객체와 자료 구조

변수를 비공개로 정의하는 이유가 있습니다. 남들이 변수에 의존하지 않게 만들고 싶어서입니다. 충동이든 변덕이든, 변수 타입이나 구현을 맘대로 바꾸고 싶어서입니다. 그렇다면 어째서 수많은 프로그래머가 조회(Get) 함수와 설정(Set) 함수를 당연하게 공개(Public)해 비공개 변수를 외부로 노출할까요?

6.1. 자료 추상화

변수 사이에 함수라는 계층으 ㄹ넣는다고 구현이 저절로 감춰지지는 않습니다. 구현을 감추려면 추상화가 필요합니다. 그저 조회 함수와 설정 함수로 변수를 다룬다고 클래스가 되지는 않습니다. 그보다 추상 인터페이스를 제공해 사용자가 구현을 모른 채 자료의 핵심을 조작할 수 있어야 진정한 의미의 클래스입니다.

자료를 세세히 공개하기보다는 추상적인 개념으로 표현하는 편이 좋습니다. 인터페이스나 조회/설정 함수만으로는 추상화가 이뤄지지 않습니다. 개발자는 객체가 포함하는 자료를 표현할 가장 좋은 방법을 심각하게 고민해야 합니다.

// 저동차 연료 상태를 구체적인 숫자 값으로 알려줍니다.
// 단순히 변수값을 읽어 반환할 뿐입니다.
interface Vehicle {
  getFurlTankCapacityInCallons(): number;
  getGallonsOfGasoline(): number;
}

// 자동차 연료 상태를 백분율이라는 추상적인 개념으로 알려줍니다.
interface Vehicle {
  getPercentFuelRemaining(): number;
}

6.2. 자료/객체 비대칭

객체는 추상화 뒤로 자료를 숨긴 채 자료를 다루는 함수만 공개합니다. 자료 구조는 자료를 그대로 공개하며 별다른 함수는 제공하지 않습니다. 두 정의는 본질적으로 상반됩니다. 두 개념은 사실상 정반대입니다. 사소한 차이로 보일지 모르지만 그 차이가 미치는 영향은 굉장합니다.

객체와 자료 구조는 근본적으로 양분됩니다. 다시 말해, 객체 지향 코드에서 어려운 변경은 절차적인 코드에서 쉬우며, 절차적인 코드에서 어려운 변경은 객체 지향 코드에서 쉽습니다. 복잡한 시스템을 짜다 보면 새로운 함수가 아니라 새로운 자료 타입이 필요한 경우가 생깁니다. 이때는 클래스와 객체 지향 기법이 가장 적합니다. 반면, 새로운 자료 타입이 아니라 새로운 함수가 필요한 경우도 생깁니다. 이 떄는 절차적인 코드와 자료 구조가 좀 더 적합합니다.

분별 있는 프로그래머는 모든 것이 객체라는 생각은 미신임을 잘 압니다. 때로는 단순한 자료 구조와 절차적인 코드가 가장 적합한 상황도 있습니다.

class Square {
  topLeft: Point;
  side: number;
}

class Rectangle {
  topLeft: Point;
  height: number;
  width: number;
}

class Circle {
  center: Point;
  radius: number;
}

class Geometry {
  static readonly PI = 3.141592653589793;

  area(shape: object) {
    if (shape instanceof Square) {
      return shape.side * shape.side;
    }
    if (shape instanceof Rectangle) {
      return shape.height * shape.width;
    }
    if (shape instanceof Circle) {
      return Geometry.PI * shape.radius * shape.radius;
    }

    throw new Error("No Such Shape Exception");
  }
}

객체 지향 프로그래머가 위 코드를 본다면 코웃음을 칠지도 모르겠습니다. 클래스가 절차적이라 비판한다면 맞는 말입니다. 하지만 그런 비웃음이 100% 옳다고 말하기는 어렵습니다. 만약 Geometry 클래스에 둘레 길이를 구하는 preimeter() 함수를 추가하려 할 때, 도형 클래스는 아무 영향도 받지 않습니다. 도형 클래스에 의존하는 다른 클래스도 마찬가지 입니다. 반대로 새 도형을 추가하고 싶다면 Geometry 클래스에 속한 함수를 모두 고쳐야 합니다.

