객체 지향 프로그래밍, 다형성이란 ? (feat. 스프링)

객체 지향 프로그래밍이란?

  • 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러 개의 독립된 단위, 즉 “객체”들의 모임으로 파악하고자 하는 것이다. 각각의 객체는 메시지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다. (협력)
  • 객체 지향 프로그래밍은 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 떄문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다.

유연하고 변경에 용이하다는 의미 ?

  • 레고 블럭 조립하듯이
  • 키보드, 마우스 갈아 끼우듯이
  • 컴퓨터 부품 갈아 끼우듯이
  • 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법

다형성

객체 지향의 핵심이자, 유연하고 변경에 용이하게 해주는 것이 바로 ‘다형성’이다.

다형성의 실세계 비유

  • 실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭이 되는 건 아니다. 그래도 실세계의 비유로 이해하기에는 좋기에, 역할(인터페이스)구현으로 세상을 구분해보자.

예시 1) 운전자 - 자동차

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운전자의 자동차가 K3에서 아반떼나 테슬라로 바뀐다고해서 운전을 못하는 것이 아니다. 운전 방법을 새로 익히지 않아도 똑같이 바로 운전을 할 수 있다. 한마디로 자동차가 바뀌어도 운전자한테 영향을 주지 않는다. 왜냐하면 운전자는 자동차의 역할(인터페이스)에만 의존하고 있기 때문이다.

자동차의 구현이 바뀌어도 역할(인터페이스)만 그대로 유지된다면, 완전한 새로운 차가 나오더라도 운전자는 그대로 자동차들을 운전할 수 있게된다. 그러니 자동차의 세상을 무한히 확장할 수 있는 것이다.

클라이언트한테 영향을 주지 않고, 새로운 기능을 제공할 수 있다는 것이다. 왜냐하면 역할과 구현으로 세상을 구분했기 때문이다. 여기서 중요한 것은 자동차를 여러개 구현할 수 있다는 점이 아니라, 새로운 자동차가 나와도 클라이언트가 새로운 걸 배우지 않아도 되는 점이다.

예시 2) 공연 무대 - 로미오와 줄리엣 공연

로미오의 역할은 장동건이 맡을 수도 있고 원빈이 맡을 수도 있다. 이게 가능하게 된 이유는 ‘역할’과 ‘구현’을 나누었기 때문이다. 이로 인해 변경 가능한 대체 가능성이 생긴다. 이게 바로 유연하고 변경이 용이하다는 뜻이다. 내부 구조를 몰라도 된다. 로미오 역할을 하는 사람은 누가 와도 상관이 없는 것이다. 조금 더 풀어서 설명하면, 로미오의 구현이 바뀐다고 해서 줄리엣의 역할에 영향을 주지 않는다.

역할과 구현을 분리했을 때의 장점

역할구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.

장점

  • 클라이언트는 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.
  • 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.
  • 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.
  • 클라이언트는 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.

자바 언어에서의 역할과 구현을 분리

  • 자바 언어의 다형성을 활용

    → 역할 = 인터페이스

    → 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체

  • 객체를 설계할 때 역할구현을 명확히 분리
  • 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

객체의 협력이라는 관계부터 생각

  • 혼자 있는 객체는 없다. 수 많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가진다.

자바 언어의 다형성

  • 오버라이딩을 활용한 것도 다형성이다.
  • 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
  • 물론 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용 가능.

다형성의 본질

  • 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
  • 다형서의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체 사이의 관계에서 시작해야 한다.
  • 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

정리

  • 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있다.
  • 유연하고 변경에 용이하다.
  • 확장 가능한 설계이다.
  • 클라이언트에 영향을 주지 않고 변경이 가능하다.
  • 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다.

한계

  • 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트와 서버 모두에 큰 변경이 발생한다.

    → 자동차를 비행기로 변경해야 한다면?

    → 대본 자체가 변경된다면?

    → USB 인터페이스가 변경된다면?

이러한 한계점 때문에 인터페이스가 변화하지 않도록 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요하다.

다형성만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다.

옛날 옛적에는….

문제점

객체 지향의 핵심은 다형성이다. 그런데 다형성 만으로는 쉽게 부품을 갈아 끼우듯이 개발할 수 없다. 다형성 만으로는 구현 객체를 변경할 때 클라이언트 코드도 함께 변경된다. 다형성 만으로는 OCP, DIP를 지킬 수 없다. 무언가가 더 필요하다.

해결책

옛날 어떤 개발자가 좋은 객체 지향 개발을 하려고 OCP, DIP 원칙을 지키면서 개발을 해보니, 너무 할 일이 많았다. 배보다 배꼽이 커진 격이다. 그래서 프레임워크를 만들어버린 것이다. 순수하게 자바로 OCP, DIP 원칙들을 지키면서 개발을 해보면, 결국 스프링 프레임워크를 만들게 된다.(더 정확히는 DI 컨테이너)

스프링은 다음 기술로 다형성 + OCP, DIP를 가능하게 지원을 했다.

  • DI(Dependency Injection) : 의존관계 및 의존성 주입
  • DI 컨테이너 제공

이러한 기술을 통해 클라이언트 코드의 변경없이 기능 확장이 가능해졌고, 쉽게 부품을 교체하듯이 개발이 가능해졌다.

스프링과 객체 지향

  • 다형성이 가장 중요하다!
  • 스프링은 다형성을 극대화해서 이용할 수 있게 도와준다.
  • 스프링에서 이야기하는 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)은 다형성을 활용해서 역할과 구현을 편리하게 다룰 수 있도록 지원한다.
  • 스프링을 사용하면 마치 레고 블럭 조립하듯이! 공연 무대의 배우를 선택하듯이! 구현을 편리하게 변경할 수 있다.