🌈 Chapter 3: 타입과 추상화

✌ 추상화를 통한 복잡성 극복

• 추상화란 현실에서 출발하되 불필요한 부분을 도려내가면서 사물의 놀라운 본질을 드러나게 하는 과정이다.
• 추상화의 목적은 불필요한 부분을 무시함으로써 현실에 존재하는 복잡성을 극복하는 것이다.
• 이 책에서 추상화를 다음과 같이 정의한다.

추상화

어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다.
복잡성을 다루기 위해 추상환느 두 차원에서 이뤄진다.

• 첫 번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것이다.
• 두 번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것이다.

모든 경우에 추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이라는 점이다.

• 객체지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.

✌ 객체지향과 추상화

🎈 개념

• 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇을 개념(concept)이라고 한다.
• 개념이란 일반적으로 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 뜻한다. (ex. 하늘을 나는 교통수단을 지칭하는 개념은 '비행기'이다.)
• 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류(classification)할 수 있다.
• 개념은 공통점을 기반으로 객체를 분류할 수 있는 일종의 체라고 할 수 있다. 결국 각 객체는 특정한 개념을 표현하는 그룹의 일원으로 포함한다.
• 객체에 어떤 개념을 적용하는 것이 가능해서 개념 그룹의 일원이 될 때 객체를 그 개념의 인스턴스(instance)라고 한다.

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

• 개념은 객체를 분류할 수 있는 틀을 제공한다.

🎈 개념의 세 가지 관점

• 개념은 특정한 객체가 어떤 그룹에 속할 것인지를 결정한다.
• 어떤 객체에 어떤 개념이 적용됐다고 할 때는 그 개념이 부가하는 의미를 만족시킴으로써 다른 객체와 함께 해당 개념의 일원이 됐다는 것을 의미한다.
• 일반적으로 객체의 분류 장치로서 개념을 이야기할 때는 세 가지 관점을 함께 언급한다.

• 심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭
• 내연(intension): 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
• 외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set)

• 심볼이란 개념을 가리키는 이름
• 내연이란 개념의 의미를 나타낸다. 내연은 개념을 객체에 적용할 수 있ㄴ느지 여부를 판단하기 위한 조건
• 외연은 개념에 속하는 객체들, 즉 개념의 인스턴스들이 모여 이뤄진 집합을 가리킨다.
• 개념을 이옹해 공통점을 가진 객체들을 분류할 수 있다는 아이디어는 객체지향 페러다임이 복잡성을 극복하는 데 사용하는 가장 기본적인 인지 수단이다.

🎈 객체를 분류하기 위한 틀

• 어떤 객체와 마주했을 때 객체에게 적용할 개념을 결정하는 것은 결국 해당 객체를 개념이 적용된 객체 집합의 일원으로 맞아들인다는 것을 의미한다.
• 따라서 분류란 특정한 객체를 특정한 개념의 객체 집합에 포함시키거나 포함시키지 않는 작업을 의미한다.

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

• 어떤 객체를 어떤 개념으로 분류할지가 객체지향의 품질을 결정한다. 객체를 적절한 개념에 따라 분류한 애플리케이션은 유지보수가 용이하고 변경에 유연하게 대처할 수 있다.
• 더 중요한 것은 적절한 분류 체계는 애플리케이션을 다루는 개발자의 머릿속에 객체를 쉽게 찾고 조작할 수 있는 정신적인 지도를 제공한다는 것이다.

🎈 분류는 추상화를 위한 도구다.

• 개념은 추상화의 첫 번째 차원인 일반화를 적용한 결과다.
• 추상화의 두 번째 차원인 불필요한 세부 사항을 제거한다.
• 개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구다.

✌ 타입

🎈 타입은 개념이다.

• 타입의 정의는 개념의 정의와 완전히 동일하다. 타입은 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 틀이다.
• 타입은 개념과 마찬가지로 심볼, 내연, 외연을 이용해 서술할 수 있으며 타입에 속하는 객체 역시 타입의 인스턴스라고 한다.

타입은 개념과 동일하다. 따라서 타입이란 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 젹용할 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.

🎈 데이터 타입

• 프로그래밍 언어 안에서 타입 시스템의 목적은 메모리 안의 모든 데이터가 비트열로 보임으로써 야기되는 혼란을 방지하는 것이다.
• 결과적으로 타입 시스템의 목적은 데이터가 잘못 사용되지 않도록 제약사항을 부과하는 것이다.

타입에 관련된 두 가지 중요한 사실

1. 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한 것이다. (숫자형, 문자형... 등)
2. 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.

• 이 책에서 프로그래밍 언어 관점에서 데이터 타입을 다음과 같이 정의한다.

데이터 타입은 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.

🎈 객체와 타입

• 객체를 타입에 따라 분류하고 그 타입에 이름을 붙이는 것은 결국 프로그램에서 사용할 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다.
• 객체에서 중요한 것은 객체의 행동이다. 상태는 행동의 결과로 초래된 부수효과를 쉽게 표현하기 위해 도입한 추상적인 개념일 뿐이다.
• 객체가 협력을 위해 어떤 책임을 지녀야 하는지를 결정하는 것이 객체지향 설계의 핵심이다.
• 따라서 앞에서 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 분류될 수 있다.
2. 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.

🎈 행동이 우선이다.

