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객체지향의 사실과 오해 - 내용정리 및 요약

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By gyowoo 104 min read

1. 협력하는 객체들의 공동체

1.1 실세계의 모방

객체지향 프로그래밍이란 현실 속에 존재하는 사물을 최대한 유사하게 모방해 소프트웨어 내부로 옮겨오는 작업

  • 결과물인 객체지향 소프트웨어는 실세계의 투영
  • 객체란 현실 세계에 존재하는 사물에 대한 추상화

하지만 실세계의 모방은 실용적인 관점에서 객체지향 분석, 설계를 설명하기엔 적합하지 않음
소프트웨어 객체와 실세계 사물 사이에 존재하는 연관성은 희미함

개념이 비현실적임에도 반복적으로 사용하는 이유

  • 객체를 현실세계의 생명체에 비유하는 것은 상태와 행위를 캡슐화(encapsulation)하는 소프트웨어 객체의 자율성(qutonomous)을 설명하는 데 효과적
  • 현실 세계 사람들이 암묵적인 약속과 명시적인 계약을 기반으로 협력하며 목표를 달성해 나가는 과정은 메세지(message를 주고받으며 공동의 목표를 달성하기 위해 협력(collaboration)하는 객체들의 관계를 설명하는 데 적합함
  • 실세계의 사물을 기반으로 소프트웨어 객체를 식별하고 구현까지 이어간다는 개념은 객체재향 설계의 핵심 사상인 연결완전성(seamlessness)을 설명하는 데 적합한 틀을 제공함

객체지향 개념 - 실세계의 모방
실무적인 관점(프로그램 설계,구현)에서는 부적합하지만, 객체지향이라는 용어에 담긴 기본 사상을 이해하고 학습하는 데는 매우 효과적

1.2 역할, 책임, 협력

객체들은 애플리케이션 기능을 구현하기 위해 협력한다. 시스템은 역할과 책임을 수행하는 객체로 분할되고, 시스템의 기능은 객체 간의 연쇄적인 요청과 응답의 흐름으로 구성된 협력으로 구현된다. 책임은 객체지향 설계의 품질을 결정하는 중요 요소이고, 역할은 협력에 참여하는 객체에 대한 일종의 페르소나다. 역할은 관련성 높은 책임의 집합이다.

객체의 역할

  • 여러 객체가 동일한 역할을 수행할 수 있다.
  • 역할은 대체 가능성을 의미한다.
  • 각 객체는 책임을 수행하는 방법을 자율적으로 선택할 수 있다.
  • 하나의 객체가 동시에 여러 역할을 수행할 수 있다.

1.3 객체가 갖추어야 할 덕목

협력 공동체의 일원으로서 객체는 다음과 같은 두 가지 덕목을 갖춰야 하며, 두 덕목 사이에서 균형을 유지해야 한다.

1.3.1 객체는 충분히 ‘자율적’이어야 한다

객체가 자율적인 존재로 남아있기 위해서는 필요한 행동(behavior)과 상태(state)를 함께 지니고 있어야 한다. 객체의 자율성은 내부와 외부를 명확하게 구분하는 것에서 나온다.

객체의 자율성 : 캡슐화(Encapsulation)

  • 객체의 사적인 부분은 객체 스스로 관리하고 외부에서 일체 간섭이 없도록 차단해야 함
  • 객체의 외부에서는 접근이 허락된 수단을 통해서만 객체와 의사소통해야 함
  • 객체는 다른 객체가 ‘무엇(what)’을 수행하는지는 알 수 있지만 ‘어떻게(how)’ 수행하는지 알 수 없음

1.3.2 객체는 충분히 ‘협력적’이어야 한다

  • 메세지 : 객체지향의 세계에서의 유일한 의사소통 수단
  • 협력 : 메세지 전송하는 객체와 메세지 수신하는 객체 사이의 관계로 구성
  • 송신자(sender) : 메세지 전송하는 객체
  • 수신자(receiver) : 메세지 수신하는 객체
  • 메서드(method) : 객체가 수신된 메세지를 처리하는 방법

객체의 협력 : 다형성(polymorphism)

어떤 객체에게 메세지를 전송하면 결과적으로 메세지에 대응되는 특정 메서드가 실행된다. 메시지를 수신한 객체가 실행 시간에 메서드를 선택할 수 있다는 점은 절차적 언어1와 구분되는 특징이다.

외부의 요청이 무엇인지를 표현하는 메세지와, 요청을 처리하기 위한 구체적인 방법인 메서드를 분리하는 것은 객체의 자율성을 높이는 핵심 매커니즘이다.

1.4 요약

객체지향의 본질

  • 객체지향이란 시스템을 상호작용하는 자율적인 객체들의 공동체로 바라보고 객체를 이용해 시스템을 분할하는 방법
  • 자율적인 객체란 상태와 행위를 함께 지니며 스스로 자기 자신을 책임지는 객체를 의미
  • 객체는 시스템의 행위를 구현하기 위해 다른 객체와 협력함. 각 객체는 협력 내에서 정해진 역할을 수행하며 역할은 관련된 책임의 집합
  • 객체는 다른 객체와 협력하기 위해 메세지를 전송하고, 메세지를 수신한 객체는 메세지를 처리하는 데 적합한 메서드를 자율적으로 선택

객체를 지향하라
객체지향의 핵심은 클래스가 아니다. 핵심은 적절한 책임을 수행하는 역할 간의 유연하고 견고한 협력 관계를 구축하는 것이다. 클래스는 협력에 참여하는 객체를 만드는데 필요한 구현 매커니즘일 뿐이다. 객체지향의 중심에는 클래스가 아닌 객체가 위치하며, 중요한 것은 클래스들의 정적인 관계가 아니라 메세지를 주고받는 객체들의 동적인 관계다.

클래스의 구조와 메서드가 아니라 객체의 역할, 책임, 협력에 집중하라.
객체지향은 객체를 지향하는 것이지 클래스를 지향하는 것이 아니다.

2. 이상한 나라의 객체

2.1 객체지향과 인지능력

인간은 본능적으로 세상을 독립적이고 식별 가능한 객체의 집합으로 바라본다. 인간의 인지 능력은 물리적인 한계를 넘어 개념적으로 경계 지을 수 있는 추상적인 사물까지도 객체로 인식할 수 있게 한다. 객체란 인간이 분명하게 인지하고 구별할 수 있는 물리적인 또는 개념적인 경계를 지닌 어떤 것이다.

객체의 다양한 특성을 효과적으로 설명하기 위해선 객체를 상태(state), 행동(behavior), 식별자(identity)를 지닌 실체로 보는것이 가장 효과적이다[Booch 2007].

2.2 상태와 프로퍼티

객체의 상태를 구성하는 모든 특징을 통틀어 객체의 프로퍼티(property)라고 한다. 프로퍼티는 변경되지 않고 고정되기 때문에 ‘정적’이다. 반면 프로퍼티 값(property value)은 시간이 흐름에 따라 변경되기 때문에 ‘동적’이다.

객체와 객체 사이의 의미 있는 연결을 링크(link)라고 한다. 객체와 객체 사이에는 링크가 존재해야만 요청을 보내고 받을 수 있다. 즉, 객체의 링크를 통해서만 메세지를 주고받을 수 있다. 링크는 객체가 다른 객체를 참조할 수 있다는 것을 의미하며, 이것은 한 객체가 다른 객체의 식별자를 알고 있는 것으로 표현된다.

링크와 달리 객체를 구성하는 단순한 값은 속성(attribute)이라고 한다. 프로퍼티는 속성과 연관관계의 두 종류로 구분된다. 연관관계는 정적인 관계를 의미하며 링크는 연관관계의 인스턴스다.

