우리는 어떻게 코드를 작성하고 있는가?
객체 지향
언뜻 심플하게 보이면서도 그 안에 들어있는 철학은 놀랍다.
특히 객체 지향의 5대 원칙 SOLID에 대해서는 많은 생각을 이끌어내준다.
참고: https://dev-momo.tistory.com/entry/SOLID-원칙
- SRP : 클래스, 함수 등은 단 하나의 책임(기능)만을 가져야 한다.
- OCP : 기존의 코드를 변경하지 않고 기능을 수정하거나 추가할 수 있도록 설계한다.
- LSP : 자식 클래스는 부모클래스에서 가능한 행위를 수행할 수 있어야 한다.
- ISP : 자신이 사용하지 않는 기능(인터페이스)은 구현하지 말아야한다.
- DIP : 의존 관계를 맺을 때, 변화하기 쉬운것 보단 변화하기 어려운 것에 의존해야 한다.
자바는 객체 지향 언어이다.
다시 한번 말한다. 자바는 '객체 지향 언어'이다.
그렇다면 '객체 지향'이라는 것은 무엇일까?
학교에서 가르쳐 준 지식으로는 '객체를 만들어 조립하는 방법'이라 들었을 것이다.
사실 '객체를 만들어 조립하는 방법'라는 말은 객체 지향을 전부 표현하기 힘들다.
그리고 객체 지향 언어라 해서 무조건 객체 지향적으로 프로그래밍을 하지 않아도 된다.
단, 객체 지향 프로그래밍이란 무엇인지
그리고 절차 지향 프로그래밍과 객체 지향 프로그래밍의 차이는 무엇인지
우리는 그 차이를 알고 상황에 맞게끔 코드를 작성할 능력을 키워야한다.
대표적인 질문이 있다.
어째서 수 많은 프로그래머가 변수로 private(비공개)로 정의할까?
조회(getter)함수와 설정(setter)함수를 공개(public)해 비공개 변수를 외부에 노출시킬까?
그리고 이 같은 말도 있다.
빈약한 도메인 : 비공개 인스턴스 필드들과 이를 호출하는 메서드로만 이루어진 도메인
끝으로 이 장을 마치면 필자가 존경하는 개발자의 말을 다시 한번 생각해주길 바란다.
무분별하게 Getter/Setter 메서드를 사용하는 것은 객체 지향의 원리를 모르고 사용하는 것과 같다.
- 우아한 형제들 : 이동욱 개발자님
사용자에게 '구현'을 감추어야한다.
구현을 감추려면 추상화가 필요하다.
- 변수 사이에 함수라는 계층을 넣는다고 구현이 저절로 감춰지지는 않는다.
- getter함수와 setter함수로 변수를 다룬다고 클래스가 되지는 않는다.
- 사용자가 구현을 모른 채 자료의 핵심을 조작할 수 있어야 진정한 클래스이다.
// 구체적인 Point 클래스
// 명확하게 직교 좌표계를 쓴다는 것을 알 수 있다.
// 개별적으로 좌표값을 읽고 설정하게 함
public class Point {
public double x;
public double y;
}
// 추상적인 Point 클래스
// 클래스 메서드가 접근 정책을 강제한다. <- 중요
public interface Point {
double getX();
double getY(); // 조회는 각각 가능하지만
void setCartesian(double x, double y); // 2개의 값을 동시에 설정하도록 강제한다.
double getR();
double getTheta();
void setPolar(double r, double theta);또한, 단순히 인터페이스나 getter/setter 함수만으로는 추상화가 이뤄지지 않는다.
사용되는 메서드 또한 자료를 세세하게 공개하기보다는 추상적인 개념으로 표현하는 편이 좋다.
자료를 세세하게 공개 «« 추상적인 개념으로 표현
// 구체적인 Vehicle 클래스
// 변수를 그대로 리턴하는 함수일 것이 틀림없다.
public interface Vehicle {
public getFuelThankCapacityInGallons();
public getGallonsOfGasoline();
}
// 추상적인 Vehicle 클래스
// 백분율이라는 추상적인 개념으로 반환하기에 어디서 오는지 사용자에게 드러나지 않는다.
public interface Vehicle {
double getPercentFuelRemaining();
}- 백분율이라는 추상적인 개념으로 반환하기에 어디서 오는지 사용자에게 드러나지 않는다.
- 즉, 실제 인스턴스의 값이 아니기 때문에 인스턴스의 값을 감추는 역할을 했다.
- 그리고 반환된 값이 인스턴스의 값인지 아니면 내부에서 계산된 값인지는 드러나지 않는다.