• 객체의 내부 표현 방식이 다르더라도 어떤 객체들이 동일하게 행동한다면 그 객체들은 동일한 타입에 속한다. 결과적으로 동이한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속한다고 말할 수 있다.
• 객체가 동일한 데이터를 가지고 있더라고 다른 행동을 한다면 그 객체들은 서로 다른 타입으로 분류돼야 한다.
• 결론적으로 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다.
• 같은 타입에 속한 객체는 행동만 동일하다면 서로 다른 데이터를 가질 수 있다. 여기서 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한 책임이란 동일한 메시지 수신을 의미한다. 따라서 동인한 타입에 속한 객체는 내부 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메시지를 수신하고 이를 처리할 수 있다.
• 이것은 다형성에 의미를 부여한다. 다형성이란 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻한다. 결과적으로 다형적인 객체들은 동일한 타입에 속한다.
• 데이터의 내부 표현 방식과 무관하게 행동만이 고려 대상이라는 사실은 외부에 데이터를 감춰야 한다는 것을 의미한다. 따라서 훌륭한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감춰야 한다. 이 원칙을 캡슐화라고 한다.
• 객체를 결정하는 것은 행동이다. 데이터는 단지 행동을 따를 뿐이다. 이것이 객체를 객체답게 만드는 가장 핵심적인 원칙이다.

✌ 타입의 계층

🎈 일반화/특수화 관계

• 일반화(generalization)와 특수화(specialization)은 동시에 일어난다.
• 객체지향에서 일반화/특수화 관계를 결정하는 것은 객체의 상태를 표현하는 데이터가 아니라 행동이라는 것이다.
• 두 타입 간에 일반화/특수화 관계가 성립하려면 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게 행동해야 하고 반대로 한 타입은 다른 타입보다 더 일반적으로 행동해야 한다.
• 결국 객체의 일반화/특수화 관계에 있어서도 중요한 것은 객체가 내부에 보관한 데이터가 아니라 객체가 외부에 제공하는 행동이다.
• 행동의 관점에서 일반적인 타입이란 특수한 타입이 가진 모든 행동들 중에서 일부 행동만을 가지는 타입을 가리킨다.
• 특수한 타입이란 일반적인 타입이 가진 모든 타입을 포함하지만 거기에 더해 자신만의 행동을 추가하는 타입을 가리킨다.
• 일반화/특수화는 행동에 관한 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.
• 여기서 주의해야 할 점은 타입의 내연을 의미하는 행동의 가짓수와 외연을 의미하는 집합의 크기는 서로 반대라는 사실이다.

🎈 슈퍼타입과 서브타입

• 일반화/특수화 관계는 좀 더 일반적인 한 타입과 좀 더 특수한 한 타입 간의 관계다.
• 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입(Supertype)이라고 하고 좀 더 특수한 타입을 서브타입(Subtype)이라고 한다.
• 슈퍼타입과 서브타입에서 중요한 것은 두 타입 간의 관계가 행동에 의해 결졍된다는 점이다. 즉, 어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족시켜야 한다.
• 일반적으로 서브타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 서브타입은 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다. 서브타입에서는 슈퍼타입과 중복된 행위를 생략할 수 있다.

🎈 일반화는 추상화를 위한 도구다

• 일반화/특수화 계층은 객체지향 패러다임에서 추상화의 두 번쨰 차원인 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거시켜 단순하게 만드는 것을 적절하게 활용하는 대표적인 예다.

✌ 정적 모델

🎈 타입의 목적

• 타입을 사용해야 하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기가 너무 어렵기 때문이다.
• 타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.
• 객체의 상태에 복잡성을 부과하는 시간이라는 요소를 제거함으로써 시간에 독립적인 정적인 모습으로 객체를 생각할 수 있게 해준다.

🎈 그래서 결국 타입은 추상화다

• 이런 관점에서 타입은 추상화다.
• 어떤 시점에 객체에 관해 생각할 때 불필요한 시간이라는 요소와 상태 변화라는 요소를 제거하고 철저하게 정적인 관점에서 객체의 모습을 묘사하는 것을 가능하게 해준다.
• 타입은 추상화다. 타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화할 수 있다. 결국 타입은 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 복잡성을 단순화할 수 있는 효과적인 방법인 것이다.

🎈 동적 모델과 정적 모델

• 지금까지의 논의를 통해 객체를 생각할 때 우리는 두 가지 모델을 동시에 고려한다는 사실을 알 수 있다.
• 하나는 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐다. 이를 객체의 스냅샷(snapshot)이라고 한다.
• 객체지향 모델링을 위한 표준 언어인 UML에서 스냅샷은 객체 다이어그램이라고도 불린다. 스냅샷처럼 실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착하는 것을 동적 모델(dynamic model)이라고 한다.
• 다른 하나는 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것이다. 일반적으로 이런 모델을 타입 모델(type diagram)이라고 한다.
• 이 모델은 동적으로 변하는 객체의 상태가 아니라 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하기 때문에 정적 모델(static model)이라고도 한다.

🎈 클래스

• 객체지향 프로그래밍 언어에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다. 따라서 타입을 구현한 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다.
• 타입을 구현한다이지 클래스와 타입은 동일한 것이 아니다.
• 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다. 반면 클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 구현 메커니즘 중 하나일 뿐이다.
• 결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 상태와 상태를 변경하는 행위다.
• 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘일 뿐이다.