타입과 추상화

추상화를 통한 복잡성 극복

어떤 추상화도 의도된 목적이 아닌 다른 목정으로 사용된다면 오도될 수 있다
추상화의 수준, 이익, 가치는 목적에 의존적이다. 현상은 복잡하다 법칙은 단순하다. 버릴게 무엇인지 알아내라

추상화
어떤 양상, 세부사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다.

복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이뤄진다.

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

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

객체 지향과 추상화

그룹으로 나누어 단순화 하기

명확한 경계를 가지고 서로 구별할 수 있는 구체적인 사람이나 사물을 객체지향 패러다임에서는 객체라고 한다.

개념

• 체육시간에 운동장에 있는 사람들은 각기 구분할수 있는 식별자를 가진 객체이다.
• 은동장에 있는 많은 사람들은 모두 학교에 있는 학생과 선생님으로 추상화 할 수 있다.
• 이처럼 공통점을 기반으로 객체들을 묶이 위한 그릇을 개념이라고 한다.

분류

• 개념을 이용하면 객체를 여러 그룹으로 분류할 수 있다.
• 운동장에 있는 사람을 학생과 선생님 두 개의 개념으로 나누고 두 개념에 적합한 객체가 각 그룹에 포함되도록 분류했다.
• 결과적으로 개념은 공통점을 기반으로 객체를 분류할 수 있는 일종의 체라고 할 수 있다.
• 객체가 학생 개념그룹 또는 선생님 개념그룹에 일원이 될때 객체를 그 개념의 인스턴스라고 한다.

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

개념의 세 가지 관점

심볼(symbol)

• 개념을 가리키는 간단한 이름이나 명칭
• 선생님, 학생

내연(intension)

• 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다.
• 노란색 명찰과 교복을 입고 있다.(학생의 내연)
• 완장을 차고 있다.(선생님의 내연)
• 위의 내연을 충족하지 못하면 해당 개념에 속할 수 없다.

외연(extension)

• 개념에 속하는 모든 객체의 집합
• 선생님 개념에 속하는 객체들과 학생 개념에 속하는 객체들의 집합이다.

*객체 분류를 위한 틀** 분류란 객체에 특정한 개념을 적용하는 작어이다. 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을때 우리는 그 객체를 특정한 집합의 멤머로 분류하고 있는 것이다.

분류는 추상화를 위한 도구다 개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구다. 그리고 오늘을 살아가는 우리는 매 순간 세상에 존재하는 무수히 많은 사물들을 개념의 틀로 걸러가며 세상을 추상화한다. 추상화를 함으로써 우리는 극도로 복잡한 세상을 제어 가능한 수준으로 단순화 할 수 있다.

타입

개념과 동일하며 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 의미한다.
어떤 객체에 타입을 적용할 수 있을 때 그 객체를 타입의 인스턴스라고 한다.

1. 타입은 데이터가 어떻게 사용되느냐에 관한것이다.
   • 숫자형 데이터가 숫자형인 이유는 데이터를 더하거나 빼거나 곱하거나 나눌 수 있기 때문이다.
   • 어떤 데이터에 어떤 연산자를 적용할 수 있느냐가 그 데이터의 타입을 정한다.
2. 타입에 속한 데이터를 메모리에 어떻게 표현하는지는 외부로부터 철저하게 감춰진다.
   • 데이터 타입의 표현은 연산 작업을 수행하기에 가장 효과적인 형태가 선택되며 표현된다. 표현방식을 몰라도 사용하는데 지장이 없다.
   • 개발자는 데이터 타입에 적용할 수 있는 연산자만 알고 있으면 된다.

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

객체와 타입

객체 지향에서 객체는일종의 데이터처럼 사용된다. 따라서 객체를 타입에따라 분류하고 그 타입에 이름을 붙이는 것은 결국 프로그램에서 사용할 새로운 데이터 타입을 선언하는 것과 같다

• 어떤 객체가 어떤 타이에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다. 동일한 행동을 수행한다면 통일한 타입으로 분류될 수 있다.
• 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다. 객체의 행동을 가장 효과적으로 수행할 수 있다면 내부의 상태를 어떤 방식으로 표현하더라도 무방하다.

