02 / 이상한 나라의 객체

"이상한 나라의 객체"에서는 "객체란 무엇인가" 라는 본질적인 질문에 대답합니다 엘리스의 이야기를 듣고 나면 객체가 상태와 행동, 식별자를 가진 존재라는 사실을 이해하게 될 것입니다

객체지향의 패러다임은 지식을 추상화하고 추상화한 지식을 객체 안에 캡슐화함으로써 실세계 문제에 내재된 복잡성을 관리하려고 한다. 객체를 발견하고 창조하는 것은 지식과 행동을 구조화하는 문제다
[레베카 워프스브록]

저자는 아기들을 통한 두가지 막대기 실험을 예로 들면서 물체가 여러 부분으로 구성돼 있더라도 함께 움직일 경우 그 물체를 하나의 유기적인 단위로 인식하며 아기들이 뚜렷한 경계를 가진 객체들의 집합으로 세상을 바라본다고 초반에 설명한다.

객체지향과 인지 능력

인간은 본능적으로 세상을 독립적이고 식별 가능한 객체의 집합으로 바라본다.
객체지향이 직관적이고 이해하기 쉬운 패러다임이라고 말하는 이유는 객체지향이 세상을 자율적이고 독립적인 객체들로 분해할 수 있는 인간의 기본적인 인지 능력에 기반을 두고 있기 때문이다.

인간의 인지 능력은 물리적인 한계를 넘어 개념적으로 경계 지을 수 있는 추상적인 사물까지도 객체로 인식할 수 있게 한다. 예를 들어 출금 계좌에서 동일한 입금 계좌로 동일한 금액을 두 번 이체하더라도 각 계좌 이체는 명확하게 구분 가능하다. 물리적인 실체는 존재하지 않더라도 인간이 쉽게 구분하고 하나의 단위로 인지할 수 있는 개념적인 객체의 일종이다.

결론적으로 객체란 인간이 분명하게 인지하고 구별할 수 있는 물리적인 또는 개념적인 경계를 지닌 어떤것이다.

객체, 그리고 이상한 나라

앨리스 객체

해당 부분에서는 저자는 앨리스의 키의 변화를 예로 들어 객체의 상태와 행동을 설명하고자 한다

앨리스가 버섯의 한 쪽 부분을 먹으면 작아지고, 버섯의 반대쪽 부분을 먹으면 커진다. 결국 앨리스의 키를 변화시키는 것은 앨리스의 행동이며 앨리스가 하는 행동에 따라 앨리스의 상태가 변하게 된다.

앨리스의 상태를 결정하는 것은 행동이지만 행동의 결과를 결정하는 것은 상태이다. 예를 들어 앨리스의 키가 130센티미터라고 가정하자.테이블 아래의 케이크를 먹을 경우 현재의 키보다 150센티미터 더 커진다면 케이크를 먹은 후의 앨리스의 키는 원래 키인 130센티미터에 150센티미터를 더한 280센티미터가 될 것이다.

결국 케이크를 먹기전 앨리스의 키가 얼마였느냐가 케이크를 먹은 후의 앨리스의 키를 결정한다. 따라서 앨리스가 한 행동의 결과는 앨리스의 상태에 의존적이다.

또한 행동의 성공 여부는 이전에 어떤 행동들이 발생했는지에 영향을 받는다 예를 들어 앨리스가 문을 성공적으로 통과하기 위해서는 문을 통과할 수 있을 정도로 충분히 몸을 작게 줄여야 하며 앨리스는 문을 통과하기 전에 먼저 키를 작게 줄이기 위해 병 안의 음료나 케이크를 먹어야 한다.

이것은 행동 간의 순서가 중요하다는 것을 의미하며 문을 통과하는 행동이 성공하기 위해서는 음료나 케이크를 먹는 행동이 선행돼어야한다는 것을 의미한다.

요약하자면

• 앨리스는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.
• 앨리스의 상태를 변경시키는 것은 앨리스의 행동이다.

행동의 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.

행동의 순서가 결과에 영향을 미친다.

• 앨리스는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

객체, 그리고 소프트웨어 나라

하나의 개별적인 실체로 식별 가능한 물리적인 또는 개념적인 사물은 어떤 것이라도 객체가 될 수 있다.

객체의 다양한 특성을 효과적으로 설명하기 위해서는 객체를 상태(state), 행동(behavior), 식별자(identity)를 지닌 실체로 보는 것이 가장 효과적이다.