모든 객체의 상태는 단순한 값과 객체의 조합으로 표현할 수 있다.

2.3 상태와 행동

객체는 자율적인 존재다. 객체는 다른 객체의 상태에 직접적으로 접근할 수도, 상태를 변경할 수도 없다. 간접적으로 객체의 상태를 변경하거나 조회하는 방법으로 행동(behavior)을 사용한다.

객체지향의 기본 사상은 상태와 상태를 조작하기 위한 행동을 하나의 단위로 묶는 것이다.
객체는 스스로의 행동에 의해서만 상태가 변경되는 것을 보장함으로써 객체의 자율성을 유지한다.

객체가 취하는 행동은 객체 자신의 상태를 변경시키지만 행동의 결과는 객체의 상태에 의존적이다. 객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변경된다는 것은 행동이 부수 효과(side effect)를 초래한다는 것이다. 앨리스가 케이크를 먹는 행위는 앨리스의 키를 작게 변화시키고 케이크의 양을 줄이는 부수 효과를 야기한다. 케이크를 먹는 행동의 결과가 앨리스의 키에 의존한다.

상태와 행동 사이의 관계

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

상태를 활용한 행동의 두 가지 관점

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

2.4 협력과 행동

객체의 유일한 의사소통 수단은 메세지이다.2 객체는 수신된 메세지에 따라 적절히 행동하면서 협력에 참여하고 그 결과로 자신의 상태를 변경한다. 객체의 행동은 객체가 협력에 참여할 수 있는 유일한 방법이다. 객체는 협력에 참여하는 과정에서 자신의 상태뿐만 아니라 다른 객체의 상태 변경을 유발할 수 있다.

행동으로 인해 발생하는 결과의 두 가지 관점

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

2.5 상태 캡슐화

메세지 송신자는 메세지 수신자의 상태 변경에 대해서는 전혀 알지 못한다. 객체는 상태를 캡슐 안에 감춰둔 채 외부로 노출하지 않는다. 객체가 외부에 노출하는 것은 행동뿐이며, 외부에서 객체에 접근할 수 있는 유일한 방법 역시 행동 뿐이다.

객체의 행동을 유발하는 것은 외부로부터 전달된 메세지지만, 메세지를 해석하고 그에 반응해서 상태를 변경할지 여부는 전적으로 메세지 수신자의 판단에 따른다. 수신자가 자신의 상태를 변경하지 않는다면 송신자가 간섭할 수 있는 여지가 없다.

2.6 식별자

모든 객체는 식별자를 가지며 식별자를 이용해 객체를 구별할 수 있다. 객체 안에 존재하며 서로 구별할 수 있는 특정 프로퍼티를 식별자라고 한다. 객체가 가지는 프로퍼티 타입은 객체나 단순한 값 중 하나가 될 수 있다고 설명했다. 값과 객체의 차이점은 식별자의 보유 유무이다.

값(value) 이 같은지 여부는 상태가 같은지를 이용해 판단한다. 상태를 이용해 두 값이 판단할 수 있는 성질을 동등성(equality) 이라고 한다. 상태로 동등성을 판단할 수 있는 이유는 값의 상태가 변하지 않기 때문(불변상태(immutable state))이다. 따라서 식별자가 필요없다.

객체는 상태를 기반으로 동일성을 판단할 수 없다. 시간의 흐름에 따라 객체의 상태가 변하기 때문(가변 상태(mutable state))이다. 따라서 상태 변경에 독립적인 별도의 식별자를 이용해 동일성을 판단한다.

2.6.1 참조 객체와 값 객체

숫자(값)를 정의하는 Integer와 사람을 정의하는 Person는 클래스다. 객체지향 언어의 관점에서 값과 객체 모두 클래스로부터 생성된 객체이기 때문에 문맥에 따라 의미가 혼란스러워 질 수 있다. 때문에 별도의 지칭 용어를 사용하기도 한다.

  • 참조 객체(reference object) or 엔티티(entity) : 식별자를 지닌 전통적인 의미의 객체
  • 값 객체(value object) : 식별자를 가지지 않는 값

2.7 행동이 상태를 결정한다

상태를 먼저 결정하고 행동을 나중에 결정하는 방법은 설계에 나쁜 영향을 끼친다

  • 상태를 먼저 결정할 경우 캡슐화가 저해된다.
  • 객체를 협력자가 아닌 고립된 섬으로 만든다.
  • 객체의 재사용성이 저하된다.

객체는 다른 객체와 협력하기 위해 존재한다. 객체의 행동은 객체가 협력에 참여하는 유일한 방법이다. 따라서 객체가 적합한지를 결정하는 것은 그 객체의 상태가 아니라 행동이다.

협력 안에서 행동은 결국 객체가 협력에 참여하면서 완수해야 하는 책임을 의미한다. 따라서 어떤 책임이 필요한가를 결정하는 과정이 전체 설계를 주도해야 한다.3

2.8 은유와 객체

객체지향이 현실을 오롯이 모방하기만 한다는 것은 오해다. 현실 속의 객체와 소프트웨어 객체 사이의 가장 큰 차이점은 현실 속에서는 수동적인 존재가 소프트웨어 객체로 구현될 때는 능동적으로 변한다는 것이다. 레베카 워프스브록은 현실의 객체보다 더 많은 일을 할 수 있는 소프트웨어 객체의 특징을 의인화(anthropomorphism) 라고 부른다.

은유(metaphor) : 현실 세계와 객체지향 세계의 관계를 더 정확하게 설명할 수 있는 단어. 한 개념을 이용해 다른 개념을 서술하는 대화의 형태.

은유 관계에 있는 실제 객체의 이름을 소프트웨어 객체의 이름으로 사용하면 표현적 차이4(representatinal gap)5 를 줄여 소프트웨어 구조를 쉽게 예측할 수 있다.

2.9 요약

객체의 특성

  • 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.

3. 타입과 추상화

추상화란 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정이다. 추상화의 목적은 불필요한 부분을 무시함으로써 현실에 존재하는 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이다.

추상화
어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법

복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이뤄진다[Kramer 2007].

  1. 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것
  2. 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것

3.1 객체지향과 추상화

추상화를 위해, 공통적인 특성을 기준으로 객체를 여러 그룹으로 묶어 동시에 다뤄야 하는 가짓수를 줄임으로써 상황을 단순화하려고 노력한다. 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념(concept) 이라고 한다. 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류(classification) 할 수 있다.

객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될 때 객체를 그 개념의 인스턴스(instance) 라고 한다. 따라서 객체를 다음과 같이 정의할 수 있다.

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

개념은 특정한 객체가 어떤 그룹에 속할 것인지를 결정한다. 객체에 어떤 개념이 적용됐다고 할 때는 그 개념이 부가하는 의미를 만족시킴으로써 다른 객체와 함께 해당 개념의 일원이 됐다는 것을 의미한다.

개념의 세 가지 관점

  • 심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
  • 내연(intension): 개념의 완전한 정의. 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인가능
  • 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합

예시로 표현하면 다음과 같다.

  • 심볼: 트럼프
  • 내연: 몸이 납작하고 두 손과 두 발은 네모 귀퉁이에 달려 있는 등장인물
  • 외연: 정원사, 병사, 신하, 하객으로 참석한 왕자와 공주, 왕과 왕비, 하트 잭, 하트 왕과 하트 여왕

3.2 타입

타입은 개념과 동일하다. 따라서 타입이란 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 의미한다. 어떤 객체에 타입을 적용할 수 있을 때 그 객체를 타입의 인스턴스라고 한다. 타입의 인스턴스는 타입을 구성하는 외연인 객체 집합의 일원이 된다. {: .prompt-info }S

3.2.1 데이터 타입

‘타입이 없다(untyped)’라는 말은 메모리 안의 데이터를 다룰 수 있는 단 하나의 타입만이 존재한다는 것을 의미한다. 애플리케이션 안에서 타입이 없는 메모리 내부의 값을 다루다 보면 수많은 오해와 시행착오에 부딪힌다. 사람들은 메모리 안의 데이터에 특정한 의미를 부여하기 시작했다.

