자료 추상화

사용자가 구현을 모른 채 자료의 핵심을 조작할 수 있어야 진정한 의미의 클래스다.

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public class Point {
		public double x;
		public double y;
}

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public interface Point {
		double getX();
		double getY();
		void setCartesian(double x, double y);
		double getR();
		double getTheta();
		void setPolar(double r, double theta);
}

두 클래스 모두 2차원 점을 표현하지만 6-1은구현을 외부로 노출하고, 6-2는 구현을 완전히 숨긴다.

6-1은 변수를 private 으로 선언하더라도 각 값마다 getter, setter를 제공한다면 외부로 노출하는 것이다.

변수 사이에 함수라는 계층을 넣는다고 구현이 저절로 감춰지지는 않는다. 구현을 감추려면 어느정도의 추상화가 필요하다.

• 예시 1

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  public interface Vehicle { double getFuelTankCapacityInGallons(); double getGallonsOfGasoline(); }

• 예시 2

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  public interface Vehicle { double getPercentFuelRemaining(); }

예시 1은 연료탱크의 용량과 휘발유의 양을 받아올 수 있고, 예시 2는 백분율로 얼마나 더 남았는가를 받아올 수 있다.

둘 중 예시 2가 더 추상적이지만, 백분율의 기준값을 알 수 없으므로 정확한 정보를 표현하지 못한다.

인터페이스나 조회/설정 함수만으로는 추상화가 이뤄지지 않는다. 개발자는 객체가 포함하는 자료를 표현 할 가장 좋은 방법을 심각하게 고민해야 한다.

자료/객체 비대칭

• 객체: 추상화 두로 자료를 숨긴 채 자료를 다루는 함수만 공개한다.
• 자료구조: 자료를 그대로 공개하며 별다른 함수는 제공하지 않는다.

절차적인 구현

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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 NoSuchShapeExetion {
        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.radious * c.radious;
        }

        throw new NoSuchShapeExcption();
    }
}   

• 위 예시에서 만약 Geometry 클래스에 새로운 기능들을 추가해도 도형 클래스들은 영향을 받지 않는다.
• 위 예시에서 새 도형을 추가하고 싶다면 Geometry의 속한 기능들에 새로운 도형을 위한 코드를 추가해야 한다.

객체 지향적인 도형 클래스

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public class Square implements Shape {
    private Point topLeft;
    private double side;

    public double area()  {
        return s.side * s.side;
    }
}

public class Rectangle implements Shape {
    public Point topLeft;
    public double height;
    public double width;

    public double area()  {
        return height * width;
    }
}

public class Circle implements Shape {
    public Point center;
    public double radius;

		public double area()  {
        return PI * radius * radius;
    }
}

• 위 예시에서 만약 Shape에 새로운 기능들을 추가하면 상속받은 모든 클래스에 변경이 필요하다.
• 위 예시에서 Shape를 상속받은 다른 도형을 추가하고 싶다면 하나 새로 만들면 된다.

목록 절차적인 구현과 객체 지향적인 구현은 근본적으로 반대이며 상호 보완적인 특성을 가진다. 그래서 객체와 자료 구조는 근본적으로 양분된다.

💡 객체 지향 코드에서 어려운 변경은 절차적인 코드에서 쉬우며, 절차적인 코드에서 어려운 변경은 객체지향 코드에서 쉬운 경우가 많다. 따라서, 때로는 단순한 자료 구조와 절차적인 코드가 가장 적합한 상황도 있다.

디미터 법칙

디미터의 법칙은 잘 알려진 휴리스틱으로, 모듈은 자신이 조작하는 객체의 속사정을 몰라야 한다는 법칙이다.
디미터 법칙(Law of Demeter)
이러한 이유로 Don’t Talk to Strangers(낮선 이에게 말하지 마라) 또는 Principle of least Knowledge(최소 지식 원칙)으로도 알려져 있다.

객체는 자료를 숨기고 함수를 공개한다.

• 즉, 객체는 조회 함수로 내부 구조를 공개하면 안된다는 의미다.

