객체 지향 (Object-Oriented)

객체 지향이란?

객체 지향은 소프트웨어의 핵심을 기능이 아닌 객체로 삼으며 "누가 어떠한 일을 할 것인가?"에 초점을 맞춥니다.
즉, 객체를 도출하고 각각의 역할을 정의하는 것에 초점을 맞춥니다.

• 책임과 권한을 가진 객체들이 서로 메시지를 주고받으며 협력해서 필요한 기능을 수행하도록 시스템을 개발하는 것을 객체 지향이라고 합니다.
• 크고 복잡한 시스템을 효과적으로 분해하고 구성할 수 있고, 손쉽게 이해하고 효율적으로 다룰 수 있게 도와주는 방법으로 인정받아 많은 프로그래밍 언어에 적용되어 왔고 지금은 가장 인기 있는 프로그래밍 패러다임으로 자리 잡습니다.

그렇다면 객체 지향적인 소프트웨어는 어떻게 구분할 수 있을까요?

절차지향적인 소프트웨어와 객체지향적인 소프트웨어를 구분하는 방법은 아래의 기준을 만족할 경우 객체지향, 만족하지 않으면 절차지향적인 성격을 가집니다.

• 캡슐화, 다형성, 클래스 상속을 지원하는가?
• 데이터 접근 제한을 걸 수 있는가?

 

캡슐화 (Encapsulation)

개념적이나 물리적으로 객체 내부의 세부적인 사항을 감추는 것을 캡슐화라고 부릅니다.
즉, 캡슐화를 사용하는 가장 큰 이유는 정보은닉을 목적으로 합니다.

• 정보은닉은 객체에 대한 중요한 정보를 외부로 노출시키지 않도록 하기 위한 기법입니다.

캡슐화의 목적은 변경하기 쉬운 객체를 만드는 것입니다. 캡슐화를 통해 객체 내부의 접근을 제한하면 객체와 객체 사이의 결합도를 낮출 수 있기 때문에 설계를 좀 더 쉽게 변경할 수 있게 됩니다.

 

Javascript 클래스는 멤버 변수를 숨길 수 없습니다. 그래서 개발자들은 멤버 변수 앞에 _를 붙여 클래스 내부의 변수를 숨긴 것 “처럼" 표시하겠다는 규칙을 만들었습니다.

하지만 Javascript를 실행했을 때에는 클래스의 멤버 변수가 숨겨지지 않으니, 이번 예제는 Typescript로 확인해보도록 하겠습니다.

/** Encapsulation **/
class User {
  private name: string;
  private age: number;

  setName(name: string) { // Private 속성을 가진 name 변수의 값을 변경합니다.
    this.name = name;
  }
  getName() { // Private 속성을 가진 name 변수의 값을 조회합니다.
    return this.name;
  }
  setAge(age: number) { // Private 속성을 가진 age 변수의 값을 변경합니다.
    this.age = age;
  }
  getAge() { // Private 속성을 가진 age 변수의 값을 조회합니다.
    return this.age;
  }
}

const user = new User(); // user 인스턴스 생성
user.setName("김정민");
user.setAge(29);
console.log(user.getName()); // 김정민
console.log(user.getAge()); // 29
console.log(user.name); // Error: User클래스의 name 변수는 private로 설정되어 있어 바로 접근할 수 없습니다.

User 클래스를 선언하고 내부에는 name, age 멤버 변수를 초기화하였습니다.

여기서는 특별하게 Private이라는 접근 제한자(Access modifier)를 사용하고 있습니다. 인스턴스 내부에서만 해당 변수에 접근이 가능하도록 제한하는 문법입니다. 기존에 Javascript 에서는 존재하지 않았지만 Typescript에서 제공하는 문법입니다.

→ 접근 제한자에 대해 자세히 알고 싶다면 여기를 클릭하세요!

여기서 User클래스의 name, age 멤버 변수는 클래스 외부에서 어떠한 방법으로도 직접 접근을 할 수 없습니다. 오로지 setter만 변수를 변경할 수 있고, getter만 변수를 조회할 수 있게 되었습니다.

