터를 표현할 수 있게 된다. 💡그렇다고 해서 객체가 데이터인 것은 절대 아니다! (다시 한번 강조하지만 객체지향 설계의 핵심은 객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이다.)

객체의 타입을 얘기할 때의 두 가지 조언

• 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는 지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다.

어떤 객체들이 동일한 행동을 수행할 수 있다면 그 객체들은 동일한 타입으로 분류될 수 있다.

• 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.

객체의 행동을 가장 효과적으로 수행할 수만 있따면 객체 내부의 상태를 어떤 방식으로 표현하더라도 무방하다. 즉, 객체의 타입은 객체의 내부 표현과는 아무런 상관이 없다.

위의 두 가지 조언으로부터 객체지향 설계에 대한 중요한 원칙을 이끌어낼 수 있다.

행동이 우선이다
객체의 내부 표현 방식이 다르더라도 어떤 객체들이 동일하게 행동한다면 그 객체들은 동일한 타입에 속한다. 결과적으로 동일한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속한다고 말할 수 있다. 한 객체가 다른 객체와 동일한 데이터를 가지고 있더라도 다른 행동을 한다면 그 객체들은 서로 다른 타입으로 분류돼야 한다.

💡객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다. 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는 데 아무런 영향도 미치지 않는다.

같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다. 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임이란 동일한 메세지 수신을 의미한다.
동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메세지를 수신하고 이를 처리할 수 있다. 다만 내부의 표현 방식이 다르기 때문에 동일한 메세지를 처리하는 방식은 서로 다를 수 밖에 없다. 이것은 다형성에 의미를 부여한다.

⚡️훌룡한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤에 감춰야 한다. (흔히 말하는 캡슐화) 행동에 따라 객체를 분류하기 위해서는 객체가 내부적으로 관리해야 하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공해야 하는 행동을 먼저 생각해야 한다. 즉, 책임을 먼저 결정하고 그 책임을 수행하는 데 적합한 데이터를 나중에 결정한 후, 데이터를 책임을 수행하는 데 필요한 외부 인터페이스 뒤로 캡슐화해야 한다. 이게 바로 책임-주도 설계 방법이다.

객체를 결정하는 것은 행동이다. 데이터는 단지 행동을 따를 뿐이다.

타입의 계층

트럼프 계층

트럼프 인간은 트럼프보다 좀 더 특화된 행동을 하는 특수한 개념이다. 이 두 개념 사이의 관계를 일반화/특수화 generalization/specialiation 관계라고 한다.

일반화/특수화 관계
일반화와 특수화는 동시에 일어난다. 💡객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이라는 것이다. 객체가 내부에 보관한 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동이다.

⚡️일반화/특수화는 행동에 관한 것이다. 일반적인 타입은 특수한 타입에 비해 더 적은 수의 행동을 가지며 특수한 타입은 일반적인 타입에 비해 더 많은 행동을 가진다. 단, 특수한 타입은 일반적인 타입이 할 수 있는 모든 행동을 동일하게 수행할 수 있어야 한다. 두 타입 간의 관계가 행동에 의해 결정된다는 점이 가장 중요한 점이다!

💡타입의 내연을 의미하는 행동의 가짓수와 외연을 의미하는 집합의 크기는 서로 반대라는 사실이다.
일반적인 타입은 특수적인 타입보다 더 적은 수의 행동을 가지지만 더 큰 크기의 외연 집합을 가진다.

슈퍼타입과 서브타입
일반적인 타입을 슈퍼타입 supertype이라고 하고, 더 특수한 타입을 서브타입subtype이라고 한다.

어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족시켜야 한다. 일반적으로 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 떄문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.

일반화/특수화 관계를 표기하는 방법
일반적인 타입인 슈퍼타입을 상단에, 특수한 타입인 서브타입을 하단에 위치시키고 속이 빈 삼각형으로 연결해서 표현한다. 서브타입에서는 슈퍼타입과 중복된 행위를 생략할 수 있다. 서브타입은 슈퍼타입의 행위에 추가적으로 특수한 자신만의 행동을 추가하는 것이므로 슈퍼타입의 행동은 서브타입에게 자동으로 상속된다.

일반화는 추상화를 위한 도구다
객체지향 패러다임을 통해 세상을 바라보는 거의 대부분의 경우에 분류와 일반화/특수화 기법을 동시에 적용하게 된다.

정적 모델

타입의 목적
타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 상태를 정적인 관점에서 표현할 수 있다.

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
객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지는 지를 객체의 스냅샷 snapshot = 객체 다이어그램 object diagram이라고 한다.
실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착하는 것을 동적 모델 dynamic model이라고 한다.
객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것을 타입 모델 type model = 정적 모델 static model이라고 한다.

⚡️객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 한다. 두 가지의 관점을 적절히 혼용해야 한다.

클래스
객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다. 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다.

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📌같이 스터디 하는 경욱님 스터디 링크 첨부!!
https://velog.io/@kimku1018/%EA%B0%9D%EC%B2%B4%EC%A7%80%ED%96%A5%EC%9D%98-%EC%82%AC%EC%8B%A4%EA%B3%BC-%EC%98%A4%ED%95%B4-Study-3

객체지향의 사실과 오해 Study - (3)