객체란 식별 가능한 개체 또는 사물이다. 객체는 자동차처럼 만질 수 있는 구체적인 사물일 수도 있고, 시간처럼 추상적인 개념일 수도 있다. 객체는 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태를 가진다. 소프트웨어 안에서 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구현된다.

상태

객체가 주변 환경과의 상호작용에 어떻게 반응하는가는 그 시점까지 객체에 어떤 일이 발생했느냐에 좌우된다.

예를 들어 비행기에 탑승 할려면 항공권을 발권해야한다.

어떤 행동의 결과는 과거에 어떤 행동들이 일어났었느냐에 의존한다.

일반적으로 과거에 발생한 행동의 이력을 통해 현재 발생한 행동의 결과를 판단하는 방식은 복잡하고 번거로우며 이해하기 어렵다.
따라서 인간은 행동의 과정과 결과를 단순하게 기술하기 위해 상태라는 개념을 고안했다.
예를 들어 비행기 탑승 가능 여부는 항공권의 발권 상태를 보고 예측할 수 있다.

상태를 이용하면 과거에 얽매이지 않고 현재를 기반으로 객체의 행동 방식을 이해할 수 있다.

상태와 프로퍼티

앨리스가 음료를 들고 있는 그림에서 앨리스와 음료는 객체이다. 그러나 앨리스의 키와 위치, 음료의 양은 객체가 아닌 단순한 값이다.
앨리스의 상태는 키와 위치라는 단순한 값과 음료라는 객체의 조합으로 표현할 수 있다.
그림에서 앨리스는 키가 130센티미터이고 통로에 위치하고 있으며 0.5리터 크기의 음료를 가지고 있다.

[출처:객체지향의 사실과 오해]

모든 객체의 상태는 단순한 값과 객체의 조합으로 표현할 수 있다.
이때 객체의 상태를 구성하는 모든 특징을 통틀어 객체의 프로퍼티(property)라고 한다.

앨리스의 경우, 키, 위치, 음료가 앨리스의 프로퍼티가 된다.
프로퍼티(property) 는 변경되지 않고 고정적이기 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.

객체를 구성하는 단순한 값은 속성(attribute)이라고 한다.

상태는 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합으로 객체의 구조적 특징을 표현한다. 객체의 상태는 객체에 존재하는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성된다. 객체의 프로퍼티는 단순한 값과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분할 수 있다.

객체는 스스로의 행동에 의해서만 상태가 변경되는 것을 보장함으로써 객체의 자율성을 유지한다.

행동

상태와 행동

객체의 상태는 저절로 변경되지 않는다. 객체의 상태를 변경하는 것은 객체의 자발적인 행동뿐이다.

앨리스가 음료를 마셔 키가 작아지고 문을 통과하여 통로에서 정원으로 바뀐다 이처럼 앨리스가 특정한 행동을 취할 때마다 앨리스의 키와 위치는 변경된다.

객체가 취하는 행동은 객체 자신의 상태를 변경시킨다. 객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변경된다는 것은 행동이 부수 효과(side effect)를 초래한다는 것을 의미한다.

부수 효과의 개념을 이용하면 객체의 행동을 상태 변경의 관점에서 쉽게 기술할 수 있다.

앨리스가 케이크를 먹는 행위는 앨리스의 키를 작게 변화시키고 케이크의 양을 줄이는 부수 효과를 야기하며 앨리스가 문을 통과하는 행동은 앨리스의 위치를 변화시키는 부수 효과를 초래한다.

객체의 행동은 객체의 상태를 변경시키지만 행동의 결과는 객체의 상태에 의존적이다.

상태와 행동 사이에는 다음과 같은 관계가 있을 수 있다.

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

이것은 상태라는 개념을 이용해 행동을 다음의 두 가지 관점에서 서술할 수 있음을 의미한다.

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

행동은 과거의 행동을 돌아볼 필요 없이 앨리스의 '키'와'위치'라는 두 가지 상태를 이용해 간단하게 서술할 수 있다.

• 앨리스의 키가 40센티미터 이하라면 문을 통과할 수 있다.
• 문을 통과한 후에 앨리스의 위치는 아름다운 정원으로 바뀌어야 한다.

협력과 행동

객체는 다른 객체와 적극적으로 상호작용하며 '협력하는 객체들의 공동체'에 참여하기 위해 노력한다.

객체는 다른 객체와 메시지를 통해서만 의사소통할 수 있다.
객체는 수신된 메시지에 따라 적절히 행동하면서 협력에 참여하고 그 결과로 자신의 상태를 변경한다.