조금 더 정확하게 표현하자면, 디미터 법칙은 “클래스 C의 메서드 f는 다음과 같은 객체의 메서드만 호출해야 한다”고 주장한다.

• 클래스 C
• f가 생성한 객체
• f 인수로 넘어온 객체
• C 인스턴스 변수에 저장된 객체

위 객체에서 허용된 메서드가 반환하는 객체의 메서드는 호출하면 안된다.

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final String ouputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();

• getOptions() 함수가 반환하는 객체의 getScratchDir() 함수를 호출한 후 getScratchDir() 함수가 반환하는 객체의 getAbsolutePath() 함수를 호출하기 때문이다 디미터의 법칙을 위반했다.
  • 클래스 C의 메서드가 지정된 메서드만을 호출하지 않고 있다.

기차 충돌

메서드를 연속적으로 호출하여 코드가 여러 객차가 한 줄로 이어진 기차처럼 보이기 때문에 기차 충돌이라 부른다.

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Options opts = ctxt.getOptions();
File scratchDir = opts.getScratchDir();
final String outputDir = scratchDir.getAbsolutePath();

위와 같이 기차 충돌을 제거했을 경우 연속적으로 호출되었을 때는 반환되는 객체를 정확히 파악할 수 없었는데 나눠놓으니 더 쉽게 파악할 수 있다.

하지만 위 구조도 아래와 같은 전제를 이미 알고 있어야 하므로 디미터 법칙을 만족한다고 볼 수 없다.

• ctxt 객체가 Options를 포함한다.
• Options가 ScratchDir을 포함한다.
• ScratchDir이 AbsolutePath를 포함한다.

위 코드를 사용하는 함수는 많은 객체에 대한 정보를 알고 있기 때문에 최소 지식 원칙을 만족한다고 볼 수 없다.

디미터 법칙을 위반하는지는 호출된 ctxt, Options, ScratchDir이 객체인지 자료 구조 인지에 달렸다.

• 객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 디미터 법칙을 위반한다.
• 자료 구조라면 내부 구조를 노출하기 때문에 디미터 법칙 대상이 아니다.

위 예제는 조회 함수를 사용하는 바람에 혼란을 일으키게 되는데, 코드를 다음과 같이 구현했다면 디미터 법칙을 거론할 필요가 없어진다.

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final String ouputDir = ctxt.options.scratchDir.absolutePath;

자료구조를 이용하게 되어 다른 클래스의 내부 구조에 대해 알 수 없게 되므로 디미터의 법칙 대상이 아니게 된다.
자료 구조는 무조건 함수 없이 공개 변수만 포함하고 객체는 비공개 변수와 공개 함수를 포함한다면, 문제는 훨씬 간단해진다.

잡종 구조

하지만 단순한 자료 구조에도 조회 함수와 설정 함수를 정의하라 요구하는 프레임워크와 표준(ex. bean)이 존재하고 있다. 이런 혼란 때문에 절반은 객체, 절반은 자료 구조인 잡종 구조가 나온다.

잡종 구조는 중요한 기능을 수행하는 함수도 있고, 공개 변수나 공개 조회/설정 함수도 있다.

공개/조회 함수는 비공개 변수를 그대로 노출하게 되며, 이 때문에 다른 함수가 절차적인 프로그래밍의 자료 구조 접근 방식처럼 비공개 변수를 사용하게 유혹한다.

위처럼 만들어진 잡종 구조는 새로운 함수는 물론이고 새로운 자료 구조도 추가하기 어렵다. 그러므로 이러한 구조는 되도록 피하는 편이 좋다.

구조체 감추기

ctxt, options, scratchDir이 진짜 객체라면 앞에서 본 예제처럼 기차 충돌을 만들면 안된다.

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ctxt.getAbsolutePathOfScratchDirectoryOption();

• ctxt 객체가 여러 메서드를 조작해야 하므로 공개해야 하는 메서드가 너무 많아진다.

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ctxt.getScratchDiretoryOption().getAQbsolutePath();

• 객체가 아니라 자료 구조를 반환한다고 가정한다.

ctxt가 객체라면 뭔가를 하라고 말해야지 속으로 드러내라고 말하면 안된다.

