04 / 역할, 책임, 협력

우리 모두를 합친 것보다 더 현명한 사람은 없다

4장 역할, 책임, 협력

객체의 세계에서 중요한 것은 개별 객체가 아니라 객체들 사이에 이뤄지는 협력이다. 협력이 자리 잡으면 저절로 객체의 행동이 드러나고 뒤이어 적절한 객체의 상태가 결정된다. 즉, 어떤 협력에 참여하는지가 객체에 필요한 행동을 결정하고 필요한 행동이 객체의 상태를 결정한다.

협력

요청하고 응답하며 협력하는 사람들

협력은 한 사람이 다른 사람에게 도움을 요청할 때 시작된다. 자신에게 할당된 일이나 업무를 처리하던 중에 스스로 해결하기 어려운 문제에 부딪히게 되면 문제를 해결하는데 필요한 지식을 알고 있거나 도움을 받을 수 있는 누군가에게 도움을 요청하게 된다. 요청을 받은 사람은 일을 처리한 후 요청한 사람에게 필요한 지식이나 서비스를 제공하는 것으로 요청에 응답한다.

협력은 다수의 요청과 응답으로 구성되며 전체적으로 협력은 다수의 연쇄적인 요청과 응답의 흐름으로 구성된다.

누가 파이를 훔쳤지?

하트 여왕이 만든 파이를 훔쳐 달아나다 붙잡힌 하트 잭에 대한 공판이 열리는 이야기를 보면, 이야기에 등장하는 객체들은 하트 잭의 재판이라는 동일한 목적을 달성하기 위해 협력을 하고 있는 것이다.

재판 속의 협력

어떤 등장인물이 특정한 요청을 받아들일 수 있는 이유는 그 요청에 대해 적절한 방식으로 응답하는데 필요한 지식과 행동 방식을 가지고 있기 때문이다. 그리고 요청과 응답은 협력에 참여하는 객체가 수행할 책임을 정의한다.

책임

어떤 객체가 어떤 요청에 대해 대답해 줄 수 있거나, 적절한 행동을 할 의무가 있는 경우 해당 객체가 책임을 가진다고 말한다. 즉, 어떤 대상에 대한 요청은 그 대상이 요청을 처리할 책임이 있음을 암시한다.

책임의 분류

객체의 책임은 ‘객체가 무엇을 알고 있는가(knowing)’과 ‘무엇을 할 수 있는가(doing)’로 구성된다.

• 하는 것(doing) 객체를 생성하거나 계산하는 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
  앞서 앨리스의 예시로 다시 살펴보자.
• 하얀 토끼는 목격자가 모자 장수라는 사실을 알고 있으며, 동시에 모자 장수가 증인석에 입장하도록 요청한다.
  “관련된 객체에 대해 아는 것”
  “다른 객체의 행동을 시작시키는 것”
• 모자 장수의 경우 스스로 증인석에 입장해야하는 책임과 자신이 알고 있는 사실을 증언해야 할 책임을 가지고 있다.
  “객체를 생성하거나 계산을 하는 등의 스스로 하는 것”
  “자신이 유도하거나 계산할 수 있는 것에 관해 아는 것”

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

책임과 메시지

협력 안에서 객체는 다른 객체로부터 요청이 전송되었을 경우에만 자신에게 주어진 책임을 수행한다. 객체가 다른 객체에게 주어진 책임을 수행하도록 요청을 보내는 것을 메시지 전송(message-send)라고 한다. 즉, 두 객체 간의 협력은 메시지를 통해 이뤄진다.

메시지는 협력에 참여하는 두 객체 사이의 관계를 강조한 것이다. 메시지를 전송하는 객체와 메시지를 수신하는 객체가 상호 협력하는 문맥을 강조한다. 왕과 모자 장수가 협력할 수 있는 이유는 왕이 모자 장수가 이해할 수 있는 메시지(‘증언하라’)를 전송할 수 있고 모자 장수는 왕이 전송하는 메시지에 대해 적절한 책임을 수행할 수 있기 때문이다.

책임과 메시지의 수준이 같지 않다. 책임은 객체가 협력에 참여하기 위해 수행해야 하는 행위를 상위 수준에서 개략적으로 서술한 것이다. 책임을 결정한 후 실제로 협력을 정제하면서 이를 메시지로 변환할 때는 하나의 책임이 여러 메시지로 분할되는 것이 일반적이다.

객체지향 설계는 협력에 참여하기 위해 어떤 객체가 어떤 책임을 수행해야 하고 어떤 객체로부터 메시지를 수신할 것인지를 결정하는 것으로부터 시작된다.

역할

책임의 집합이 의미하는 것

어떤 객체가 수행하는 책임의 집합은 객체가 협력 안에서 수행하는 역할을 암시한다. 역할은 재사용이 가능하고 유연한 객체지향 설계를 낳는 매우 중요한 구성요소이다.