컴퓨터 안에 살아가는 데이터를 목적에 따라 분류하기 시작하면서 프로그래밍 언어 안에서 타입 시스템(type system) 이 자라났다. 타입 시스템의 목적은 데이터가 잘못 사용되지 않도록 제약사항을 부과하는 것이다.

타입에 대한 중요한 사실

  • 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것
    • 어떤 데이터에 어떤 연산자(operator)6를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 결정함
  • 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰짐

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

3.2.2 객체와 타입

객체에서 중요한 것은 객체의 행동이다. 객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심이다.

따라서 앞에서 데이터 타입에 관해 언급했던 두 가지 조언7은 객체의 타입을 이야기할 때도 동일하게 적용된다.

3.2.3 행동이 우선이다

객체 타입을 결정하는 것은 객체의 행동이다. 데이터는 단지 행동을 따를 뿐이다. 객체가 어떤 데이터를 보유하고 있는지는 타입을 결정하는 데 아무런 영향도 미치지 않는다. 행동에 따라 객체를 분류하기 위해서는 객체가 내부적으로 관리해야 하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공해야 하는 행동을 먼저 생각해야 한다.

이를 위해선 객체가 외부에 제공해야 하는 책임을 먼저 결정하고 그 책임을 수행하는 데 적합한 데이터를 나중에 결정한 후, 데이터를 책임을 수행하는 데 필요한 외부 인터페이스 뒤로 캡슐화해야 한다.8

3.3 타입의 계층

3.3.1 일반화/특수화 관계

타입과 타입 사이에는 일반화/특수화 관계가 존재할 수 있다. 중요한 것은 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동이라는 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.9

3.3.2 슈퍼타입/서브타입

일반화/특수화 관계는 좀 더 일반적인 한 타입(supertype)과 좀 더 특수한 타입(subtype)간의 관계다. 어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족시켜야 한다. 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.10

3.3.3 일반화는 추상화를 위한 도구

추상화의 두 번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거시켜 단순하게 만드는 것이다. 일반화/특수화 계층은 객체지향 패러다임에서 추상화의 두번째 차원을 적절하게 활용하는 대표적인 예다.

3.4 정적 모델

타입의 목적
타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기가 어렵기 때문이다.

타입은 추상화다
타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있다. 결국 타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법인 것이다.

3.4.1 동적 모델과 정적 모델

객체를 생각할 때 고려하는 두 가지 모델

  • 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐
  • 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것

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

3.4.2 클래스

객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다. 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다. 클래스와 타입은 동일한 것이 아니다. 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다. 반면 클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나일 뿐이다.

3.5 요약

객체를 분류하는 기준은 타입이며, 타입을 나누는 기준은 객체가 수행하는 행동이다. 객체를 분류하기 위해 타입을 결정한 후 프로그래밍 언어를 이용해 타입을 구현할 수 있는 한 가지 방법이 클래스다.

객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 ‘상태’와 상태를 변경하는 ‘행위’다. 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘이다.

4. 역할, 책임, 협력

중요한 것은 개별 객체가 아니라 객체들 사이에 이뤄지는 협력이다. 객체지향 설계의 전체적인 품질을 결정하는 것은 개별 객체의 품질이 아니라 여러 객체들이 모여 이뤄내는 협력의 품질이다. 객체의 모양을 빚는 것은 객체가 참여하는 협력이다. 개별적인 객체의 행동이나 상태가 아니라 객체들 간의 협력에 집중해야 한다.

4.1 협력

협력은 다수의 요청과 응답으로 구성되며 전체적으로 협력은 다수의 연쇄적인 요청과 응답의 흐름으로 구성된다. 요청과 응답은 협력에 참여하는 객체가 수행할 책임을 정의한다.

4.2 책임

객체지향의 세계에서는 어떤 객체가 어떤 요청에 대해 대답해 줄 수 있거나, 적절한 행동을 할 의무가 있는 경우 해당 객체가 책임을 가진다고 말한다. 어떤 대상에 대한 요청은 그 대상이 요청을 처리할 책임이 있음을 암시한다. 책임을 어떻게 구현할 것인가 하는 문제는 책임이 제자리를 잡은 후에 고려해도 늦지 않다.

4.2.1 책임의 분류

하는 것(doing)

  • 객체를 생성하거나 계산을 하는 등의 스스로 하는 것
  • 다른 객체의 행동을 시작시키는 것
  • 다른 객체의 활동을 제어하고 조절하는 것

아는 것(knowing)

  • 개인적인 정보에 관해 아는 것
  • 관련된 객체에 관해 아는 것
  • 자신이 유도하거나 계산할 수 있는 것에 관해 아는 것

책임은 객체의 외부에 제공해 줄 수 있는 정보(아는 것의 측면)와 외부에 제공해 줄 수 있는 서비스(하는 것의 측면)의 목록이다. 따라서 책임은 객체의 공용 인터페이스(public interface)를 구성한다.

4.2.2 책임과 메세지

객체가 다른 객체에게 주어진 책임을 수행하도록 요청을 보내는 것을 메세지 전송(message-send)이라고 한다. 메세지를 전송함으로써 협력을 요청하는 객체를 송신자라고 하고 메세지를 받아 요청을 처리하는 객체를 수신자라고 한다. 메세지는 협력을 위해 한 객체가 다른 객체로 접근할 수 있는 유일한 방법이다.

객체지향 설계는 협력에 참여하기 위해 어떤 객체가 어떤 책임을 수행해야 하고 어떤 객체로부터 메세지를 수신할 것인지를 결정하는 것으로부터 시작된다. 어떤 클래스가 필요하고 어떤 메서드를 포함해야 하는지를 결정하는 것은 책임과 메세지에 대한 대략적인 윤곽을 잡은 후에 시작해도 늦지 않다.

4.3 역할

어떤 객체가 수행하는 책임의 집합은 객체가 협력 안에서 수행하는 역할을 암시한다. 역할은 재사용 가능하고 유연한 객체지향 설계를 낳는 매우 중요한 구성요소이다. 역할을 사용하면 여러가지 협력을 모두 포괄할 수 있는 하나의 협력으로 추상화 할 수 있다.

역할은 협력 내에서 다른 객체로 대체할 수 있음을 나타내는 일종의 표식이다. 협력 안에서 역할은 “이 자리는 해당 역할을 수행할 수 있는 어떤 객체라도 대신할 수 있습니다”라고 말하는 것과 같다.

역할의 개념을 사용하면 유사한 협력을 추상화해서 인지 과부하를 줄일 수 있다. 또한 객체들이 협력에 참여할 수 있기 때문에 협력이 좀 더 유연해지며 다양한 객체들이 동일한 협력에 참여할 수 있기 때문에 재사용성이 높아진다. 역할은 객체지향 설계의 단순성(simplicity), 유연성(flexibility), 재사용성(reusability) 을 뒷받침하는 핵심 개념이다.

4.3.1 협력의 추상화

역할을 이용하면 협력을 추상화함으로써 단순화할 수 있다. 구체적인 객체로 추상적인 역할을 대체해서 동일한 구조의 협력을 다양한 문맥에서 재사용할 수 있는 능력은 객체지향만의 힘이다. 그 힘은 근본적으로 역할의 대체 가능성에서 비롯된다.