다음은 객체지향적인 도형 클래스입니다. 여기서 area()는 다형(Polymorphic) 메서드입니다. Geometry 클래스는 필요 없습니다. 그러므로 새 도형을 추가해도 기존 함수에 아무런 영향을 미치지 않습니다. 반면 새 함수를 추가하고 싶다면 도형 클래스 전부를 고쳐야 합니다.

class Square implements Shape {
  private topLeft: Point;
  private side: number;

  area(): number {
    return this.side * this.side;
  }
}

class Rectangle implements Shape {
  private topLeft: Point;
  private height: number;
  private width: number;

  area() {
    return this.height * this.width;
  }
}

class Circle implements Shape {
  static readonly PI = 3.141592653589793;
  private center: Point;
  private radius: number;

  area() {
    return Circle.PI * this.radius * this.radius;
  }
}

6.3. 디미터 법칙

디미터 법칙은 잘 알려진 휴리스틱(Heuristic)으로, 모듈은 자신이 조작하는 객체의 속사정을 몰라야 한다는 법칙입니다. 객체는 자료를 숨기고 함수를 공개합니다. 즉, 객체는 조회 함수로 내부 구조를 공개하면 안 된다는 의미입니다. 좀 더 정확히 표현하자면, 디미터 법칙은 클래스 C의 메서드 f는 다음과 같은 객체읨 ㅔ서드만 호출해야 한다고 주장합니다.

• 클래스 C
• f가 생성한 객체 (하지만 f는 반환하는 객체의 메서드를 호출해서는 안 된다.)
• f 인수로 넘어온 객체
• C 인스턴스 변수에 저장된 객체

6.3.1. 기차 충돌

다음 코드는 디미터 법칙을 어기는 듯이 보입니다. getOptions() 함수가 반환하는 객체 getScratchDir() 함수를 호출한 후 getScratchDir() 함수가 반환하는 객체의 getAbsolutePath() 함수를 호출하기 때문입니다.

const outputDir: string = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();

흔히 위와 같은 코드를 기차 충돌(Train Wreck)이라 부릅니다. 여러 객체가 한 줄로 이어진 기차처럼 보이기 때문입니다. 일반적으로 조잡하다 여겨지는 방식이므로 피하는 편이 좋습니다.

const opts = ctxt.getOptions();
const scratchDir = opts.getScratchDir();
const outputDir = scratchDir.getAbsolutePath();

위 예제가 다미터 법칙을 위반하는지 여부는 ctxt, Options, ScratchDir이 객체인지 아니면 자료 구조인지에 달려있습니다. 객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 확실히 다미터 법칙을 위반합니다. 반면, 자료구조라면 당연히 내부 구조를 노출하므로 다미터 법칙이 적용되지 않습니다. 코드를 다음과 같이 구현했다면 다미터 법칙을 거론할 필요가 없어집니다.

const outputDir: string = ctxt.options.scratchDir.absoutePath;

6.3.2. 잡종 구조

이런 혼란으로 말미암아 때때로 절반은 객체, 절반은 자료 구조인 잡종 구조가 나옵니다. 잡종 구조는 중요한 기능을 수행하는 함수도 있고, 공개 변수나 공개 조회/설정 함수도 있습니다. 공개 조회/설정 함수는 비공개 변수를 그대로 노출합니다. 덕택에 다른 함수가 절차적인 프로그래밍의 자료 구조 접근 방식처럼 비공개 변수를 사용하고픈 유혹에 빠지기 십상입니다.

