Object - 객체지향 프로그래밍

객체지향 프로그래밍을 향해

협력, 객체, 클래스

객체지향 언어에 익숙한 사람이라면 가장 먼저 어떤 클래스가 필요한지 고민할 것이다. 대부분의 사람들은 클래스를 결정한 후에 클래스에 어떤 속성과 메서드가 필요한지 고민한다.
안타깝게도 이것은 객체지향의 본질과는 거리가 멀다. 진정한 객체지향 패러다임으로의 전환은 클래스가 아닌 객체에 초점을 맞출 때에만 얻을 수 있다.

프로그래밍하는 동안 두 가지에 집중해야 한다.

• 첫째, 어떤 클래스가 필요한지를 고민하기 전에 어떤 객체들이 필요한지 고민하라 클래스는 공통적인 상태와 행동을 공유하는 객체들을 추상화한 것이다. 따라서 클래스의 윤곽을 잡기 위해서는 어떤 객체들이 어떤 상태와 행동을 가지는지를 먼저 결정해야 한다. 객체를 중심에 두는 접근 방법은 설계를 단순하고 깔끔하게 만든다.
• 둘째, 객체를 독립적인 존재가 아니라 기능을 구현하기 위해 협력하는 공동체의 일원으로 봐야 한다. 훌륭한 협력이 훌륭한 객체를 낳고 훌륭한 객체가 훌륭한 클래스를 낳는다.

도메인의 구조를 따르는 프로그램 구조

문제를 해결하기 위해 사용자가 프로그램을 사용하는 분야를 도메인이라고 부른다. 요구사항과 프로그램을 객체라는 동일한 관점에서 바라볼 수 있기 때문에 도메인을 구성하는 개념들이 프로그램의 객체와 클래스로 매끄럽게 연결될 수 있다.

일반적으로 클래스의 이름은 대응되는 도메인 개념의 이름과 동일하거나 적어도 유사하게 지어야 한다. 클래스 사이의 관계도 최대한 도메인 개념 사이에 맺어진 관계와 유사하게 만들어서 프로그램의 구조를 이해하고 예상하기 쉽게 만들어야 한다.

클래스 구현하기

클래스는 내부와 외부로 구분되며 훌륭한 클래스를 설계하기 위한 핵심은 어떤 부분을 외부에 공개하고 어떤 부분을 감출지를 결정하는 것이다.

그렇다면 클래스의 내부와 외부를 구분해야 하는 이유는 무엇일까? 그 이유는 경계의 명확성이 객체의 자율성을 보장하기 때문이다.

자율적인 객체

먼저 두가지 중요한 사실을 알아야한다. 첫번째 사실은 객체가 상태와 행동을 가지는 복합적인 존재라는 것이다. 두번째 사실은 객체가 스스로 판단하고 행동하는 자율적인 존재라는 것이다.

객체 내부에 대한 접근을 통제하는 이유는 객체를 자율적인 존재로 만들기 위해서다. 객체지향의 핵심은 스스로 상태를 관리하고, 판단하고, 행동하는 자율적인 객체들의 공동체를 구성하는 것이다.

프로그래머의 자유

프로그래머의 역할을 클래스 작성자와 클라이언트 프로그래머로 구분하는 것이 유용하다. 클라이언트 프로그래머의 목표는 필요한 클래스들을 엮어서 애플리케이션을 빠르고 안정적으로 구축하는 것이다. 클래스 작성자는 클라이언트 프로그래머에게 필요한 부분만 공개하고 나머지는 꽁꽁 숨겨야 한다.

객체 외부와 내부를 구분하면 클라이언트 프로그래머가 알아야할 지식의 양이 줄어들고 클래스 작성자가 자유롭게 구현을 변경할 수 있는 폭이 넓어진다.

협력하는 객체들의 공동체

Screening의 reserve 메서드는 영화를 예매한 후 예매 정보를 담고 있는 Reservation의 인스턴스를 생성해서 반환한다.

public class Screenning {
    public Reservation reserve(Customer customer, int audienceCount){
        return Reservation(customer, this, calculateFee(audienceCount), audienceCount);
    }
    private Money calculateFee(int audienceCount) {
        return movie.calculateMovieFee(this).times(audienceCount);
    }
}

영화를 예매하기 위해 Screening, Movie, Reservation 인스턴스들은 서로의 메서드를 호출하며 상호작용한다. 이처럼 시스템의 어떤 기능을 구현하기 위해 객체들 사이에 이뤄지는 상호작용을 협력이라고 부른다.