판사와 증인

재판을 주관하는 판사는 왕이 맡고 있으며 증인은 모자 장수인 상황은 아래와 같다.

1) 누군가 ‘왕’에게 재판을 요청함으로써 재판이 시작된다.
2) ‘왕’이 하얀 토끼에게 증인을 부를 것을 요청한다.
3) ‘왕’의 요청을 받은 토끼는 ‘모자 장수’에게 증인석으로 입장할 것을 요청한다.
4) ‘모자 장수’는 증인석에 입장함으로써 토끼의 요청에 응답한다.
5) ‘모자 장수’의 입장은 연쇄적으로 토끼에 대한 ‘왕’의 요청에 대한 응답이기도 하다.
6) 이제 ‘왕’은 ‘모자 장수’에게 증언할 것을 요청한다.
7) 모자 장수’는 자신이 알고 있는 내용을 증언함으로써 ‘왕’의 요청에 응답한다.

앨리스가 증언하는 장면에 이르면 왕은 여왕으로, 증인으로 출석한 모자 장수는 앨리스로 바뀐다.

1) 누군가 ‘여왕’에게 재판을 요청함으로써 재판이 시작된다.
2) ‘여왕’이 하얀 토끼에게 증인을 부를 것을 요청한다.
3) ‘여왕’의 요청을 받은 토끼는 ‘앨리스’에게 증인석으로 입장할 것을 요청한다.
4) ‘앨리스’는 증인석에 입장함으로써 토끼의 요청에 응답한다.
5) ‘앨리스’의 입장은 연쇄적으로 토끼에 대한 ‘여왕’의 요청에 대한 응답이기도 하다.
6) 이제 ‘여왕’은 ‘앨리스’에게 증언할 것을 요청한다.
7) ‘앨리스’는 자신이 알고 있는 내용을 증언함으로써 ‘여왕’의 요청에 응답한다.

과정은 동일하지만, 협력에 참여하는 인물만 다르다.

역할이 답이다.

위 재판이라는 협력 과정을 ‘판사’와 ‘증인’이라는 역할(role)을 사용하면 하나의 협력으로 추상화할 수 있다.

1) 누군가 ‘판사’에게 재판을 요청함으로써 재판이 시작된다.
2) ‘판사’이 하얀 토끼에게 증인을 부를 것을 요청한다.
3) ‘판사’의 요청을 받은 토끼는 ‘증인’에게 증인석으로 입장할 것을 요청한다.
4) ‘증인’는 증인석에 입장함으로써 토끼의 요청에 응답한다.
5) ‘증인’의 입장은 연쇄적으로 토끼에 대한 ‘판사’의 요청에 대한 응답이기도 하다.
6) 이제 ‘판사’은 ‘증인’에게 증언할 것을 요청한다.
7) ‘증인’는 자신이 알고 있는 내용을 증언함으로써 ‘판사’의 요청에 응답한다.

역할은 협력 내에서 다른 객체로 대체할 수 있음을 나타내는 일종의 표식이다. 역할을 대체하기 위해서는 각 역할이 수신할 수 있는 메시지를 동일한 방식으로 이해해야 한다. 즉, 역할을 대체할 수 있는 객체는 동일한 메시지를 이해할 수 있는 객체로 한정된다. 여기서 메시지는 책임을 의미한다. 그렇기 때문에 동일한 역할을 수행할 수 있다는 것은 해당 객체들이 협력 내에서 동일한 책임의 집합을 수행할 수 있다는 것을 의미한다.

역할은 객체지향 설계의 단순성(simplicity), 유연성(flexibility), 재사용성(reusability)을 뒷받침하는 핵심 개념이다.

협력의 추상화

역할의 가장 큰 가치는 하나의 협력 안에 여러 종류의 객체가 참여할 수 있게 함으로써 협력을 추상화할 수 있다는 것이다. 설계자가 다뤄야 하는 협력의 개수를 줄이는 동시에 구체적인 객체를 추상적인 역할로 대체함으로써 협력의 양상을 단순화 한다. 결과적으로 애플리케이션의 설계을 이해하고 기억하기 쉬워진다.

대체 가능성

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

역할을 대체하기 위해서는 행동이 호환되어야 한다. 즉, 협력 안에서 역할이 수행하는 모든 책임을 동일하게 수행할 수 있어야 한다.

하지만, 객체가 역할에 주어진 책임 외에 다른 책임을 수행할 수도 있다. 즉, 객체는 역할이 암시하는 책임보다 더 많은 책임을 가질 수 있다. 그래서 대부분의 경우에 객체의 타입과 역할 사이에는 일반화/특수화 관계가 성립하는 것이 일반적이다. 좀 더 일반적인 개념을 의미하는 역할은 일반화이며, 좀 더 구체적인 개념을 의미하는 객체의 타입은 특수화다.