4.3.2 대체 가능성

역할은 협력 안에서 구체적인 객체로 대체될 수 있는 추상적 협력자다. 따라서 본질적으로 역할은 다른 객체에 의해 대체 가능함을 의미한다.

  • 객체가 역할을 대체하기 위해서는 행동이 호환돼야 한다는 점에 주목하라.
  • 객체가 역할에 주어진 책임 이외에 다른 책임을 수행할 수도 있다는 사실에 주목하라. 결국 객체는 역할이 암시하는 책임보다 더 많은 책임을 가질 수 있다. 대부분의 경우에 객체으 타입과 역할 사이에는 일반화/특수화 관계가 성립하는 것이 일반적이다.

역할의 대체 가능성은 행위 호환성을 의미하고, 행위 호환성은 동일한 책임과 수행을 의미한다.

4.4 객체의 모양 결정하는 협력

4.4.1 흔한 오류

다음은 객체지향에 대한 두 가지 선입견이다.

  • 시스템에 필요한 데이터를 저장하기 위해 객체가 존재한다.
  • 객체지향이 클래스와 클래스 간의 관계를 표현하는 시스템의 정적인 측면에 중점을 둔다

흔한 오류를 바로잡기 위해선 객체를 섬으로 바라보던 잘못된 눈길을 거두고 올바른 곳을 바라봐야 한다.

4.4.2 협력을 따라 흐르는 객체의 책임

객체의 행위에 초점을 맞추기 위해서는 협력이라는 실행 문맥 안에서 책임을 분배해야 한다. 각 객체가 가져야 하는 상태와 행위에 대해 고민하기 전에 그 객체가 참여할 문맥인 협력을 정의하라. 객체지향 시스템에서 가장 중요한 것은 충분히 자율적인 동시에 충분히 협력적인 객체를 창조하는 것이다.

4.5 객체지향 설계 기법

4.5.1 책임-주도 설계

책임-주도 설계(Responsibility-Driven Design)방법은 협력에 필요한 책임들을 식별하고 적합한 객체에게 책임을 할당하는 방식으로 애플리케이션을 설계한다.

객체지향 시스템은 역할과 책임을 수행하는 자율적인 객체들의 공동체다. 객체지향 시스템의 목적은 사용자의 요구를 만족시킬 수 있는 기능을 제공하는 동시에 이해하기 쉽고, 단순하며, 유연한 상호작용을 제공하는 객체들의 공동체를 구축하는 것이다. 결국 객체지향 설계란 애플리케이션의 기능을 구현하기 위한 협력 관계를 고안하고, 협력에 필요한 역할과 책임을 식별한 후 이를 수행할 수 있는 적절한 객체를 식별해 나가는 과정이다.

협조적이고 성실한 객체 시민들로 구성된 객체지향 시스템을 설계하는 절차는 다음과 같다.

  • 시스템이 사용자에게 제공해야 하는 기능인 시스템 책임을 파악한다.
  • 시스템 책임을 더 작은 책임으로 분할한다.
  • 분할된 책임을 수행할 수 있는 적절한 객체 또는 역할을 찾아 책임을 할당한다.
  • 객체가 책임을 수행하는 중에 다른 객체의 도움이 필요한 경우 이를 책임질 적절한 객체 또는 역할을 찾는다.
  • 해당 객체 또는 역할에게 책임을 할당함으로써 두 객체가 협력하게 한다.

4.5.2 디자인 패턴

디자인 패턴(Design Pattern)은 전문가들이 반복적으로 사용하는 해결 방법을 정의해 놓은 설계 템플릿의 모음이다. 패턴은 전문가들이 특정 문제를 해결하기 위해 이미 식별해 놓은 역할, 책임, 협력의 모음이다.

책임-주도 설계는 객체의 역할, 책임, 협력을 고안하기 위한 방법과 절차를 제시한다. 반면 디자인 패턴은 책임-주도 설계의 결과를 표현한다. 패턴은 모범이 되는 설계(example design)다[Fowler 2003]. 패턴은 특정 상황에서 설계를 돕기 위해 모방하고 수정할 수 있는 과거의 설계 경험이다.

4.5.2 composite 패턴

Composite 패턴은 클라이언트 입장에서 메세지 수신자가 부분(파일)인지 전체(폴더)인지에 상관없이 동일한 메세지(경로 변경)을 통해 동일한 방식으로 대상과 상호작용하고 싶을 때 사용할 수 있는 패턴이다.

4.5.3 테스트-주도 개발

테스트-주도 개발(Test-Driven Development) 방법은 테스트를 먼저 작성하고 테스트를 통과하는 구체적인 코드를 추가하면서 애플리케이션을 완성해가는 방식을 따른다. 핵심은 테스트는 단지 테스트-주도 개발을 통해 얻을 수 있는 별도의 보너스 같은 것이며, 실제 목적은 구체적인 코드를 작성해나가면서 역할, 책임, 협력을 식별하고 식별된 역할, 책임, 협력이 적합한지를 피드백받는 것이다.

테스트-주도 개발은 애자일 방법론의 한 종류인 XP의 기본 프랙티스로 소개되면서 주목받기 시작한 설계 기법이다. 테스트-주도 개발의 기본 흐름은 실패하는 테스트를 작성하고, 테스트를 통과하는 가장 간단한 코드를 작성한 후, 리팩터링(Refactoring)[Fowler 1999]을 통해 중복을 제거하는 것이다. 테스트-주도 개발을 통해 '작동하는 깔끔한 코드(clean code that works)'를 얻을 수 있다.

테스트-주도 개발은 테스트를 작성하는 것이 아니라 책임을 수행할 객체 또는 클라이언트가 기대하는 객체의 역할이 메세지를 수신할 때 어떤 결과를 반환하고 그 과정에서 어떤 객체와 협력할 것인지에 대한 기대를 코드의 형태로 작성하는 것이다.

5. 책임과 메세지

5.1 자율적인 책임

5.1.1 설계의 품질을 좌우하는 책임

객체지향 공동체를 구성하는 기본 단위는 ‘자율적’ 인 객체다. 객체들은 애플리케이션의 기능을 구현하기 위해 협력하고, 협력 과정에서 각자 맡은 바 책임을 다하기 위해 자율적으로 판단하고 행동한다. 요청을 처리하기 위해 객체가 수행하는 행동을 책임이라고 한다. 자율적인 객체란 스스로 정한 원칙에 따라 판단하고 스스로의 의지를 기반으로 행동하는 객체(혹은 각자 맡은 책임을 수행하는 객체)다.

적절한 책임의 선택이 전체 설계의 방향을 결정한다. 적절한 책임이 자율적인 객체를 낳고, 자율적인 객체들이 모여 유연하고 단순한 협력을 낳는다. 협력에 참여하는 객체가 얼마나 자율적인지가 전체 애플리케이션의 품질을 결정한다.

5.1.2 자신의 의지에 따라 증언할 수 있는 자유

객체가 책임을 자율적으로 수행하기 위해서는 객체에게 할당되는 책임이 자율적이어야 한다. 책임이 자율적이지 않다면 객체가 아무리 발버둥친다고 하더라도 자율적으로 책임을 수행하기 어렵다. 객체지향 세계는 자율적인 객체들의 공동체다. 객체가 자율적이기 위해서는 객체에 할당되는 책임의 수준 역시 자율적이어야 한다.

5.1.3 너무 추상적인 책임

추상적이고 포괄적인 책임은 협력을 좀 더 다양한 환경에서 재사용할 수 있도록 유연성이라는 축복을 내려준다. 그러나 책임은 협력에 참여하는 의도를 명확하게 설명할 수 있는 수준 안에서 추상적이어야 한다.