협력에 관한 짧은 이야기

객체는 다른 객체의 인퍼테이스에 공개된 행동을 수행하도록 요청할 수 있다. 요청받은 객체는 자율적인 방법에 따라 요청을 처리한 후 응답한다.

객체가 다른 객체와 상호작용 할 수 있는 유일한 방법은 메시지를 전송 하는것 뿐이다.

다른 객체에게 요청이 도착할 때 해당 객체가 메시지를 수신 했다고 이야기 한다.

할인 요금 구하기

할인 요금 계산을 위한 협력 시작하기

public class Movie {
    private Money fee;
    private DiscountPolicy discountpolicy
    ...
    public Money calculateMovieFee(Screening screnning) {
        return fee.minus(discountPolicy.calculateDiscountAmount(screening));
    }

이 메서드 안에는 한 가지 이상한 점이 있다. 어떤 할인 정책을 사용할 것인지 결정하는 코드가 어디에도 존재하지 않는다는 것이다. 단지 discountPolicy에게 메시지를 전송할 뿐이다.

할인 정책과 할인 조건

할인 정책은 금액 할인 정책과 비율 할인 정책으로 구분된다. 두 가지 할인 정책을 각각 AmountDiscountPolicy와 PercentDiscountPolicy라는 클래스로 구현할 것이다.

여기서는 부모 부모 클래스인 DiscountPolicy 안에 중복 코드를 두고 AmountDiscountPolicy와 PercentDiscountPolicy가 이 클래스를 상속받게 할 것이다.

public abstract class DiscountPolicy {
    private List<DiscountCondition> conditions = new ArrayList<>();
    public DiscountPolicy(DiscountCondition ... conditions) {
        this.conditions = Arrays.asList(conditions);
    }
    public Money calculateDiscountAmount(Screening screening) {
        for(DiscountCondition each : conditions) {
            if (each.isSatisfiedBy(screening)) {
                return getDiscountAmount(screening);
            }
        }
        return Money.ZERO;
    }
    abstract protected Money getDiscountAmount(Screeing screening);
}

이처럼 부모 클래스에 기본적인 알고리즘의 흐름을 구현하고 중간에 필요한 처리를 자식 클래스에게 위임하는 디자인 패턴을 TEMPLATE METHOD Pattern이라고 부른다.

영화 예매 시스템에는 순번 조건과 기간 조건의 두 가지 할인 조건이 존재한다. 두 가지 할인 조건은 각각 SequenceCondition과 PeriodCondition이라는 클래스로 구현할 것이다.

Movie avatar = new Movie("아바타",
        Duration.ofMinutes(120),
        Money.wons(10000),
        new AmountDiscountPolicy(Money.wons(800),
            new SequenceCondition(1),
            new SequenceCondition(10),
            new PeriodCondition(DayOfWeek.MONDAY, LocalTime.of(10,0), LocalTime.of(11,59)),
            new PeriodCondition(DayOfWeek.THURSDAY, LocalTime.of(10,0), LocalTime.of(11,59)));

할인 정책 구성하기

Movie와 DiscountPolicy의 생성자는 단 하나의 할인정책만 설정할 수 있지만 할인 조건의 경우에는 여러개를 적용할 수 있다는 제약을 강제한다.

Movie의 생성자는 오직 하나의 DiscountPolicy 인스턴스만 받을 수 있도록 선언돼 있다.

public class Movie {
  public Movie(.... DiscountPolicy discountPolicy){
    this.discountPolicy = discountPolicy
  }
}

반면 DiscountPolicy의 생성자는 여러개의 DiscountCondition 인스턴스를 허용한다.

public abstract class DiscountPolicy {
  public DiscountPolicy(DiscountCondition... conditions) {
    this.conditions = Arrays.asList(conditions)
  }
}

상속과 다형성

코드 상에서 Movie는 DiscountPolicy에 의존한다. 코드를 샅샅이 조사해 봐도 Movie가 AmountDiscountPolicy나 PercentDiscountPolicy에 의존하는 곳을 찾을 수는 없다. 그러나 실행 시점에는 Movie의 인스턴스는 AmountDiscountPolicy나 PercentDiscountPolicy의 인스턴스에 의존하게 된다.