이런 잡종 구조는 새로운 함수는 물론이고 새로운 자료 구조도 추가하기 어렵습니다. 양쪽 세상에서 단점만 모아놓은 구조입니다. 그러므로 잡종 구조는 되도록 피하는 편이 좋습니다. 프로그래머가 함수나 타입을 보호할지 공개할지 확신하지 못해 어중간하게 내놓은 걸계에 불과합니다.

6.3.3. 구조체 감추기

만약 ctxt options, scratchDir이 진짜 객체라면 앞서 코드처럼 줄줄이 사탕으로 엮어서는 안 됩니다. ctxt가 객체라면 뭔가를 하라고 말해야지 속을 드러내라고 말하면 안 됩니다. 만약 얻고자하는 임시 디렉터리의 절대 경로가 임시 파일을 생성하는데 쓰인다면, 그 목적을 드러내야 합니다.

// 추상화 수준을 뒤섞어 놓아 다소 불편하다.
const outFile = `${outputDir}/${className.replace(".", "/")}.class`;
const writeStream = fs.createWriteStream(outFile);

// 자신이 몰라야 하는 여러 객체를 탐색할 필요가 없다 (디미터리 법칙을 위반하지 않는다).
const writeStream = ctxt.createScratchFileStream(classFileName);

6.4. 자료 전달 객체

자료 구조체의 전형적인 형태는 공개 변수만 있고 함수가 없는 클래스입니다. 이런 자료 구조체를 때로는 자료 전달 객체(Data Transfer Object, DTO)라 합니다. DTO는 굉장히 유용한 구조체입니다. 특히 데이터베이스와 통신하거나 소켓에서 받은 메시지의 구문을 분석할 떄 유용합니다. 흔히 DTO는 데이터베이스에 저장된 가공되지 않은 정보를 애플리케이션 코드에서 사용할 객체로 변환하는 일련의 단계에서 가장 처음으로 사용하는 구조체입니다.

좀 더 일반적인 형태는 빈(Bean) 구조입니다. 빈은 비공개(Private) 변수를 조회/설정 함수로 조작합니다. 일종의 사이비 캡슐화로, 일부 OO 순수주의자나 만족시킬 뿐 별다른 이익을 제공하지 않습니다.

class Address {
  private street: string;
  private streetExtra: string;
  private city: string;
  private state: string;
  private zip: string;

  constructor(street: string, streetExtra: string, city: string, state: string, zip: string) {
    this.street = street;
    this.streetExtra = streetExtra;
    this.city = city;
    this.state = state;
    this.zip = zip;
  }

  getStreet(): string {
    return this.street;
  }

  getStreetExtra(): string {
    return this.streetExtra;
  }

  getCity(): string {
    return this.city;
  }

  getState(): string {
    return this.state;
  }

  getZip(): string {
    return this.zip;
  }
}

6.4.1 활설 레코드

활성 레코드는 DTO의 특수한 형태입니다. 공개 변수가 있거나 비공개 변수에 조회/설정 함수가 있는 자료 구조지만, 대개 save나 find와 같은 탐색 함수도 제공합니다. 활성 레코드는 데이터베이스 테이블이나 다른 소스에서 자료를 집접 변환한 결과입니다.

불행히도 활성 레코드에 비즈니스 규칙 메서드를 추가해 이런 자료 구조를 객체로 취급하는 개발자가 흔합니다. 하지만 이는 바람직하지 않습니다. 그러면 자료 구조도 아니고 객체도 아닌 잡종 구조가 나오기 때문입니다.

해결책은 당연합니다. 활설 레코드는 자료 구조로 취급합니다. 비즈니스 규칙을 담으면서 내부 자료를 숨기는 객체를 따로 생성합니다.

7. 출처

• 제목: 클린 코드 - 애자일 소프트웨어 장인 정신
• 저자: 로버트 C.마틴
• 옮긴이: 박재호, 이해영
• 출판사: 인사이트