행동이 우선이다

• 객체 내부의 구현이 달라도 동일한 행동을 한다면 동일한 타입에 속한다.
• 동일한 책임을 수행하는 일련의 객체는 동일한 타입에 속한다고 말할 수 있다.
• 동일한 데이터를 가져도 행동이 다르면 서로 다른 타입으로 분류돼야 한다.
• 객체의 타입을 결정하는 것은 객체의 행동뿐이다.
• 동일한 행동이란 동일한 책임을 의미하며, 동일한책임이란 동일한 메시지 수신을 의미한다.
• 동일한 메시지를 수신해도 내부 구현에 따라 메시지를 처리하는 방식은 서로 다르다.(다형성)
• 훌륭한 객체지향 설계는 외부에 행동만을 제공하고 데이터는 행동 뒤로 감춰야 한다.(캡슐화)

타입의 계층

일반화/특수화 관계

• SUV는 자동차가 될 수 있지만 자동차는 SUV가 될 수 없다.
• 자동차는 SUV 보다 더 일반적인 개념이다.
• 더 일반적이라는 말은 더 포괄적이라는 의미로 자동차는 SUV에 속하는 객체를 포함한다.
• 객체의 일반화/특수화 관계는 한 타입이 다른 타입보다 더 특수하게(SUV)행동해야 하고 한 타입은 다른 타입보다 더 일반적으로(자동차) 행동해야 한다.
  • 결국 객체의 일반화/특수화 관계에 있어도 중요한 것은 객체 내부에 보관한 데이터가 아니라 외부에 제공하는 행동이다.
• 일반적인 타입은 특수한 타입보다 더 적은 수의 행동을 가지고 특수한 타입은 더많은 수의 행동을 가진다.
• 특수한 타입은 일반적인 타입이 할 수 있는 모든 행동을 동일하게 수행할 수 있어야 한다.
  • 주의 할점은 타입의 내연을 의미하는 행동의 가짓수와 외연을 의미하는 집합의 크기는 서로 반대이다.
  • 일반화/특후화 관계에서는 일반적인 타입은 특수한 타입보다 더 적은 행동을 가지지만 더 큰 크기의 외연 집합을 가진다.

슈퍼타입과 서브타입

• 일반화/특수화 관계는 좀 더 일반적인 한 타입과 좀 더 특수한 한 타입 간의 관계이다.
• 이때 좀 더 일반적인 타입을 슈퍼타입, 좀 더 특수한 타입을 서브 타입이라고 한다.
• 슈퍼타입과 서브타입의 중요한 것은 타입 간의 관계가 행동에 의해 결정된다는 점이다.
  • 어떤 타입이 다른 타입의 서브타입이 되기 위해서는 행위적 호환성을 만족 시켜야 한다.
  • 서브 타입은 슈퍼타입의 행위와 호환되기 때문에 슈퍼타입을 대체할 수 있어야 한다.
• 좀 더 일반적인 관계는 상단에, 좀 더 특수한 서브타입은 하단에 위치시키고 속이 빈 삼각형으로 연결해서 표현한다.

일반화는 추상화를 위한 도구다

• 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거시켜 단순하게 만들어야 한다.
• 객체지향 패러타임을 통해 세상을 바라보면 대부분 의 경우에 분류와 일반화/특수화 기법을 동시에적용 된다.
  • SUV는 SUV만 가지고 있는 기능이 있지만 해당 특성은 제거하고 단순하게 바라보면 자동차일 뿐이다.
  • 여러 자동차가 있는 경우 차이점은 배제하고 공통점만을 강조함으로써 이들의 공통의 타입을확인해 SUV로 분류하고, 좀 더 단순한 관점에서 바로보기 위해 불필요한 특성을 배제하고 좀 더 포괄적인 의미를 지는 자동차로 일반화 할 수 있다.