유연하고, 쉽게 재사용할 수 있으며, 확장 가능한 객체지향 설계가 가지는 특징은 코드의 의존성과 실행 시점의 의존성이 다르다는 것이다.

단, 코드의 의존성과 실행 시점의 의존성이 다르면 다를수록 코드를 이해하기 어려워진다는 것이다. 이와 같은 의존성의 양면성은 설계가 트레이드 오프의 산물이라는 사실을 잘 보여준다.
훌륭한 객체지향 설계자로 성장하기 위해서는 항상 유연성과 가독성 사이에서 고민해야 한다.

상속과 인터페이스

상속이 가치 있는 이유는 부모 클래스가 제공하는 모든 인터페이스를 자식 클래스가 물려받을 수 있기 때문이다.

인터페이스는 객체가 이해할 수 있는 메시지의 목록을 정의한다는 것을 기억하라.

다형성

다형성은 객체지향 프로그램의 컴파일 시간 의존성과 실행 시간 의존성이 다를 수 있는 사실을 기반으로 한다.

지연 바인딩, 동적 바인딩 : 컴파일 시간과 런타임 시간에 의존성이 다른 상태를 말한다.
초기 바인딩, 정적 바인딩 : 컴파일 시간과 런타임 시간에 의존성이 동일한 상태를 말한다.

구현 상속과 인터페이스 상속
순수하게 코드를 재사용하기 위한 목적으로 상속을 사용하는 것을 구현 상속이라고 부른다. 다형적인 협력을 위해 부모 클래스와 자식 클래스가 인터페이스를 공유할 수 있도록 상속을 이용하는 것을 인터페이스 상속이라고 부른다. 상속은 구현 상속이 아니라 인터페이스 상속을 위해 사용해야 한다. 구현 상속은 변경에 취약한 코드를 낳게 될 확률이 높다.

추상화와 유연성

추상화의 힘

추상화를 사용할 경우의 두 가지 장점을 보여준다.

추상화의 계층만 따로 떼어 놓고 살펴보면 요구사항의 정책을 높은 수준에서 서술할 수 있다는 것이다.추상화를 이용하면 설계가 좀 더 유연해 진다는 것이다.

상속

상속의 가장 큰 문제점은 캡슐화를 위반한다는 것이다. 상속을 이용하기 위해서는 부모 클래스의 내부 구조를 잘 알고 있어야 한다. 결과적으로 부모 클래스의 구현이 자식 클래스에게 노출되기 때문에 캡슐화가 약화된다. 캡슐화의 약화는 자식 클래스가 부모 클래스에 강하게 결합되도록 만들기 때문에 부모 클래스를 변경할 때 자식 클래스도 함께 변경될 확률을 높인다. 결과적으로 상속을 과도하게 사용한 코드는 변경하기도 어려워진다.

상속의 두 번째 단점은 설계가 유연하지 않다는 것이다. 상속은 부모 클래스와 자식 클래스 사이의 관계를 컴파일 시점에 결정한다. 따라서 실행 시점에 객체의 종류를 변경하는 것이 불가능하다.

반면 합성을 사용하면 이를 해결할 수 있다.

public class Movie {
    private DiscountPolicy discountpolicy;
    public void changeDiscountPolicy(DiscountPolicy discountPolicy) {
        this.discountPolicy = discountPolicy;
    }
}

합성

합성은 상속이 가지는 두 가지 문제점을 모두 해결한다. 인터페이스에 정의된 메시지를 통해서만 재사용이 가능하기 때문에 구현을 효과적으로 캡슐화할 수 있다. 또한 의존하는 인스턴스를 교체하는 것이 비교적 쉽기 때문에 설계를 유연하게 만든다.

그렇다고 해서 상속을 절대 사용하지 말라는 것은 아니다. 이전 처럼 코드를 재사용하는 경우에는 상속보다는 합성을 선호하는 것이 옳지만 다형성을 위해 인터페이스를 재사용하는 경우에는 상속과 합성을 함께 조합해서 사용할 수밖에 없다.