5.1.4 ‘어떻게’가 아니라 ‘무엇’을

자율적인 책임의 특징은 객체가 ‘어떻게(how)’해야 하는가가 아니라 ‘무엇(what)’을 해야 하는가를 설명한다는 것이다. ‘어떻게’해야 하는지는 객체가 자율적으로 선택할 수 있다.

5.1.5 책임을 자극하는 메세지

객체가 자신에게 할당된 책임을 수행하도록 만드는 것은 외부에서 전달되는 요청이다. 이 요청을 우리는 메세지라고 부른다. 메세지는 객체로 하여금 자신의 책임, 즉 행동을 수행하게 만드는 유일한 방법이다.

5.2 메세지와 메서드

5.2.1 메세지

하나의 객체는 메세지를 전송함으로써 다른 객체에 접근한다. 객체의 행동을 유발하는 가리켜 메세지-전송이라고 한다.11 메세지-전송 메커니즘은 객체가 다른 객체에 접근할 수 있는 유일한 방법이다. 이상한 나라의 앨리스에서 왕이 모자 장쉐엑 전송하는 메세지를 가리키는 ‘증언하라’라는 부분을 메세지 이름(message name) 이라고 한다.

메세지를 수신받은 객체는 우선 자신이 해당 메세지를 처리할 수 있는지 확인한다. 메세지를 처리할 수 있다는 이야기는 객체가 해당 메세지에 해당하는 행동을 수행해야 할 책임이 있다는 것을 의미한다. 객체가 수신할 수 있는 메세지의 모양이 객체가 수행할 책임의 모양을 결정한다.

객체가 유일하게 이해할 수 있는 의사소통 수단은 메세지 뿐이며 객체는 메세지를 처리하기 위한 방법을 자율적으로 선택할 수 있다. 외부의 객체는 메세지에 관해서만 볼 수 있고 객체 내부는 볼 수 없기 때문에 자연스럽게 객체의 외부와 내부가 분리된다.

5.2.2 메서드

객체가 수신할 수 있는 ‘메세지’ 와 메세지를 처리하기 위해 선택할 수 있는 ‘방법’ 이라는 두 가지 개념이 존재한다. 메세지를 처리하기 위해 내부적으로 선택하는 방법을 메서드라고 한다.

객체는 메세지를 수신하면 먼저 해당 메세지를 처리할 수 있는지 여부를 확인한다. 처리할 수 있다고 판단되면 메세지를 처리할 방법인 메서드를 선택하게 된다.

메세지는 ‘어떻게’ 수행될 것인지는 명시하지 않는다. 단지 오퍼레이션을 통해 ‘무엇’이 실행되기를 바라는지만 명시하며, 어떤 메서드를 선택할 것인지는 수신자의 결정에 좌우된다. 메시지를 수신한 객체가 실행 시간에 메서드를 선택할 수 있다는 점은 절차적 언어1와 구분되는 특징이다.

행동은 수행할 책임을 지닌 객체에게 전송된 메세지에 의해 시작된다. 메세지는 행동에 대한 요청을 표현하고, 요청을 수행하는 데 필요한 추가적인 정보를 인자를 통해 전달한다. 수신자는 메세지를 수신하는 객체를 가리킨다. 수신자가 메세지를 받아들인다는 것은 해당 행동을 수행할 책임을 받아들인다는 것을 의미한다. 객체는 메세지에 대한 응답으로 요청을 만족하기 위한 어떤 메서드를 수행할 것이다[Budd 2001].

5.2.3 다형성

다형성이란 서로 다른 유형의 객체가 동일한 메세지에 대해 서로 다르게 반응하는 것을 의미한다. 메세지에는 처리 방법과 관련된 어떤 제약도 없기 때문에 동일한 메세지라고 하더라도 서로 다른 방식의 메서드를 이용해서 처리할 수 있다. 따라서 다형성을 하나의 메세지와 하나 이상의 메서드 사이의 관계로 볼 수 있다.

다형성은 역할, 책임, 협력과 깊은 관련이 있다. 서로 다른 객체들이 다형성을 만족시킨다는 것은 객체들이 동일한 책임을 공유한다는 것을 의미한다. 다형성에서 중요한 것은 메세지 송신자의 관점이다. 송신자의 관점에서 다형적인 수신자들을 구별할 필요가 없으며 자신의 요청을 수행할 책임을 지닌다는 점에서 모두 동일하다.

다형성은 동일한 역할을 수행할 수 있는 객체들 사이의 대체 가능성을 의미한다. 송신자의 관점에서, 메세지 처리 방법인 메서드가 달라지더라도 동일한 메세지를 처리할 수 있기 때문이다.

다형성은 객체들의 대체 가능성을 이용해 설계를 유연하고 재사용 가능하게 만든다. 다형성을 사용하면 송신자가 수신자의 종류를 모르더라도 메세지를 전송할 수 있다. 즉, 다형성은 수신자의 종류를 캡슐화한다. 송신자에게 영향을 주지 않고도 메세지를 수신할 객체의 타입을 자유롭게 추가할 수 있다.

다형성은 송신자와 수신자 간의 객체 타입에 대한 결합도를 메세지에 대한 결합도로 낮춤으로써 달성된다. 다형성을 사용하면 메세지를 이해할 수 있는 어떤 객체와도 협력할 수 있는 유연하고 확장 가능한 구조를 만들 수 있다.

5.2.4 유연하고 확장 가능하고 재사용성이 높은 협력의 의미

송신자가 수신자에 대해 매우 적은 정보만 알고 있더라도 상호 협력이 가능하다는 사실은 설계의 품질에 큰 영향을 미친다.

  • 협력이 유연해진다. (송신자에 대한 파급효과 없이 유연하게 협력을 변경할 수 있다.)
  • 협력이 수행되는 방식을 확장할 수 있다. (협력의 세부적인 수행 방식을 쉽게 수정할 수 있다.)
  • 협력이 수행되는 방식을 재사용할 수 있다.

객체지향 시스템은 협력하는 객체들의 연결망(web) 이다. 시스템은 객체를 생성하고 상호 간에 메세지를 송신할 수 있게 이들을 끼워 맞춤으로써 구축된다. 시스템의 행위는 객체들의 조합(객체와 객체들이 어떻게 연결되는지에 대한 선택)으로 창발되는 속성이다.

5.2.5 송신자와 수신자를 약하게 연결하는 메세지

송신자는 오직 메세지만 바라본다. 수신자는 메세지를 처리하기 위해 자율적으로 메서드를 선택할 수 있지만 메서드 자체는 송신자에게 노출시키지 않는다. 메세지는 송신자와 수신자 사이의 결합도를 낮춤으로써 설계를 유연하고, 확장 가능하고, 재사용 가능하게 만든다.

5.3 메세지를 따라라

5.3.1 객체지향의 핵심, 메세지

객체지향 애플리케이션의 중심 사상은 연쇄적으로 메세지를 전송하고 수신하는 객체들 사이의 협력 관계를 기반으로 사용자에게 유용한 기능을 제공하는 것이다.

클래스를 정의하는 것이 먼저가 아니라 객체들의 속성과 행위를 식별하는 것이 먼저다. 클래스는 객체의 속성과 행위를 담는 틀일 뿐이다. 클래스 중심 설계는 유연하지 못하고 확장하기 어렵다. 객체지향 패러다임으로의 전환은 시스템을 메세지를 주고받는 동적인 객체들의 집합으로 바라보는 것에서 시작된다. 협력하는 객체들의 관점에서 시스템을 바라봐야 객체들의 공통적인 행위와 속성을 포착할 수 있다.

메세지가 아니라 데이터를 중심으로 객체를 설계하는 방식은 객체의 내부 구조를 객체의 정의의 일부로 만들기 때문에 객체의 자율성을 저해한다. 데이터에 대한 결정을 뒤로 미루면서 객체의 행위를 고려하기 위해서는 객체를 독립된 단위가 아니라 협력이라는 문맥 안에서 생각해야 한다.