객체는 협력에 참여하는 과정에서 자기 자신의 상태뿐만 아니라 다른 객체의 상태 변경을 유발할 수도 있다.
예를 들어 앨리스가 음료를 마시면 앨리스 자신의 키가 작아지는 동시에 앨리스가 먹은 양만큼 음료의 양이 줄어야 한다.
따라서 음료를 마시는 앨리스의 행동은 자기 자신뿐만 아니라 음료의 상태 변경도 유발한다.

객체의 행동으로 인해 발생하는 결과는 두 가지 관점에서 설명할 수 있다. 객체의 행동은 이 두가지 관점의 부수효과를 명확하게 서술해야 한다.

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

행동이란 외부의 요청 또는 수신된 메시지에 응답하기 위해 동작하고 반응하는 활동이다. 행동의 결과로 객체는 자신의 상태를 변경하거나 다른 객체에게 메시지를 전달할 수 있다. 객체는 행동을 통해 다른 객체와의 협력에 참여하므로 행동은 외부에 가시적이어야 한다.

상태 캡슐화

현실 세계의 객체와 객체지향 세계의 객체 사이에는 중요한 차이점이 있다. 현실 속에서 앨리스는 스스로 음료를 마시는 능동적인 존재지만 음료는 스스로는 아무것도 할 수 없는 수동적인 존재다.

그러나 객체지향의 세계에서 모든 객체는 자신의 상태를 스스로 관리하는 자율적인 존재다.
앨리스 객체의 키를 작게 만드는 것이 앨리스 자신인 것처럼 음료 객체의 양을 줄이는 것은 음료 자신이어야 한다.

앨리스는 직접적으로 음료의 상태를 변경할 수 없다. 단지 음료에게 자신이 음료를 마셨다는 메시지를 전달할 수 있을 뿐 적절한 정도로 음료의 양을 줄이는 것은 메시지를 전달받은 음료 스스로의 몫이다.

[출처:객체지향의 사실과 오해]

앨리스에게 전달되는 메시지는 drinkBeverage()이고 음료에게 전달되는 메시지는 drunken(quantity)이다.
두 메시지를 보고 앨리스의 키가 줄어든다거나 음료의 양이 줄어든다는 상태 변경에 대해서는 전혀 알지 못한다.

이것이 캡슐화가 의미하는 것이며 상태를 외부에 노출시키지 않고 행동을 경계로 캡슐화하는 것은 결과적으로 객체의 자율성을 높인다.(메시지를 해석하고 그에 반응해서 상태를 변경할 지 여부는 전적으로 메시지 수신자의 자율적인 판단에 따른다)

결론적으로 상태를 잘 정의된 행동 집합 뒤로 캡슐화하는 것은 객체의 자율성을 높이고 협력을 단순하고 유연하게 만든다.

식별자

식별자란 객체를 서로 구별할 수 있는 특정한 프로퍼티이다.
값과 객체의 가장 큰 차이점은 값은 식별자를 가지지 않지만 객체는 식별자를 가진다.

값(value)은 숫자,문자열, 날짜, 시간, 금액 등과 같이 변하지 않는 양을 모델링한다.
흔히 값의 상태는 변하지 않기 때문에 불변 상태를 가진다고 말한다.
값이 같은지 여부는 상태가 같은지를 이용해 판단한다.
상태를 이용해 두 값이 같은지 판단할 수 있는 성질을 동등성(equality)라고 한다. 상태를 이용해 동등성을 판단할 수 있는 이유는 값의 상태가 변하지 않기 때문이다.

값은 오직 상태만을 이용해 동등성을 판단하기 때문에 인스턴스를 구별하기 위한 별도의 식별자를 필요로 하지 않는다.

객체는 시간에 따라 변경되는 상태를 포함하며, 행동을 통해 상태를 변경한다. 따라서 객체는 가변 상태를 가진다고 말한다.

두 객체의 상태가 다르더라도 식별자가 같다면 두 객체를 같은 객체로 판단할 수 있다. 이처럼 식별자를 기반으로 객체가 같은지를 판단할 수 있는 성질을 동일성이라고한다.

시간이 흐름에 따라 객체의 상태가 변하기 때문에 상태가 가변적인 두 객체의 동일성을 판단하기 위해서는 상태 변경에 독립적인 별도의 식별자를 이용할수밖에 없다.