- 개발자는 객체가 포함하는 자료를 표현할 가장 좋은 방법을 심각하게 고민해야 한다.
- 아무 생각 없이 조회/설정 함수를 추가하는 방법이 가장 나쁜 것이다.
객체 : 추상화 뒤로 자료를 숨긴 채 자료를 다루는 함수만 공개한다.
자료구조 : 자료를 그대로 공개하며 별다른 함수는 제공하지 않는다.
public class Square {
public Point topLeft;
public double side;
}
public class Rectangle {
public Point topLeft;
public double height;
public double width;
}
public class Circle {
public Point center;
public double radius;
}
public class Geometry {
public final double PI = 3.141592653589793;
public double area(Object shape) throws NoSuchShapeException {
if (shape instanceof Square) {
Square s = (Square)shape;
return s.side * s.side;
} else if (shape instanceof Rectangle) {
Rectangle r = (Rectangle)shape;
return r.height * r.width;
} else if (shape instanceof Circle) {
Circle c = (Circle)shape;
return PI * c.radius * c.radius;
}
throw new NoSuchShapeException();
}
}각 도형 클래스는 간단한 자료구조이며 아무 메서드도 제공하지 않는다.
그리고 실제 도형이 동작하는 방식은 Geometry 클래스에서 구현한다.
절차 지향적 특징
- 함수를 추가할 때는 도형 클래스는 수정할 필요가 없다.
- 도형을 추가할 때는 모든 함수를 수정해야 한다.
public class Square implements Shape {
private Point topLeft;
private double side;
public double area() {
return side * side;
}
}
public class Rectangle implements Shape {
private Point topLeft;
private double height;
private double width;
public double area() {
return height * width;
}
}
public class Circle implements Shape {
private Point center;
private double radius;
public final double PI = 3.141592653589793;
public double area() {
return PI * radius * radius;
}
}각 도형은 도형에 맞는 계산 메서드가 있다.
즉, 실제 도형이 동작하는 방식은 본인의 클래스에서 구현한다.
객체 지향적 특징
- 도형을 추가할 때 기존 함수에 아무런 영향을 미치지 않는다.
- 도형의 함수을 추가할 때는 도형 클래스 전부를 수정해야 한다.
객체와 자료구조는 상반된다는 특징이 있으며 반대로 상호 보완적인 특징이 있다.
절차적인 코드
- 기존 클래스를 변경하지 않으면서 새 함수를 추가하기 쉽다.
- 새로운 클래스를 추가하기 어렵다. 그러려면 모든 함수를 고쳐야한다.
객체 지향 코드
- 기존 함수를 변경하지 않으면서도 새 클래스를 추가하기 쉽다.
- 새로운 함수를 추가하기 어렵다. 그러려면 모든 클래스를 고쳐야한다.
결론
- 객체 지향 코드에서 어려운 변경은 절차적인 코드에서 쉽다.
- 절차적인 코드에서 어려운 변경은 객체 지향 코드에서 쉽다.
복잡한 시스템에서 새로운 자료 타입이 필요한 경우에는 객체 지향 기법이 적합하다.
반면, 새로운 함수가 필요한 경우에는 절차적인 코드와 자료 구조가 적합하다.
분별있는 프로그래머는 모든 것이 객체라는 생각이 미신임을 잘 안다.
때로는 단순한 자료 구조와 절차적인 코드가 가장 적합한 상황도 있다.
디미터 법칙 : 모듈은 자신이 조작하는 개체의 속사정을 몰라야 한다.
객체는 자료를 숨기고 함수를 공개한다.
즉, 객체는 getter함수로 내부 구조를 공개하면 안 된다는 의미이다.
디미터 법칙은 클래스C의 메서드f는 다음과 같은 객체의 메서드만 호출해야한다.
- 클래스 C
- f가 생성한 객체
- f인수로 넘어온 객체
- C인스턴스 변수에 저장된 객체
하지만 위 객체에서 허용된 메서드가 반환하는 객체의 메서드는 호출하면 안 된다.
즉, 'f가 사용하는 객체의 메서드'를 사용할 때 '반환되는 객체의 메서드'를 호출하면 안 된다.
final String ouputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();- 객체가 반환한 객체의 메서드를 사용하고 있다.
- 이는 디미터 법칙을 위반한 것이다.
- 이같은 코드를 작성하지 않도록 주의해야한다.