객체를 이용하는 중요한 이유는 객체가 다른 객체가 필요로 하는 행위를 제공하기 때문이다. 독립된 객체의 상태와 행위에 대해 고민하지 말고 시스템의 기능을 구현하기 위해 객체가 다른 객체에 제공해야 하는 메세지에 대해 고민해야 한다.

객체가 메세지를 선택하는 것이 아니라 메세지가 객체를 선택하게 해야 한다. 메세지가 객체를 선택하게 만들려면 메세지를 중심으로 협력을 설계해야 한다.

5.3.2 책임-주도 설계 다시 살펴보기

책임을 완수하기 위해 협력하는 객체들을 이용해 시스템을 설계하는 방법을 책임-주도 설계[Wirfs-Brock 2003]라고 한다. 책임-주도 설계의 기본 아이디어는 객체들 간에 주고받는 메세지를 기반으로 적절한 역할과 책임, 협력을 발견하는 것이다.

결과적으로 메세지가 수신자의 책임을 결정한다. 메세지를 수신하고 자신에게 할당된 책임을 완수하기 위해 필요에 따라 메세지를 전송하는 협력 과정은 시스템의 책임이 완전하게 달성될 때까지 반복된다.

5.3.3 what/who 사이클

‘어떤 행위(what)’ 가 필요한지를 먼저 결정한 후에 ‘누가(who)’ 이 행위를 수행할 것인지 결정하는 과정을 What/Who 사이클[Budd 2001]이라고 한다. 여기서 ‘어떤 행위’가 메세지다.

객체의 책임을 결정하는 것은 메세지다. 책임이 먼저 오고 객체가 책임을 따른다. 시스템이 수행해야 하는 전체 행위는 협력하는 객체들의 책임으로 분배된다.

5.3.4 묻지 말고 시켜라

송신자는 수신자가 어떤 객체인지는 모르지만 자신이 전송한 메세지를 잘 처리할 것이라는 것을 믿고 메세지를 전송할 수밖에 없다. 이런 스타일의 협력 패턴을 ‘묻지 말고 시켜라’ 라고 한다.

‘묻지 말고 시켜라’ 란 메세지가 ‘어떻게’ 해야 하는지를 지시하지 말고 ‘무엇’을 해야 하는지를 요청하는 것이다. 인터페이스의 크기가 작다는 것은 외부에서 해당 객체에 의존해야 하는 부분이 적어진다는 것을 의미한다. 결과적으로 메세지 송신자와 수신자 간의 결합도가 낮아진다.

객체가 자신이 수신할 메세지를 결정하게 하지 말고 메세지가 협력에 필요한 객체를 발견하게 해야 한다.

5.4 객체 인터페이스

협력에 참여하는 객체는 인터페이스를 통해 다른 객체와 상호작용한다. 일반적으로 인터페이스는 다음과 같은 세 가지 특징을 지닌다.

  • 인터페이스의 사용법만 알고 있으면 대상의 내부 구조나 동작 방법을 몰라도 상호작용이 가능하다.
  • 인터페이스가 변경되지 않고 단순히 내부 구성이나 작동 방식이 변경되는 것은 인터페이스 사용자에게 어떤 영향도 미치지 않는다.
  • 인터페이스가 동일하기만 하다면 어떤 대상과도 상호작용 할 수 있다.

5.5 인터페이스와 구현의 분리

5.5.1 객체 관점에서 생각하는 방법

맷 와이스펠드(Matt Weisfeld)는 객체지향적 사고 방식 이해를 위해서는 다음의 세 가지 원칙이 중요하다고 주장한다[Weisfeld 2008].

  • 좀 더 추상적인 인터페이스
  • 최소 인터페이스
  • 인터페이스와 구현 간에 차이가 있다는 점을 인식

5.5.2 구현

내부 구조와 작동 방식을 가리키는 고유의 용어는 구현(implementation) 이다. 객체를 구성하지만 공용 인터페이스에 포함되지 않는 모든 것이 구현에 포함된다.

  • 상태 : 객체에 포함되지만 객체 외부에 노출되는 공용 인터페이스의 일부는 아님
  • 행동 : 메세지를 수신했을 때만 실행되는 일종의 메세지 처리 방법(메서드). 메서드 구성 코드 자체는 공용 인터페이스의 일부는 아니므로 구현 부분에 포함됨

객체의 외부와 내부를 분리하라는 것은 결국 객체의 공용 인터페이스와 구현을 명확하게 분리하라는 말과 동일하다.

5.5.3 인터페이스와 구현의 분리 원칙

훌륭한 객체란 구현을 모른 채 인터페이스만 알면 쉽게 상호작용할 수 있는 객체를 의미한다. 객체를 설계할 때 객체 외부에 노출되는 인터페이스와 객체 내부에 숨겨지는 구현을 명확하게 분리해서 고려해야 한다는 것을 의미한다. 이를 인터페이스와 구현의 분리(separation of interface and implementation) 원칙이라고 한다.

소프트웨어는 항상 변경되기 때문에 인터페이스와 구현의 분리 원칙이 중요하다

자율적인 객체는 외부에 영향을 주지 않고도 메서드를 자유롭게 변경할 수 있어야 한다. 객체 내부를 수정하더라도 객체 외부에 영향을 미쳐서는 안 된다. 외부에 영향을 미치는 변경은 객체의 공용 인터페이스를 수정할 때뿐이다.

5.5.4 캡슐화

캡슐화는 두 가지 관점에서 사용된다.

  • 상태와 행위의 캡슐화
  • 사적인 비밀의 캡슐화

5.6 책임의 자율성이 협력의 품질을 결정한다

  • 자율적인 책임은 협력을 단순하게 만든다.
  • 자율적인 책임은 객체의 외부와 내부를 명확하게 분리한다.
  • 책임이 자율적일 경우 책임을 수행하는 내부적인 방법을 변경하더라도 외부에 영향을 미치지 않는다.
  • 자율적인 책임은 협력의 대상을 다양하게 선택할 수 있는 유연성을 제공한다.
  • 객체가 수행하는 책임들이 자율적일수록 객체의 역할을 이해하기 쉬워진다.

6. 객체 지도

길을 직접 알려주는 방법이 기능적이고 해결 방법 지향적인 접근법이라면, 지도를 이용하는 방법은 ‘구조적이고 문제 지향적인 접근법(structural, problem-directed approach)’이다. 지도는 길을 찾는 데 필요한 구체적인 기능이 아니라 길을 찾을 수 있는 ‘구조’를 제공한다.

객체지향 개발 방법은 안정적인 구조에 변경이 빈번하게 발생하는 기능을 종속시키는 지도의 방법과 유사하다. 객체지향은 자주 변경되는 기능이 아니라 안정적인 구조를 기반으로 시스템을 구조화한다. 자주 변경되는 기능이 아니라 안정적인 구조를 따라 역할, 책임, 협력을 구성하라.

자율적인 객체들로 시스템을 분할하는 객체지향이 강력한 이유는 사람들이 실세계의 현상을 인지하고 이해하는 관점을 그대로 소프트웨어에 투영할 수 있기 때문이다.

6.1 기능 설계 대 구조 설계

모든 소프트웨어 제품의 설계에는 ‘기능(function)’ 측면의 설계와 ‘구조(structure)’ 측면의 설계 두 가지 측면이 존재한다.