 

상속 (Inheritance)

상속이란 이미 정의된 상위 클래스의 특징을 하위 클래스에서 물려받아 코드의 중복을 제거하고 코드 재사용성을 증대시킵니다.
즉, 하나의 클래스가 가진 특징(함수, 변수 및 데이터)을 다른 클래스가 그대로 물려받는 것을 말합니다.

• 개별 클래스를 상속 관계로 묶음으로써 클래스 간의 체계화된 구조를 파악하기 쉬워집니다.
• 데이터와 메서드를 변경할 때 상위에 있는 것만 수정하여 전체적으로 일관성을 유지할 수 있습니다.

기존에 작성된 클래스를 물려받아 재활용하여 사용하므로 객체지향 프로그래밍의 중요한 기능 중 하나입니다.

/** Inheritance **/
class Mother { // Mother 부모 클래스
  constructor(name, age, tech) { // 부모 클래스 생성자
    this.name = name;
    this.age = age;
    this.tech = tech;
  }
  getTech(){ return this.tech; } // 부모 클래스 getTech 메서드
}

class Child extends Mother{ // Mother 클래스를 상속받은 Child 자식 클래스
  constructor(name, age, tech) { // 자식 클래스 생성자
    super(name, age, tech);
  }
}

const child = new Child("김정민", "29", "Node.js");
console.log(child.name); // 김정민
console.log(child.age); // 29
console.log(child.getTech()); // 부모 클래스의 getTech 메서드 호출: Node.js

Mother 부모 클래스를 상속받은 Child 자식 클래스에서 name, age 멤버 변수를 직접 접근하여 호출하고, Mother 부모 클래스에서 정의된 getTech() 메서드를 호출하여 Child 자식 클래스에서 사용할 수 있게 되었습니다.

 

추상화 (Abstraction)

객체에서 공통된 부분을 모아 상위 개념으로 새롭게 선언하는 것을 추상화라고 합니다.
즉, 불필요한 부분을 생략하고 객체 속성 중 공통적이고 중요한 것에만 중점을 두어 모델화 하는 것입니다.

• 추상화는 객체들의 공통적인 특성을 파악하여 필요 없는 특성을 제거하는 과정입니다.
• 시스템을 구축하기 전에 시스템 구조 및 구성을 가시적으로 볼 수 있고, 해당 시스템과 유사한 모델을 만들어 여러 가지 테스트를 할 수 있습니다.
• 복잡한 내부 구현에 신경 쓰지 않고, 외부에 노출되어 있는 인터페이스만을 이용하여 코드를 작성할 수 있습니다.

클래스를 설계할 때 공통적으로 묶일 수 있는 기능을 추상화 → 추상 클래스 → 인터페이스로 모델링해서 향후 다형성(Polymorphism)으로 확장할 수 있도록 설계합니다.

여기서 인터페이스(Interface)란 클래스 정의할 때 메서드와 속성만 정의하여 인터페이스에 선언된 프로퍼티 또는 메서드의 구현을 강제하여 코드의 일관성을 유지할 수 있도록 만듭니다.

→ 인터페이스에 대해 자세히 알고 싶다면 여기를 클릭하세요!

/** Abstraction **/
interface Human {
  name: string;
  setName(name);
  getName();
}

// 인터페이스에서 상속받은 프로퍼티와 메소드는 구현하지 않을 경우 에러가 발생합니다.
class Employee implements Human {
  constructor(public name: string) {  }
  
  // Human 인터페이스에서 상속받은 메소드
  setName(name) { this.name = name; }
  
  // Human 인터페이스에서 상속받은 메소드
  getName() { return this.name; }
}

const employee = new Employee("");
employee.setName("김정민"); // Employee 클래스의 name을 변경하는 setter
console.log(employee.getName()); // Employee 클래스의 name을 조회하는 getter

Employee 클래스는 Human 인터페이스에서 상속받은 name 멤버 변수와 setName, getName 추상 메서드를 강제로 구현하게 되었습니다.

이제부터 동일한 인터페이스를 상속받은 클래스는 해당 인터페이스 내부에 선언되어 있는 프로퍼티와 메서드가 구현되어 있다는 것을 인지할 수 있게 되었습니다.