정적 모델

타입의 목적

• 객체에 타입을 강요하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기 어렵기 때문이다.
• 한 객체가 있을때 객체의 상태는 변하지만 다른객체와 구별할 수 있는 식별성은 동일하게 유지된다.
• 우리는 머릿속에 객체가 가진 변수에 가질 수 있는 모든값을 나열하는 대신 임이의 값을 가질수 있다는 사실만을 생각함으로써 단순화 할 수 있다.
• 값이 어떻게 바뀌는 객체의 식별자는 달라지지 않는다.
• 타입은 시간에 따라 동적으로 변하는 상태를 시간과 무관한 정적인 모습으로 다룰 수 있게 해준다.
  • 타입은 상태의 복잡성을 부고하는 시간이라는 요소를 제겋마으로써 시간에 독립적인 정적인 모습으로 생각할 수 있게 해준다.
  • TestObject(key)(정적), testObject(key = 1)X, testObject(key = 2)X

타입은 추상화다

• 객체를 생각해볼때 불필요한 시간이라는 요소와 상태 변화라는 요소를 제거하고 철저하게 정적인관점에서 객체 묘사를 가능하게 해준다.
• 사람이라는 객체가 있을때 시간 흐름에 따라 정확히 어느정도 변화를 가질지를 고려하기보다는 변할 수 있다는 가능성에 집중하는 것이다.
• 시간에 흐름에 따라 어떤 행동을 할때 정확히 어떤 값을 가지는지는 중요하지 않다.
• 타입은 추상화다 타입을 이용하면 객체의 동적인 특성을 추상화 할 수 있다.
• 결국 시간에 따른 객체의 상태 변경이라는 북잡성을 단순화 할 수 있는 효과적인 방법인 것이다.

동적 모델과 정적 모델

• 객체를 생각하 때 두 가지 모델을 동시에 고려한다.
• 하나는 객체가 특정 시점에 구체적으로 어떤 상태를 가지느냐다.
  • 이를 객체의 스냅샷이라고 한다.
• UML에서 스냅샷은 객체 다이어그램이라고 불린다.
• 스냅샷처럼 실제로 객체가 살아 움직이는 동안 상태가 어떻게 변하고 어떻게 행동하는지를 포착하는 것을 동적 모델이라고 한다.
• 다른 하나는 객체가 가질 수 있는 모든 상태와 모든 행동을 시간에 독립적으로 표현하는 것이다.
  • 일반적으로 이런 모델을 타입 모델이라고 한다.
• 이 모델은 동적으로 변하는 객체의 상태가 아니라 객체가 속한 타입의 정적인 모습을 표현하기 때문에 정적 모델이라 고 한다.
• 객체지향 애플리케이션을 설계하고 구현하기 위해선 정적모델과 동적모델을 적절히 혼용해야 한다.
• 프로그래밍 관점에서도 클래스를 작성하는 시점에서는 정적인 고나점에서 접근하고 상태 변경을 추적하고 디버깅 하는 동안 동적인 모델을 탐험하고 있는 것이다.

클래스

• 객체지향 프로그래밍에서 정적인 모델은 클래스를 이용해 구현된다.
• 따라서 타입을 구현하는 가장 보편적인 방법은 클래스를 이용하는 것이다.
  • 클래스와 타입이 동일한 것이 아닌 타입은 객체를 분류하기 위해 사용하는 개념이다.
  • 반면 클래스는 단지 타입을 구현할 수 있는 여러 구현 메커니즘 중 하나일 뿐이다.
• 타입과 클래스를 동일시 하는 것은 수많은 오해와 혼란을 불러 일으킨다.

정리

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

결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 상태와 상태를 변경하는 행위이다. 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘이라는 사실을 기억하라