고칠때는 무슨 목적으로 만들어진 기능인지 살피면 더 좋은 코드로 바꿀 수 있다. 위 기능에서 절대 경로를 얻으려는 이유는 임시 파일을 생성하기 위해서였다.

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String outFile = outputDir + "/" + className.replace('.', '/') + ".class";
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outFile);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fout);

이러한 경우 ctxt객체에 임시 파일을 생성하는 기능을 만드는 것이 더 좋아보인다.

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BufferedOutputStream bos = ctxt.createScratchFileStream(classFileName);

위 코드로 변경하여 ctxt는 내부 구조를 드러내지 않으며, 모듈에서 해당 함수는 자신이 몰라야 하는 여러 객체를 탐색할 필요가 없어졌다.

❓ 메서드 체인으로 만들었던 outputDir 은 결국 className을 함께 이용하여 파일 경로를 만들어 주게 되므로 별도로 분리하는 것이 아니라 묶어서 감추는 것이 더 좋다는 의미인가?

자료 전달 객체 DTO

자료 구조체의 전형적인 형태는 공개 변수만 있고 함수가 없는 클래스다. 이런 자료 구조체를 때로는 자료 전달 객체(Data Transfer Object, DTO)라 한다.

DTO는 데이터베이스와 통신하거나 소켓에서 받은 메시지의 구문을 분석할 때 유용하다.

흔히 DTO는 데이터 베이스에 저장된 가공되지 않은 정보를 애플리케이션 코드에서 사용할 객체로 변환하는 단계에서 가장 처음으로 사용하는 구조체다.

DTO의 좀 더 일반적인 형태는 ‘빈(bean)’구조다.

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public class Address {
    private String street;
    private String streetExtra;
    private String city;
    private String state;
    private String zip;

    public Address(String street, String streetExtra, String city, String state, String zip) {
        this.street = street;
        this.streetExtra = streetExtra;
        this.city = city;
        this.state = state;
        this.zip = zip;
    }

    public String getStreet() {
        return street;
    }

    public String getStreetExtra() {
        return streetExtra;
    }

    public String getCity() {
        return city;
    }

    public String getState() {
        return state;
    }

    public String getZip() {
        return zip;
    }
}

빈은 비공개 변수를 조회/설정 함수로 조작한다. 일종의 사이비 캡슐화로, 별 다른 이익을 제공하지는 않는다.

활성 레코드

활성 레코드는 데이터베이스 테이블이나 다른 소스에서 자료를 직접 변환한 결과로 DTO의 특수한 형태다. 공개 변수가 있거나 비공개 변수에 조회/설정 함수가 있는 자료 구조지만, 대개 save나 find와 같은 탐색 함수도 제공한다.

활성 레코드를 사용할 때 비즈니스 로직을 추가해 이런 자료 구조를 객체로 취급하는 개발자가 많은데, 이러한 방식은 결국 잡종 구조를 만들게 된다.

활성 레코드는 자료 구조로 취급하여, 비즈니스 규칙을 담으면서 내부 자료를 숨기는 객체를 따로 생성해야 한다.

결론

• 객체는 동작을 공개하고 자료를 숨긴다.
  • 그래서 기존 동작을 변경하지 않으면서 새 객체 타입을 추가는 쉽다.
  • 하지만 기존 객체에 새 동작을 추가하는 것은 어렵다.
• 자료구조는 별다른 동작 없이 자료를 노출한다.
  • 그래서 기존 자료 구조에 새 동작을 추가는 쉽다.
  • 기존 함수에 새 자료 구조를 추가하기는 어렵다.

구현할 때, 새로운 자료 타입을 추가하는 유연성이 필요하면 객체가 더 적합하다. 다른 경우로 새로운 동작을 추가하는 유연성이 필요하면 자료 구조와 절차적인 코드가 더 적합하다.

💡 우수한 개발자는 편견 없이 이 사실을 이해해 직면한 문제에 최적인 해결책을 선택해야 한다.

읽고 싶은 책

• 엘레강트 오브젝트
  • 객체지향을 조금 다른 관점에서 접근하여 깨끗한 코드를 만드는 방법을 추천하는 책