 

다형성 (Polymorphism)

다형성이란 객체(클래스)가 연산을 수행하게 될 때 하나의 행위에 대해 각 객체가 가지고 있는 고유한 특성으로 다른 여러 형태로 재구성되는 것을 말한다.
즉, 동일한 메서드의 이름을 사용하지만 메서드에 대해 클래스마다 다르게 구현되는 개념이 다형성입니다.

다형성을 통해 역할(인터페이스)과 구현을 분리해서 오버라이딩(Overriding)을 통해 서비스의 구현기능을 유연하게 변경, 확장이 가능합니다.

Java의 오버로딩(Overloading), 오버라이딩(Overriding)이 대표적인 다형성의 예시입니다.

→ 오버로딩, 오버라이딩에 대해 자세히 알고 싶다면 여기를 클릭하세요!

/** Polymorphism **/
class Employee {
  constructor(name) { this.name = name; }

  buy() { console.log(`${this.constructor.name} 클래스의 ${this.name}님이 물건을 구매하였습니다.`); }
}

class User {
  constructor(name) { this.name = name; }

  buy() { console.log(`${this.constructor.name} 클래스의 ${this.name}님이 물건을 구매하였습니다.`); }
}

const employee1 = new Employee("김정민");
const employee2 = new Employee("김창환");
const user1 = new User("이태강");
const user2 = new User("김민수");

const polymorphismArray = [employee1, employee2, user1, user2];
// polymorphismArray에 저장되어 있는 Employee, User 인스턴스들의 buy 메소드를 호출합니다.
polymorphismArray.forEach((polymorphism) => polymorphism.buy());

// Employee 클래스의 김정민님이 물건을 구매하였습니다.
// Employee 클래스의 김창환님이 물건을 구매하였습니다.
// User 클래스의 이태강님이 물건을 구매하였습니다.
// User 클래스의 김민수님이 물건을 구매하였습니다.

 

polymorphismArray.forEach()에서 polymorphism는 Employee 또는 User 클래스를 가리키고 있습니다.

해당 반복문에서 매번 buy 메서드를 호출하는 것은 동일하지만, Employee와 User 클래스에서 동작하는 buy 메서드는 다른 행위를 하고 있는 것을 확인할 수 있습니다.

 

의존성 (Dependency)

의존성이란 객체(모듈 및 클래스)들이 협력하는 과정 속에서 해당 객체들이 다른 객체를 의존하게 되는 정도를 나타냅니다.

• 의존성이라는 말속에는 어떤 객체가 변경될 때 그 객체에 의존하는 다른 객체도 함께 변경될 수 있다는 사실이 내포되어 있습니다.
• 만약 하나의 객체가 변경될 경우 의존하고 있는 다른 객체 또한 변경이 이루어지게 됩니다.

 

결합도 (Coupling)

결합도는 의존성의 정도를 나타내며 다른 모듈에 대해 얼마나 많은 의존성을 가지고 있는지를 나타냅니다.

• 객체 사이의 의존성이 과한 경우를 가리켜 결합도가 높다고 말합니다..
• 객체들이 합리적인 수준으로 의존할 경우에는 결합도가 낮다고 말합니다..
• 두 객체 사이의 결합도가 높으면 높을수록 함께 변경될 확률도 높아지기 때문에 변경하기 어려워집니다.
• 따라서 설계의 목표는 객체 사이의 결합도를 낮춰 변경이 용이한 설계를 만드는 것이어야 합니다.

 

응집도 (Cohesion)

응집도는 모듈에 포함된 내부 요소들이 각각 연관되어 있는 관계의 정도를 나타냅니다.

• 밀접하게 연관된 작업만을 수행하고 연관성 없는 작업은 다른 객체에 위임하는 객체를 가리켜 응집도가 높다고 말합니다..
• 1개의 메서드가 내부에서 변수를 많이 사용할수록 해당 메서드와 클래스는 응집도가 높아지게 됩니다.
• 자신의 데이터를 스스로 처리하는 자율적인 객체를 만들면 결합도를 낮출 수 있을뿐더러 응집도를 높일 수 있습니다.
• 객체의 응집도를 높이기 위해서는 객체는 스스로 자신의 데이터를 책임져야 합니다.