// 일반적인 기법
public void method() {
Pet pet = new Pet();
pet.setName("BobbyPet");
pet.setEyeColor("red");
pet.setHungryLevel(10);
}
// 체이닝 기법 - 대표적인 예로 Builder 패턴이 있음
// 디미터 법칙 1번 클래스 C를 리턴하므로 법칙에 준수함
public void method() {
Pet pet = new Pet();
pet.setName("BobbyPet") // this를 리턴
.setEyeColor("red") // this를 리턴
.setHungryLevel(10); // this를 리턴
}번외 - 체이닝 기법
- 참고로 자기 자신의 객체를 리턴해서 사용하는 '체이닝 기법'은 가능하다.
- 체이닝 기법은 위 상황과 달리 자기 자신의 객체를 리턴해서 사용하는 기법
- 즉, this를 반환하여 보다 깔끔하고 명확한 코드를 만들 수 있게 해준다.
개선 전 코드
final String ouputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();- 위와 같은 코드를 기차 충돌이라 부른다.
- 여러 객체가 한 줄로 이어진 기차처럼 보이기 때문이다.
- 일반적으로 조잡하다 여겨지는 방식이므로 피하는 편이 좋다.
- 추가적으로 코드의 설명이 부족하므로 주석을 달아야 하는 경우도 있다.
개선한 코드
Options options = ctxt.getOptions();
File scratchDir = options.getScratchDir();
final String ouputDir = scratchDir.getAbsolutePath();- 이같이 코드를 나누는 편이 훨씬 좋다.
final String ouputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();Options options = ctxt.getOptions();
File scratchDir = options.getScratchDir();
final String ouputDir = scratchDir.getAbsolutePath();위 코드들은 디미터 법칙을 위반하는 것일까?
실제로 ctxt의 getter 함수를 통해 options, scratchDir, ouputDir를 얻고 사용했다.
위 예제가 디미터 법칙을 위반하는지 여부는 각각이 객체인지 자료 구조인지에 달렸다.
객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 확실히 디미터 법칙을 위반한다.
반면 자료 구조라면 당연히 내부 구조를 노출하므로 디미터 법칙이 적용되지 않는다.
그런데 위 예제는 getter 함수를 사용하는 바람에 혼란만 가져온다.
final String ouputDir = ctxt.options.scratchDir.absolutePath; - 코드를 위와 같이 구현하면 디미터 법칙을 거론할 필요가 없어진다.
public참조 변수들을 직접 호출하기에 자료 구조 형태임을 알 수 있다.
자료 구조는 무조건 함수 없이 공개 변수만 포함하는 형태로 작성하고
객체는 비공개 변수와 공개 함수를 포함하는 형태로 작성한다면
해당 코드가 자료 구조 형태인지 객체 지향 형태인지에 대한 답은 훨씬 간단하게 구할 수 있다.
하지만 단순한 자료 구조임에도
'getter 함수'와 'setter 함수'를 정의하라 요구하는
프레임워크와 표준(예:Bean)이 존재한다는 것도 명심하자
Options options = ctxt.getOptions();
File scratchDir = opts.getScratchDir();
final String ouputDir = scratchDir.getAbsolutePath();ctxt, options, scratchDir 이 객체 지향적 클래스라면?
내부 구조를 감춰야 하니까 getter 함수로 줄줄이 엮어 작성하면 안 된다.
그렇다면 임시 디렉터리의 절대 경로를 어떻게 얻어야 좋을까?
이렇게 해야하나?
ctxt.getAbsolutePathOfScratchDirectoryOption(); // 방법 1
ctxt.getScratchDirectoryOption().getAbsolutePath(); // 방법 2첫 번째 : ctxt객체에 공개해야 하는 메서드가 너무 많아진다.
두 번째 : getScratchDirectoryOption()이 객체가 아니라 자료 구조를 반환한다고 가정한다.
어느 방법도 썩 내키지 않는다.
ctxt가 객체라면 '무엇인가를 하라' 라고 말해야지 조회를 하라고 말하면 안 된다.
그렇다면 마지막 결과 값인 임시 디렉터리의 절대경로를 살펴보자!
- 임시 디렉터리의 절대 경로가 왜 필요할까?
- 절대 경로를 얻어 어디에 쓸려고?
사실 앞선 코드에서는 생략했지만 임시 디렉터리의 절대 경로는 다른 모듈과 함께 사용한다.
String outFile = outputDir + "/" + className.replace('.', '/') + ".class";
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outFile);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fout);- 임시 디렉터리의 절대 경로를 얻으려는 이유가 임시 파일을 생성하기 위한 목적이 드러난다.
정리
- 1번 모듈 : 임시 디렉터리 경로를 얻는다.
- 2번 모듈 : 얻은 임시 디렉터리를 통해 임시 파일을 생성시킨다.
그렇다면 임시 파일을 생성하기 위해 절대 경로를 얻으려 했듯이
ctxt 객체에 임시 파일을 생성하라고 시키면 되지 않을까?