  • 기능 측면 설계 : 제품이 사용자를 위해 무엇을 할 수 있는지에 초점을 맞춤
  • 구조 측면 설계 : 제품의 형태가 어떠해야 하는지에 초점을 맞춤

미래에 대비하는 가장 좋은 방법은 변경을 예측하는 것이 아니라 변경을 수용할 수 있는 선택의 여지를 설계에 마련해 놓는 것이다. 좋은 설계는 나중에라도 변경할 수 있는 여지를 남겨 놓는 설계다. 설계를 하는 목적은 나중에 설계하는 것을 허용하는 것이며, 설계의 일차적인 목표는 변경에 소요되는 비용을 낮추는 것이다[Metz 2012].

변경에 대비하고 변경의 여지를 남겨 놓는 좋은 방법은 자주 변경되는 기능이 아닌 안정적인 구조를 중심으로 설계하는 것이다.

6.2 두 가지 재료: 기능과 구조

객체지향 세계를 구축하기 위해서는 사용자에게 제공할 ‘기능’과 기능을 담을 안정적인 ‘구조’라는 재료가 준비돼 있어야 한다.12

  • 구조는 사용자나 이해관계자들이 도메인(domain)에 관해 생각하는 개념과 개념들 간의 관계로 표현한다.
  • 기능은 사용자의 목표를 만족시키기 위해 책임을 수행하는 시스템의 행위로 표현한다.

일반적으로 기능을 수집하고 표현하기 위한 기법을 유스케이스 모델링이라고 하고 구조를 수집하고 표현하기 위한 기법을 도메인 모델링이라고 한다. 두 가지 모델링 활동의 결과물을 각각 유스케이스와 도메인 모델이라고 한다.

6.3 안정적인 재료: 구조

6.3.1 도메인 모델

모든 소프트웨어는 사용자의 필요성을 충족시키기 위해 존재한다. 사용자가 프로그램을 사용하는 대상 분야를 도메인이라고 한다. 도메인 모델에서 모델이란 대상을 단순화해서 표현한 것이다. 모델은 지식을 선택적으로 단순화하고 의식적으로 구조화한 형태다[Evans 2003]. 모델은 대상을 추상화하고 단순화한 것이다.

도메인 모델은 소프트웨어가 목적하는 영역 내의 개념과 개념 간의 관계, 다양한 규칙이나 제약 등을 주의 깊게 추상화한 것이다. 도메인 모델은 이해관계자들이 바라보는 멘탈 모델(Mental Model) 이다. 멘탈 모델이란 자기 자신, 다른 사람, 환경, 자신이 상호작용하는 사물들에 대해 갖는 모형이다.

도널드 노먼(Donald Norman)은 멘탈 모델을 사용자 모델, 디자인 모델, 시스템 이미지의 세 가지로 구분한다. 사용자 모델은 사용자가 제품에 대해 가지고 있는 개념들의 모습이다. 디자인 모델은 설계자가 마음 속에 갖고 있는 시스템에 대한 개념화다. 시스템 이미지는 최종 제품이다.

멘탈-모델의-세-가지-측면.jpg

도메인 모델은 도메인에 대한 사용자 모델, 디자인 모델, 시스템 이미지를 포괄하도록 추상화한 소프트웨어 모델이다. 따라서 도메인 모델은 소프트웨어에 대한 멘탈 모델이다.

6.3.2 도메인의 모습을 담을 수 있는 객체지향

최종 코드는 사용자가 도메인을 바라보는 관점을 반영해야 한다. 이것은 애플리케이션이 도메인 모델을 기반으로 설계돼야 한다는 것을 의미한다. 도메인 모델이란 사용자들이 도메인을 바라보는 관점이며, 설계자가 시스템의 구조를 바라보는 관점인 동시에 소프트웨어 안에 구현된 코드의 모습 그 자체이기 때문이다.

객체지향 패러다임은 사용자의 관점, 설계자의 관점, 코드의 모습을 모두 유사한 형태로 유지할 수 있게 하는 유용한 사고 도구와 프로그래밍 기법을 제공한다. 이런 요구사항을 범용적으로 만족시킬 수 있는 거의 유일한 모델링 패러다임이다. 객체지향의 이러한 특징을 연결완전성 또는 표현적 차이라고 한다.

6.3.3 표현적 차이

소프트웨어 객체와 현실 객체 사이의 관계를 가장 효과적으로 표현할 수 있는 단어는 은유다. 소프트웨어 객체는 현실 객체를 모방한 것이 아니라 은유를 기반으로 재창조한 것이다. 따라서 소프트웨어 객체는 현실 객체가 갖지 못한 특성을 가질 수도 있고 현실 객체가 하지 못하는 행동을 할 수도 있다.

소프트웨어 객체와 현실 객체 사이의 의미적 거리를 가리켜 표현적 차이 또는 의미적 차이라고 한다. 핵심은 은유를 통해 현실 객체와 소프트웨어 객체 사이의 차이를 최대한 줄이는 것이다.

소프트웨어 객체를 창조하기 위해 은유해아 하는 대상은 도메인 모델(사용자가 도메인에 대해 생각하는 개념들)이다.

6.3.4 불안정한 기능을 담는 안정적인 도메인 모델

표현적 차이가 중요한 이유는 소프트웨어를 이해하고 수정하기 쉽게 만들어주기 때문이다. 도메인 모델은 코드 안에 존재하는 미로를 헤쳐나갈 수 있는 지도를 제공한다.

도메인 모델은 소프트웨어 구조의 기반을 이룬다. 그리고 안정적인 구조를 기반으로 자주 변경되는 기능을 배치함으로써 기능의 변경에 대해 안정적인 소프트웨어를 구현할 수 있다.

하지만 실제로 사용자에게 중요한 것은 도메인 모델이 아니라 소프트웨어의 기능이다. 따라서 사용자에게 제공할 기능을 기술한 정보가 필요하다. 이를 위해 유스케이스라는 기법을 사용해 왔다.

6.4 불안정한 재료: 기능

6.4.1 유스케이스

훌륭한 기능적 요구사항을 얻기 위해서는 목표를 가진 사용자와 사용자의 목표를 만족시키기 위해 일련의 절차를 수행하는 시스템 간의 ‘상호작용’관점에서 시스템을 바라봐야 한다. 사용자와 시스템 간에 이뤄지는 상호작용의 흐름을 텍스트로 정리한 것을 유스케이스라고 한다.

유스케이스는 시스템의 이해관계자들 간의 계약을 행위 중심으로 파악한다. 유스케이스는 이해관계자들 중 일차 액터라 불리는 행위자의 요청에 대한 시스템의 응답으로서, 다양한 조건하에 있는 시스템의 행위를 서술한다.

시스템은 모든 이해관계자들의 요구에 응답하고 이해관계를 보호해야 한다. 특별한 요청과 관계되는 조건에 따라 서로 다른 일련의 행위 혹은 시나리오가 전개될 수 있다. 유스케이스는 이렇게 서로 다른 시나리오를 묶어준다.

6.4.2 유스케이스의 특성

  • 유스케이스는 사용자와 시스템 간의 상호작용을 보여주는 ‘텍스트’다.
    • 유스케이스는 다이어그램이 아니다. 중요한 건 상호작용의 흐름이다.
  • 유스케이스는 하나의 시나리오가 아니라 여러 시나리오들의 집합이다.
    • 시나리오를 유스케이스 인스턴스(use case instance)라고도 한다.
  • 유스케이스는 단순한 피처(feature) 목록과 다르다.
    • feature: 시스템이 수행해야 하는 기능의 목록을 단순하게 나열한 것
    • 두 피처를 포함하는 이야기를 제공 -> 의사소통할 수 있는 문맥을 얻음
  • 유스케이스는 사용자 인터페이스와 관련된 세부 정보를 포함하지 말아야 한다.
    • 자주 변경디되는 사용자 인터페이스 요소는 배제, 시스템 행위에 초점을 맞춤
    • 본질적인 유스케이스(essential use case)라고도 한다.
  • 유스케이스는 내부 설계와 관련된 정보를 포함하지 않는다.
    • 유스케이스의 목적은 연관된 시스템의 기능을 이야기 형식으로 모으는 것

6.4.3 유스케이스는 설계 기법도, 객체지향 기법도 아니다

유스케이스가 단지 사용자가 바라보는 시스템의 외부 관점만을 표현한다는 점에 주목하라. 유스케이스에는 단지 사용자가 시스템을 통해 무엇을 얻을 수 있고 어떻게 상호작용할 수 있느냐에 관한 정보만 기술된다.

