[객체지향의 사실과 오해] 3장. 타입과 추상화

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

추상화를 통한 복잡성 극복

• 진정한 의미에서 추상화란 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정이라고 할 수 있다.
• 추상화는 그 목적에 부합하는 것이어야 한다. 어떤 추상화도 의도된 목적이 아닌 다른 목적으로 사용된다면 오도될 수 있다.
• 추상화
  • 어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다.
  • 복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 가지 차원에서 이뤄진다.
    • 첫 번째 차원 : 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화
    • 두 번째 차원 : 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것
• 객체지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.객체지향과 추상화

개념

• 사람들은 본능적으로 공통적인 특성을 기준으로 객체를 여러 그룹으로 묶어 동시에 다뤄야하는 가짓수를 줄임으로써 상황을 단순화하려고 노력한다.
• 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념이라고 한다.
• 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류할 수 있다.
• 개념은 공통점을 기반으로 객체를 분류할 수 있는 일종의 체라고 할 수 있다.
• 객체란 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다. 개념이 객체에 적용됐을 때 객 체를 개념의 인스턴스라고 한다.
• 개념의 세 가지 관점
• 심볼 : 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
• 내연 : 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
• 외연 : 개념에 속하는 모든 객체의 집합
• 내연은 개념을 객체에게 적용할 수 있는지 여부를 판단하기 위한 조건이고 외연은 개념의 인스턴스들이 모여 이뤄진 집합이다.
• 개념을 이용해 공통점을 가진 객체들을 분류할 수 있다는 아이디어는 객체지향 패러다임이 복잡성을 극복하는 데 사용하는 가장 기본적인 인지 수단

객체를 분류하기 위한 틀

• 분류란 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업이다. 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을 때 우리는 그 객체를 특정한 집합의 멤버로 분류하고 있는 것이다.

분류는 추상화를 위한 도구다.

• 개념을 통해 객체를 분류하는 과정은 추상화의 두 가지 차원(일반화와 단순화)을 모두 사용한다.
• 타입
• 타입은 개념이다. 타입의 정의는 개념의 정의와 완전히 동일하다.

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 않는다.
• 애플리케이션 안에서 타입이 없는 메모리 내부의 값을 다루다보면 수많은 오해와 시행착오에 부딪히게 된다.
• 타입없는 무질서가 초래한 혼돈의 세상에 질려버린 사람들은 메모리 안의 데이터에 특정한 의미를 부여하기 시작했다.
• 사람들은 자신이 다뤄야하는 데이터의 용도와 행동에 따라 그것들을 분류했다.
• 메모리 안의 데이터를 목적에 따라 분류하기 시작하면서 프로그래밍 언어 안에는 서서히 타입 시스템이 자라나기 시작했다.
• 타입에 관련된 두 가지 중요 사실
  1. 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다. 어떤 데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 결정한다는 점이다.
  2. 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
• 데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는 데 사용하는 메모리 집합(메모리 공간)에 관한 메타데이터다.
• 데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정한다.

객체와 타입

• 데이터 타입에 관해 언급했던 두 가지 조언은 객체의 타입을 이야기할 때도 동일하게 적용된다.
  1. 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다. 어떤 객체들이 동일한 행동을 수행할 수 있다면 그 객체들은 동일한 타입으로 분류할 수 있다.
  2. 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.

행동이 우선이다.

• 동일한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속한다고 말할 수 있다.
• 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동 뿐이다.
• 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는 데 아무런 영향도 미치지 않는다.
• 타입이 데이터가 아니라 행동에 의해 결정된다는 사실은 객체지향 패러다임을 특징짓는 중요한 몇 가지 원리와 원칙에 의미를 부여한다.
  1. 동일한 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 데이터를 수신하고 이를 처리할 수 있지만 내부의 표현 방식이 다르기 때문에 동일한 메시지를 처리하는 방식은 서로 다를 수 밖에 없다. 이것은 다형성에 의미를 부여한다.
  2. 데이터의 내부 표현과 무관하게 행동만이 고려 대상이라는 사실은 외부에 데이터를 감춰야한다는 것을 의미한다. 이 원칙을 캡슐화라고 한다.
  3. 행동에 따라 객체를 분류 => 책임 주도 설계

타입의 계층(일반화/특수화 관계)

• 두 타입 간의 일반화와 특수화는 동시에 일어난다.
• 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정짓는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이다.

슈퍼타입과 서브타입

• 두 타입 간의 일반화/특수화 관계에서 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입이라고 하고, 좀 더 특수한 타입을 서브타입이라고 한다.
• 슈퍼타입과 서브타입 간의 관계는 행동에 의해 결정된다.
• 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.

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 시간과 무관하게 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.
• 타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기가 너무 어렵기 때문이다.
• 그래서 결국 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

• 객체 다이어그램-동적 모델 : 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착
• 타입 모델- 정적 모델: 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현
• 객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해서는 객체 관점의 동적 모델과 객체를 추상화한 타입 관점의 정적 모델을 적절히 혼용해야 한다.
• 클래스
• 객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다.
• 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다.