객체지향의 사실과 오해 - 02. 이상한 나라의 객체

객체지향의 사실과 오해를 읽고 정리한 글입니다.

객체지향 패러다임은 지식을 추상화하고 추상화한 지식을 객체 안에 캡슐화함으로써 실세계 문제에 내재된 복잡성을 관리하려고 한다. 객체를 발견하고 창조하는 것은 지식과 행동을 구조화하는 문제다.

객체지향과 인지능력

인간은 본능적으로 세상을 독립적이고 식별 가능한 객체의 집합으로 바라본다.

• 객체지향을 직관적이고 이해하기 쉬운 패러다임이라고 말하는 이유
  • 객체지향이 세상을 자율적이고 독립적인 객체들로 분해할 수 있는 인간의 기본적인 인지 능력에 기반을 두고 있기 때문이다.
• 인간이 직접적으로 지각할 수 있는 대부분의 객체는 물리적인 경계를 지닌 구체적인 사물
• 인간의 인지능력은 물리적인 한계를 넘어 개념적으로 경계 지을 수 있는 추상적인 사물까지도 객체로 인식.
• 주문과 계좌 이체는 비록 물리적인 실체는 존재하지 않더라도 인간이 쉽게 구분하고 하나의 단위로 인지할 수 있는 개념적인 객체의 일종
• 객체는 인간이 분명하게 인지하고 구별할 수 있는 물리적인 또는 개념적인 경계를 지닌 어떤 것
• 객체지향 패러다임은 소프트웨어의 세계도 인간이 인지할 수 있는 다양한 소프트웨어 객체들이 모여 이뤄져있다는 믿음에서 출발

객체, 그리고 이상한 나라

앨리스 객체

• 앨리스는 문을 통과하기 위해 키를 늘리고 줄임
• 특정 시점의 앨리스의 상태랑 특정 시점에서의 앨리스의 키
• 앨리스의 키는 시간의 흐름에 따라 변함.
• 음료를 마시고 버섯을 먹고 상자 속 케이크를 먹는 등의 행동을 통해 키를 변화시킴
• 앨리스의 상태를 결정하는 것은 행동이지만 행동의 결과를 결정하는 것은 상태.
• 앨리스가 한 행동의 결과는 앨리스의 상태에 의존적
• 어떤 행동의 성공 여부는 이전에 어떤 행동들이 발생했는지에 영향을 받음.
• 앨리스의 키가 변경되더라도 앨리스는 앨리스임
• 앨리스는 상태 변경과 무관하게 유일한 존재로 식별 가능

앨리스의 특징

• 앨리스는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.
• 앨리스의 상태를 변경시키는 것은 앨리스의 행동이다.
  • 행동의 결과는 상태에 이존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
  • 행동의 순서가 결과에 영향을 미친다.
• 앨리스는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

객체, 그리고 소프트웨어의 나라

하나의 개별적인 실체로 식별 가능한 물리적인 또는 개념적인 사물은 어떤 것이라도 객체가 될 수 있다.

• 인간의 인지 능력 안에서 개수를 셀 수 있고, 다른 사물과 구분할 수 있으며, 생성 시점을 알 수 있고, 독립적인 하나의 단위로 인식할 수 있는 모든 사물은 객체
• 객체는 상태(state), 행동(behavior), 식별자(identity)를 지닌 실체

객체란 식별 가능한 개체 또는 사물이다. 객체는 자동차처럼 만질 수 있는 구체적인 사물일 수도 있고, 시간처럼 추상적인 개념일 수도 있다. 객체는 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태를 가진다. 소프트웨어 안에서 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구현된다.

상태

왜 상태가 필요한가

• 객체가 주변 환경과의 상호작용에 어떻게 반응하는가는 그 시점까지 객체에 어떤 일이 발생했느냐에 좌우됨.
• 어떤 행동의 결과는 과거에 어떤 행동들이 일어났었느냐에 의존
• 일반적으로 과거에 발생한 행동의 이력을 통해 현재 발생한 행동의 결과를 판단하는 방식은 복잡하고 번거로우며 어려움
• 상태를 이용하면 과거에 얽매이지 않고 현재를 기반으로 객체의 행동 방식 이해 가능
• 상태는 근본적으로 세상의 복잡성을 완화하고 인지 과부하를 줄일 수 있는 중요한 개념

상태와 프로퍼티

• 분명하게 인식할 수 있음에도 객체의 영역에 포함시킬 수 없는 것들도 존재
• 숫자, 문자열, 양, 속도, 날짜, 참/거짓 등 단순한 값은 객체가 아니지만 객체의 상태를 표현하기 위한 중요한 수단
• 때로 단순한 값이 아니라 객체를 사용해 다른 객체의 상태를 표현해야 할 때가 있음