BufferedOutputStream bos = ctxt.createScratchFileStream(classFileName);- 객체에게 맡기기에 적당한 임무로 보인다!
ctxt는 내부 구조를 드러내지 않는다.- 또한, 모듈에서 해당 함수는 자신이 몰라야 하는 여러 객체를 탐색할 필요가 없다.
- 결과적으로 디미터 법칙을 위반하지 않는다.
절반은 객체, 절반은 자료 구조
잡종 구조 :
- 때때로 절반은 객체, 절반은 자료 구조 형태의 코드가 나올 수 있다.
- 중요한 기능을 수행하는 함수도 있고, 공개 변수나 공개 getter/setter 함수도 있다.
- 공개 getter/setter 함수는 비공개 변수를 그대로 노출한다.
- 덕택에 다른 함수가 비공개 변수를 자료 구조 접근 방식처럼 사용하고픈 유혹에 빠지기 쉽상이다.
이런 잡종 구조는 새로운 함수는 물론이고 새로운 자료 구조도 추가하기 어렵다.
양쪽의 장점이 아닌 양쪽의 단점만 모아놓은 구조다.
그러므로 잡종 구조는 되도록 피하는 편이 좋다.
프로그래머가 함수나 타입을 보호할지 공개할지 확신하지 못해 어중간하게 내놓은 설계에 불과하다.
자료 구조체의 전형적인 형태는 '공개 변수'만 있고 함수가 없는 클래스이다.
이런 자료 구조체를 때로는 '자료 전달 객체' DTO라 한다.
DTO는 데이터베이스와 통신하거나 소켓에서 받은 메시지의 구문을 분석할 때 유용한 구조체다.
좀 더 일반적인 형태는 'Bean(빈)' 구조이다.
'Bean(빈)'은 비공개 변수를 getter/setter 함수로 조작한다.
일종의 사이비 캡슐화로, 일부 순수주의자나 만족시킬 뿐 별다른 이익을 제공하지 않는다.
class Address {
private final String postalCode;
private final String city;
private final String street;
private final String streetNumber;
private final String apartmentNumber;
public Address(String postalCode, String city, String street, String streetNumber, String apartmentNumber) {
this.postalCode = postalCode;
this.city = city;
this.street = street;
this.streetNumber = streetNumber;
this.apartmentNumber = apartmentNumber;
}
public String getPostalCode() {
return postalCode;
}
public String getCity() {
return city;
}
public String street() {
return street;
}
public String streetNumber() {
return streetNumber;
}
public String apartmentNumber() {
return apartmentNumber;
}
}활성 레코드는 DTO의 특수한 형태이다.
공개 변수가 있거나 비공개 변수에 조회 설정 함수가 있는 자료 구조지만,
대개 save나 find와 같은 탐색 함수도 제공한다.
활성 레코드는 데이터베이스 테이블이나 다른 소스에서 자료를 직접 반환한 결과이다.
Bean 구조 + save/find 메서드 포함
불행히도 활성 레코드에 비즈니스 규칙 메서드를 추가해 자료 구조를 객체로 취급하는 개발자가 흔하다.
그러면 자료 구조도 아니고 객체도 아닌 잡종 구조가 나오기 때문에 바람직하지 않다.
해결책은 당연하다.
활성 레코드는 자료 구조로 취급한다.
비즈니스 규칙을 담으면서 내부 자료를 숨기는 객체는 따로 생성한다.
(여기서는 내부 자료는 활성 레코드의 인스턴스일 가능성이 높다.)
객체는 동작을 공개하고 자료를 숨긴다.
그래서 기존 동작을 변경하지 않으면서 새 객체 타입을 추가하기는 쉬운 반면,
기존 객체에 새 동작을 추가하기는 어렵다.
자료 구조는 별다른 동작 없이 자료를 노출한다.
그래서 기존 자료 구조에 새 동작을 추가하기는 쉬우나,
기존 함수에 새 자료 구조를 추가하기는 어렵다.
시스템을 구현할 때, 새로운 자료 타입을 추가하는 유연성이 필요하면 객체가 더 적합하다.
다른 경우로 새로운 동작을 추가하는 유연성이 필요하면 자료 구조와 절차적인 코드가 적합하다.
우수한 소프트웨어 개발자는 편견 없이 이 사실을 이해해 직면한 문제에 최적인 해결책을 선택한다.
즉, 객체 지향 언어를 사용하다 해서 객체 지향적인 프로그그래밍을 하는 것이 아니라
상황에 따라서 절차 지향적인 구조를 취할 것인지 객체 지향적인 구조를 취할 것인지 판단해야한다.