참조 객체, 또는 엔티티는 식별자를 지닌 전통적인 의미의 객체를 가리키는 용어이다. 값 객체는 식별자를 가지지 않는 값을 가리키는 용어다.
이 책에서는 특별한 언급이 없는 한 객체라는 용어는 식별자를 가지는 참조객체나 엔티티를 가리킨다.

• 객체는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다
• 객체의 상태를 변경시키는 것은 객체의 행동이다.
  1) 행동의 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
  2) 행동의 순서가 실행 결과에 영향을 미친다
• 객체는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.

기계로서의 객체

객체의 상태를 조회하는 작업을 쿼리(query)라고 하고 객체의 상태를 변경하는 작업을 명령(command)라고 한다.
객체가 외부에 제공하는 행동의 대부분은 쿼리와 명령으로 구성된다.

사용자가 객체 기계의 버튼을 눌러 상태를 변경하거나 상태 조회를 요청하는 것은 객체의 행동을 유발하기 위해 메시지를 전송하는 것과 유사하다.
버튼을 누르는 것은 기게의 사용자이지만 눌린 버튼에 따라 어떤 방식으로 동작할지는 기계 스스로 결정한다.
이것은 전달된 메시지에 따라 스스로 판단하고 결정하는 자율적인 객체의 특성을 정확하게 묘사한다.

객체 기계가 제공하는 버튼을 통해서만 상태에 접근할 수 있다는 검은 객체의 캡슐화를 강조한다.

객체 간의 메시지를 통한 협력 역시 기계 은유를 사용하면 직관적으로 이해할 수 있다.
'음료를 마시다'라는 버튼을 눌렀다고 가정했을때
앨리스 기계는 내부적으로 키를 작게 변경한 후 링크를 통해 연결된 음료 기계에게 '마셔지다'라는 버튼이 눌러지도록 요청을 전송한다.
객체지향 패러다임 관점에서 이것은 '음료를 마시다'라는 메시지를 수신한 앨리스 객체가 메시지를 처리하는 도중 음료 객체에게 '마셔지다'라는 메시지를 전송한 것과 동일하다.
즉, 링크를 통해 연결된 두 객체가 메시지 전송을 통해 협력하고 있는 것이다.

행동이 상태를 결정한다.

객체지향에 갓 입문한 사람들이 가장 쉽게 빠지는 함정은 상태를 중심으로 객체를 바라보는 것이다.

상태를 먼저 설정하고 행동을 나중에 결정하는 방법은 설계에 나쁜 영향을 끼친다.

1) 상태를 먼저 결정할 경우 캡슐화가 저해된다.

2) 객체를 협력자가 아닌 고립된 섬으로 만든다.

3) 객체의 재사용성이 저하된다.

객체가 적합한지를 결정하는것은 그 객체의 상태가 아니라 행동이다.

먼저 객체의 행동을 결정하고 그 후에 행동에 적절한 상태를 선택하게 된다.

행동이 상태를 결정한다.

은유와 객체

두 번째 도시전설

객체제향을 현실 세계의 모방이라고 보는 관점은 현실 세계를 모방해서 단순화한다는 의미가 숨어 있다.

여기서 추상화(abstraction)란 실제의 사물에서 자신이 원하는 특성만 취하고 필요 없는 부분을 추려 핵심만 표현하는 행위를 말한다.

모방과 추상화라는 개념만으로는 현실 객체와 소프트웨어 객체 사이의 관계를 깔끔하게 설명하지 못한다.

의인화

레베카 워프스브록은 현실의 객체보다 더 많은 일을 할 수 있는 소프트웨어 객체의 특징을 의인화(anthropomorphism)라고 부른다

소프트웨어 안에 구축되는 객체지향 세계는 현실을 모방한 것이 아니다. 현실의 모습을 조금 참조할 뿐 궁극적인 목적은 현실과 전혀 다른 새로운 세계를 창조하는 것이다.

은유

현실 세계와 객체지향 세계 사이의 관계를 좀 더 정확하게 설명할 수 있는 단어는 은유(mepathor)다

에를 들어 현실의 전화기라는 개념을 이용해 소프트웨어 객체를 묘사하면 그 객체가 전화를 걸 수 있다는 사실을 쉽게 이해하고 기억할 수 있게 된다.

이상한 나라를 창조하라

객체지향 설계자로서 우리의 목적은 현실을 모방하는것이 아닌 단지 이상한 나라를 창조하기만 하면 된다.
만약 창조한 객체의 특성을 상기시킬 수 있다면 현실 속의 객체의 이름을 이용해 객체를 묘사하라.