요약: 역할의 대체 가능성은 행위 호환성을 의미하고, 행위 호환성은 동일한 책임의 수행을 의미한다.

객체의 모양을 결정하는 협력

흔한 오류

1. 시스템에 필요한 데이터를 저장하기 위해 객체가 존재한다.

• 객체가 존재하는 이유는 행위를 수행하며 협력에 참여하기 위해서다. 따라서 실제로 중요한 것은 객체의 행동, 즉 책임이다.
• 객체지향이 클래스와 클래스 간의 관계를 표현하는 시스템의 정적인 측면에 중점을 둔다.

중요한 것은 정적인 클래스가 아니라 협력에 참여하는 동적인 객체다. 객체지향의 핵심은 클래스를 어떻게 구현할지가 아니라 객체가 협력 안에서 어떤 책임과 역할을 수행할지를 결정하는 것이다.

• 데이터나 클래스 중심으로 애플리케이션을 설계한다.

이는 협력이라는 문맥을 고려하지 않고 각 객체를 독립적으로 바라보기 때문이다. 하지만 실제로 동작하는 애플리케이션을 구축하기 위해서는 객체가 참여하는 협력을 우선적으로 고려해야 한다.

협력에 따라 흐르는 객체의 책임

올바른 객체를 설계하기 위해서는 먼저 견고하고 깔끔한 협력을 설계해야 한다. 협력을 설계한다는 것은 설계에 참여하는 객체들이 주고받을 요청과 응답의 흐름을 결정한다는 것을 의미한다. 이렇게 결정된 요청과 응답의 흐름은 객체가 협력에 참여하기 위해 수행될 책임이 된다.

일단 객체에게 책임을 할당하고 나면 책임은 객체가 외부에 제공하게 될 행동이 된다. 그 후 행동을 수행하는데 필요한 데이터를 고민해야 한다. 필요한 데이터와 행동이 어느 정도 결정된 후에 클래스의 구현 방법을 결정해야 한다. 결과적으로 클래스와 데이터는 협력과 책임의 집합이 결정된 후에 결정되는 것이다.

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. 객체지향에서 가장 중요한 것은 충분히 자율적인 동시에 충분히 협력적인 객체를 창조하는 것이다. 이를 달성하기 위해서는 객체를 충분히 협력적으로 만든 후에 협력이라는 문맥 안에서 객체를 충분히 자율적으로 만드는 것이다.

객체지향 설계 기법

책임-주도 설계(Responsibility-Driven Design)

• 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.

디자인 패턴(Design Pattern)

일반적으로 디자인 패턴은 반복적으로 발생하는 문제와 그 문제에 대한 해법의 쌍으로 정의된다. 패턴은 해결하려고 하는 문제가 무엇인지를 명확하게 서술하고, 패턴을 적용할 수 있는 상황과 없는 상황을 함께 설명한다. 패턴은 반복해서 일어나는 특정한 상황에서 어떤 설계가 왜 더 효과적인지에 대한 이유를 설명한다.

디자인 패턴은 공통으로 사용할 수 있는 역할, 책임, 협력의 템플릿이다. 책임-주도 설계의 결과물인 동시에 지름길이다.

테스트-주도 개발(Test-Driven Development)

1.실패하는 테스트를 작성한다.
2.테스트를 통과하는 가장 간단한 코를 작성한다.
3.리팩토링을통해 중복을 제거한다.

응집도가 높고 결합도가 낮은 클래스로 구성된 시스템을 개발할 수 있게 한다. 테스트-주도 개발은 객체가 이미 존재한다고 가정하고 객체에게 어떤 메시지를 전송할 것인지에 관해 먼저 생각하라고 충고한다. 하지만, 이런 충고는 역할, 책임, 협력의 관점에서 객체를 바라보지 않을 경우 무의미하다. 테스트-주도 개발은 테스트를 작성하는 것이 아니라 책임을 수행할 객체 또는 클라이언트가 기대하는 객체의 역할이 메시지를 수신할 때 어떤 결과를 반환하고 그 과정에서 어떤 객체와 협력할 것인지에 대한 기대를 코드의 형태로 작성하는 것이다.

테스트를 작성하기 위해 객체의 메서드를 호출하고 반환값을 검증하는 것은 순간적으로 객체가 수행해야 하는 책임에 대해 생각한 것이다. 테스트에 필요한 간접 입력 값을 제공하기 위해 스텁(stub)을 추가하거나 간접 출력 값을 검증하기 위해 목 객체(mock object)를 사용하는 것은 객체와 협력해야 하는 협력자에 관해 고민한 결과를 코드로 표현한 것이다.