6.5 재료 합치기: 기능과 구조의 통합

6.5.1 도메인 모델, 유스케이스, 그리고 책임-주도 설계

시스템이라는 객체 안에는 더 작은 규모의 객체가 포함될 수 있다. 시스템이 수행해야 하는 커다란 규모의 책임은 시스템 안에 살아가는 더 작은 크기의 객체들의 협력을 통해 구현될 수 있다.

객체 설계는 가끔 다음과 같이 표현되기도 한다.

요구사항들을 식별하고 도메인 모델을 생성한 후, 소프트웨어 클래스에 메서드들을 추가하고, 요구사항을 충족시키기 위해 객체들 간의 메세지 전송을 정의하라[Larman 2001].

  • 유스케이스 : 객체 간의 안정적인 구조에 책임을 분배할 수 있는 출발점을 제공
  • 도메인 모델 : 기능을 수용하기 위해 은유할 수 있는 안정적인 구조를 제공
  • 책임-주도 설계 : 유스케이스로부터 첫 번째 메세지와 사용자가 달성하려는 목표를, 도메인 모델로부터 기능을 수용할 수 있는 안정적인 구조를 제공받아 실제로 동작하는 객체들의 협력 공동체를 창조

스몰토크의 설계는 우리가 설명할 수 있는 모든 것이 상태와 처리 과정을 내부로 은닉하는 행위적인 빌딩블록의 재귀적인 합성(recursive composition)으로 표현할 수 있으며, 메세지의 교환을 통해서만 이 빌딩블록들을 처리할 수 있다는 통찰에서 기인한다.

6.5.2 기능 변경을 흡수하는 안정적인 구조

도메인 모델이 안정적인 이유는 도메인 모델을 구성하는 요소가 다음과 같은 특징을 띠기 때문이다.

  • 도메인 모델을 구성하는 개념은 비즈니스가 없어지거나 완전히 개편되지 않는 한 안정적으로 유지된다.
  • 도메인 모델을 구성하는 개념 간의 관계는 비즈니스 규칙을 기반으로 하기 때문에 비즈니스 정책이 크게 변경되지 않는 한 안정적으로 유지된다.

객체지향에선 연결완전성의 역방향이 성립된다. 즉, 코드의 변경으로부터 도메인 모델의 변경 사항을 유추할 수 있다. 객체지향에선 도메인 모델과 코드 모두 동일한 모델링 패러다임을 공유하기 때문에 코드의 수정이 곧 모델의 수정이 된다.

모델에서 코드로의 매끄러운 흐름을 의미하는 연결완전성과 반대로, 코드에서 모델로의 매끄러운 흐름을 의미하는 것을 가역성(reversibility)[Walden 1995]이라고 한다.

6.6 요약

도메인 모델은 문서나 다이어그램이 아니다. 도메인 모델은 사람들의 머릿속에 들어있는 공유된 멘탈 모델이다. 사람들이 동일한 용어와 동일한 개념을 이용해 의사소통하고 코드로부터 도메인 모델을 유추할 수 있게 하는 것이 도메인 모델의 진정한 목표다.

안정적인 도메인 모델을 기반으로 시스템의 기능을 구현하라. 도메인 모델과 코드를 밀접하게 연관시키기 위해 노력하라.

7. 함께 모으기

객체지향 설계 안의 세 가지 상호 연관된 관점

  • 개념 관점(Conceptual Perspective) : 설계는 도메인 안에 존재하는 개념과 개념들 사이의 관계를 표현한다. 실제 도메인의 규칙과 제약을 최대한 유사하게 반영하는 것이 핵심이다.
  • 명세 관점(Specification Perspective) : 사용자의 영역인 도메인을 벗어나 개발자의 영역인 소프트웨어로 초점이 옮겨진다.
  • 구현 관점(Implementation Perspective) : 실제 작업을 수행하는 코드와 연관됨. 객체들이 책임을 수행하는 데 필요한 동작하는 코드를 작성하는 것에 초점을 맞춤.

개념 관점, 명세 관점, 구현 관점은 동일한 클래스를 세 가지 다른 방향에서 바라보는 것을 의미한다. 협력 안에서 메세지를 선택하고 메세지를 수신할 객체를 선택하는 것은 객체의 인터페이스, 즉 명세 관점에서 객체를 바라보는 것이다.

7.1 인터페이스와 구현을 분리하라

중요한 것은 클래스를 봤을 때 클래스를 명세 관점과 구현 관점으로 나눠볼 수 있어야 한다는 것이다. 캡슐화를 위반해서 구현을 인터페이스 밖으로 노출해서도 안 되고, 인터페이스와 구현을 명확하게 분리하지 않고 흐릿하게 섞어놓아서도 안 된다. 결국 세 가지 관점 모두에서 클래스를 바라볼 수 있으려면 훌륭한 설계가 뒷받침돼야 하는 것이다.

부록: 추상화 기법

다음은 추상화 기법의 종류를 나타낸 것이다.

  • 분류와 인스턴스화 : 분류는 객체의 구체적인 세부 사항을 숨기고 인스턴스 간에 공유하는 공통적인 특성을 기반으로 범주를 형성하는 과정이다. 분류의 역은 범주로부터 객체를 생성하는 인스턴스화 과정이다.
  • 일반화와 특수화 : 일반화는 범주 사이의 차이를 숨기고 범주 간에 공유하는 공통적인 특성을 강조한다. 일반화의 역을 특수화라고 한다.
  • 집합과 분해 : 집합은 부분과 관련된 세부 사항을 숨기고 부분을 사용해서 전체를 형성하는 과정을 가리킨다. 집합의 반대 과정은 전체를 부분으로 분리하는 분해 과정이다.

  1. 프로시저 호출에 대한 실행코드를 컴파일 시간에 결정 ↩ ↩2

  2. 1.3.2 참고 ↩

  3. 책임-주도 설계(Responsibiliy-Driven Design, RDD) 참고 ↩

  4. 소프트웨어에 대해 사람들이 생각하는 모습과 실제 소프트웨어의 표현 사이의 차이 ↩

  5. 혹은 의미적 차이(semantic gap) ↩

  6. 데이터를 이용해 수행할 수 있는 작업 ↩

  7. 3.2.1 타입에 대한 중요한 사실 참고 ↩

  8. 책임-주도 설계(Responsibility-Driven Design)은 데이터를 먼저 생각하는 데이터-주도 설계(Data-Driven Design) 방법의 단점을 갯너하기 위해 고안됐다. ↩

  9. 클래스의 부모-자식 관계(상속) ↩

  10. 객체지향 5원칙 : 리스코프 치환의 원칙 ↩

  11. 사용자에 대한 객체의 독립성과 객체지향 개념을 구현한 초기 언어들의 일부 문법 때문에, [Riel 1996] ↩

  12. 비기능적 요구사항(non-functional requirement)도 필요하다. 기능이 아닌 다른 요구사항을 포괄하는 개념으로, 사용용이성(usability), 신뢰성(reliability), 성능(performance)등과 관련된 요구사항을 의미한다. ↩

CS, Book
객체지향 방법론
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