• 모든 상태는 단순한 값과 객체의 조합으로 표현할 수 있음
• 프로퍼티: 객체의 상태를 구성하는 모든 특징
• 프로퍼티는 변경되지 않고 고정되기 때문에 ‘정적’
• 프로퍼티 값(property value)는 시간의 흐름에 따라 변경되기 때문에 ‘동적’

• 앨리스와 음료 사이에 선이 존재했지만 사라짐
• 앨리스가 음료에 관해 알고 있었지만 음료에 관해 알지 못하는 상태로 변경됨
• 링크(link): 객체와 객체 사이의 의미있는 연결
• 객체와 객체 사이에는 링크가 존재해야만 요청을 보내고 받을 수 있음.
• 객체의 링크를 통해서만 메시지를 주고받을 수 있음
• 속성(attribute): 객체간의 선으로 표현되는 링크와 달리 객체를 구성하는 단순한 값
• 프로퍼티는 단순한 값인 속성과 다른 객체를 가리키는 링크라는 두 가지 종류의 조합으로 표현할 수 있음
  • 프로퍼티: 속성과 연관관계의 두 가지 종류로 구분됨
  • 연관관계: 정적인 관계 의미
  • 링크: 연관관계의 인스턴스

상태는 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합으로 객체의 구조적 특징을 표현한다. 객체의 상태는 객체에 존재하는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성된다. 객체의 프로퍼티는 단순한 값과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분할 수 있다.

객체는 스스로의 행동에 의해서만 상태가 변경되는 것을 보장함으로써 객체의 자율성을 유지한다.

행동

상태와 행동

• 객체의 상태를 변경하는 것은 객체의 자발적인 행동뿐임.
• 객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변경된다는 것은 행동이 부수 효과(side effect)를 초래한다는 것을 의미
• 부수 효과의 개념을 이용하면 객체의 행동을 상태 변경의 관점에서 쉽게 기술할 수 있음.

상태와 행동 사이에는 다음과 같은 관계가 있음을 알 수 있다.

• 객체의 행동은 상태에 영향을 받는다
• 객체의 행동은 상태를 변화시킨다.

이것은 상태라는 개념을 이용해 행동을 다음의 두 가지 관점에서 서술할 수 있음을 의미한다.

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

앨리스가 문을 통과하는 행동을 상태 관점에서 설명해보면, 앨리스의 ‘키’와 ‘위치’라는 두 가지 상태를 이용해 간단하게 서술할 수 있다.

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

협력과 행동

• 객체는 자신에게 주어진 책임을 완수하기 위해 다른 객체를 이용하고 다른 객체에게 서비스를 제공
• 객체가 다른 객체와 협력하는 유일한 방법은 다른 객체에게 요청을 보내는 것
• 요청을 수신한 객체는 요정을 처리하기 위해 행동
• 객체의 행동은 객체가 협력에 참여할 수 있는 유일한 방법
• 객체는 수신된 메시지에 따라 적절히 행동하면서 협력에 참여하고 그 결과로 자신의 상태를 변경
• 객체는 협력에 참여하는 과정에서 자기 자신의 상태뿐만 아니라 다른 객체의 상태 변경을 유발 가능
• 앨리스가 음료를 마시면 키가 작아지는 동시애 음료의 양이 줄어야 함
• 음료를 마시는 앨리스의 행동은 자기 자신뿐만 아니라 음료의 상태 변경도 유발

객체의 행동은 두 가지 관점의 부수 효과를 명확하게 서술해야 한다.

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

행동이란 외부의 요청 또는 수신된 메시지에 응답하기 위해 동작하고 반응하는 활동이다. 행동의 결과로 객체는 자신의 상태를 변경하거나 다른 객체에게 메시지를 전달할 수 있다. 객체는 행동을 통해 다른 객체와의 협력에 참여하므로 행동은 외부에 가시적이어야 한다.

상태 캡슐화

앨리스는 스스로 음료를 마시는 능동적인 존재지만 음료는 스스로는 아무것도 할 수 없는 수동적인 존재이다. 객체지향의 세계에서 모든 객체는 자신의 상태를 스스로 관리하는 자율적인 존재이다. 음료 객체의 양을 줄이는 것은 음료 자신이어야 한다.

• 앨리스는 음료에게 음료를 마셨다는 메시지를 보냄
• 양이 줄어들 것인지 말 것인지는 음료가 결정할 사항, 앨리스와는 무관

캡슐화

• 메시지 송신자는 메시지 수신자의 상태 변경에 대해서는 전혀 알지 못함.
• 객체는 상태를 캡슐 안에 감춰둔 채 외부로 노출하지 않음.
• 외부에 노출하는 것은 행동뿐이고, 외부에서 객체에 접근할 수 있는 방법도 행동뿐임.
• 메시지는 객체의 행동을 유발하지만, 객체의 상태를 변경할 지 여부는 객체 스스로 결정
• 상태를 잘 정의된 행동 집합 뒤로 캡슐화하는 것은 객체의 자율성을 높이고 협력을 단순하고 유연하게 만듦

식별자

• 참조 객체(reference object), 엔티티(entity)
• 객체를 서로 구별할 수 있는 특정한 프로퍼티
• 모든 객체는 식별자를 가짐
• 객체가 아닌 단순한 값은 식별자를 가지지 않음
• 값(value): 숫자, 문자열, 날짜, 시간, 금액 등과 같이 변하지 않는 양을 모델링
  • 값 객체(value object)
  • 값의 상태는 변하지 않기 때문에 불변 상태(immutable state)임
  • 두 인스턴스의 상태가 같다면 두 인스턴스를 같은 값으로 판단
  • 동등성(equality)
    • 값의 상태가 같으면 두 인스턴스는 동일한 것으로 판단하고 상태가 다르면 다른 것으로 판단.
• 객체: 시간에 따라 변경되는 상태를 포함, 행동을 통해 상태를 변경
  • 가변상태(mutable state)
  • 타입이 같은 두 객체의 상태가 완전히 똑같더라도 두 객체는 별도의 독립적인 객체
  • 동일성(identical)
    • 식별자를 기반으로 객체가 같은지를 판단할 수 있는 성질

식별자란 어떤 객체를 다른 객체와 구분하는 데 사용하는 객체의 프로퍼티다. 값은 식별자를 가지지 않기 때문에 상태를 이용한 동등성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교해야 한다. 객체는 상태가 변경될 수 있기 때문에 식별자를 이용한 동일성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교할 수 있다.

객체의 특성은 다음과 같다.

• 객체는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.
• 객체의 상태를 변경시키는 것은 객체의 행동이다.
  • 행동의 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
  • 행동의 순서가 실행 결과에 영향을 미친다.
• 객체는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

기계로서의 객체

• 쿼리(query): 객체의 상태를 조회하는 작업
• 명령(command): 객체의 상태를 변경하는 작업
• 객체가 외부에 제공하는 행동의 대부분은 쿼리와 명령으로 구성됨
• 사용자는 객체가 제공하는 명령과 쿼리로 구성된 인터페이스를 통해서만 객체에 접근

행동이 상태를 결정한다.

• 가장 쉽게 빠지는 함정
  • 상태를 중심으로 객체를 바라보는 것
  • 객체에 필요한 상태가 무엇인지를 결정하고 그 상태에 필요한 행동을 결정

위 행동은 설계에 나쁜 영향을 끼침

1. 캡슐화 저해
   • 상태가 객체 내부로 깔끔하게 캡슐화되지 못하고 공용 인터페이스에 그대로 노출되버릴 확률이 높아짐
2. 객체를 협력자가 아닌 고립된 섬으로 만듦
3. 객체의 재사용성 저하

상태가 아닌 행동에 초점을 맞춰야 한다. 설계자로서 우리는 협력의 문맥에 맞는 적절한 행동을 수행하는 객체를 발견하거나 창조해야 한다. 객체의 적합성을 판단하는 것은 상태가 아닌 행동이다.

• 객체지향 설계는
  1. 애플리케이션에 필요한 협력을 생각하고
  2. 협력에 참여하는 데 필요한 행동을 생각한 후
  3. 행동을 수행할 객체를 선택하는 방식으로 수행

• 행동을 결정한 후에야 행동에 필요한 정보가 무엇인지를 고려

• 책임 - 주도 설계(Responsibility - Driven Design, RDD)
• 객체의 행동은 객체가 협력에 참여하면서 완수해야 하는 책임을 의미
• 어떤 책임이 필요한가를 결정하는 과정이 전체 설계를 주도
• 협력이라는 문맥 안에서 객체의 행동을 생각하도록 도움으로써 응집도 높고 재사용 가능한 객체를 만들 수 있게 함.

은유와 객체

두 번째 도시 전설

• 객체지향은 현실세계의 모방이 아님.
• 소프트웨어의 상품은 실제 세계의 상품을 단순화하거나 추상화한 것이 아니라 특성이 다른 어떤 것임을 의미

의인화

• 현실 속에서 수동적인 존재가 소프트웨어 객체로 구현될 때는 능동적으로 변함.
• 소프트웨어 객체가 현실 객체의 부분적인 특징을 모방하는 것이 아닌 현실 객체가 가지지 못한 추가적인 능력을 보유하게 됨

은유

• 실제로는 적용되지 않는 한 가지 개념을 이용해 다른 개념을 서술하는 대화의 한 형태
• 한 종류의 사물을 다른 종류의 사물 관점에서 이해하고 경험
• 현실 속의 객체의 의미 일부가 소프트웨어 객체로 전달되기 때문에 프로그램 내의 객체는 현실 속의 객체에 대한 은유
• 소프트웨어 객체에 대한 현실 객체의 은유를 효과적으로 사용할 경우 표현적 차이를 줄일 수 있으며, 이해하기 쉽고 유지보수가 용이한 소프트웨어를 만들 수 있음