2장 이상한 나라의 객체(2) - 객체, 그리고 소프트웨어 나라

 

객체, 그리고 소프트웨어 나라

 

 

 

객체의 다양한 특성을 효과적으로 설명하기 위해서는 객체를

상태, 행동, 식별자를 지닌 실체로 보는 것이 가장 효과적이다.

 

앨리스는 상태, 행동, 식별자를 지닌 실체이고, 소프트웨어안에 창조되는 객체 역시 상태, 행동, 식별자를 지닌다.

 

객체는 다음과 같이 정의된다.

 

객체란 식별 가능한 개체 또는 사물이다.
구체적인 사물일 수도 있으며 추상적인 개념일 수도 있다.
객체는 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태를 가진다.
소프트웨어 안에서 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구분된다.

 

상태

 

왜 상태가 필요한가

 

객체가 주변 환경과의 상호작용에 어떻게 반응하는가는 그 시점까지 객체에 어떤 일이 발생했느냐에 좌우된다.

 

비행기를 이용하려면 항공권을 예매해야한다.

원하는 음료를 선택하기 위해서는 자판기에 충분한 돈을 넣어야 한다.

엘레베이터가 움직이기 위해서는 원하는 층의 버튼을 눌러야 한다.

. . .

 

위의 예시들은 어떤 행동의 결과는 과거에 어떤 행동들이 일어났었느냐에 의존한다는 것이다.

 

앨리스가 문을 통과하기 위해서는 버섯을 먹거나 부채질을 해야한다.

따라서 문을 통과한다는 행동의 결과를 예상할 수 있는 한 가지 방법은 앨리스가 과거에 케이크나 버섯을 먹었는지 살펴보는 것이다.

그러나 이 방법은 과거에 했던 행동들을 모두 기억해야만 하기 때문에 매우 어렵다.

 

따라서 행동의 과정과 결과를 단순하게 기술하기 위해 상태라는 개념을 고안했다.

 

비행기 탑승 가능 여부는 항공권의 발권 상태를 보고 예측할 수 있다.

자판기는 현재까지 투입된 금액의 상태를 기억한다.

엘레베이터는 어떤 버튼이 눌렸는지 기억한다.

. . .

 

상태를 이용하면 현재를 기반으로 객체의 행동 방식을 이해할 수 있다.

상태는 세상의 복잡성을 완화하고 인지 과부하를 줄일 수 있는 중요한 개념이다.

 

 

상태와 프로퍼티

 

앨리스는 객체다.

앨리스의 몸을 늘리거나 줄이는 음료나 케이크, 부채, 버섯 또한 모두 객체다.

이들은 뚜렷한 경계를 가지며 식별 가능하고 상태와 행동을 지니고 있다.

 

그러나 세상에 존재하는 모든 것들이 객체인 것은 아니다.

앨리스의 키 와 위치 는 객체가 아니다.

음료와 케이크의 양 은 객체가 아니다.

문이 열려있는지 여부 는 객체가 아니다.

 

단순한 값들은 다른 객체의 특성을 표현하는 데 사용된다.

 

때로는 단순한 값이 아니라 객체를 사용해 다른 객체의 상태를 표현해야할 때가 있다.

 

앨리스가 현재 음료를 들고 있는 상태를 표현하고 싶다면, 

앨리스의 상태 일부를 음료라는 객체를 이용해 표현하면 된다.

 

앨리스가 음료를 들고 있는지 여부는 앨리스라는 객체가 음료라는 객체와 연결되어 있는지 여부로 표현할 수 있다.

 

아래는 앨리스가 음료를 들고 있는 상태를 표현한 것이다.

 

앨리스와 음료는 객체다.

앨리스의 키와 위치, 음료의 양은 단순한 값이다.

따라서 앨리스의 상태는 키와 위치라는 단순한 값과 음료라는 객체의 조합으로 표현할 수 있다.

 

결론적으로 모든 객체의 상태는 단순한 값과 객체의 조합으로 표현할 수 있다.

이때, 객체의 상태를 구성하는 모든 특징들을 객체의 프로퍼티 라고 한다.

앨리스의 키, 위치, 음료가 프로퍼티 이다. 프로퍼티는 변경되지 않고 고정되기 때문에 정적이다.

 

반면 프로퍼티 값은 시간의 흐름에 따라 변하기 때문에 동적이다.

키는 음료를 마시면 작아지고, 문을 통과하면 위치는 정원으로 바뀌고, 음료를 다 마시면 음료를 버리게 될 것 이다.

 

아래는 다른 시점의 앨리스 상태이다.

 

키는 40cm로 줄어있고, 위치는 정원으로 바뀌어있다. 음료는 더 이상 가지고 있지 않다.

 

앨리스와 음료 사이의 선이 사라졌다. 

이 시점에서는 음료에 관해 알지 못하는 상태로 변경되었다.

 

이처럼 객체와 객체 사이의 의미 있는 연결을 링크 라고 한다.

객체들 사이에는 링크가 존재해야만 요청을 송수신 할 수 있다. 객체의 링크를 통해서만 메세지를 주고 받을 수 있다.

 

링크는 객체가 다른 객체를 참조할 수 있다는 것을 의미하며,

한 객체가 다른 객체의 식별자를 알고 있다는 것으로 표현된다.

 

객체를 구성하는 단순한 값은 속성이다.

앨리스의 키와 위치는 단순한 값으로 표현되므로 속성이다.

객체의 프로퍼티는 속성 과 링크라는 두 가지 종류의 조합으로 표현된다.

 

상태는 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합으로 객체의 구조적 특징을 표현한다.
객체의 상태는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성된다.
객채의 프로퍼티는 단순한 값 속성과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분된다.

 

 

행동

 

상태와 행동

 

객체의 상태를 변경하는 것은 객체의 자발적인 행동뿐이다.

객체가 취하는 행동은 객체 자신의 상태를 변경시킨다.

이는 행동이 부수 효과를 초래한다는 것을 의미한다.

 

앨리스가 음료나 케이크를 먹는 행동은 키를 줄이거나 커지게 하고,

음료나 케이크의 양이 줄어드는 부수효과를 만들어낸다.

 

음료를 마신 후의 앨리스의 키는 마시기 전의 앨리스의 키보다 작아져야 한다.

이는 행동의 결과가 앨리스의 키에 의존한다는 것을 의미한다.

 

따라서 상태와 행동 사이에는 다음과 같은 관계가 있음을 알 수 있다.

• 객체의 행동은 상태에 영향을 받는다.
• 객체의 행동은 상태를 변경시킨다.

 

이는 행동을 다음 두 가지 관점에서 볼 수 있게 한다.

• 상호작용이 현재의 상태에 어떤 방식으로 의존하는가
• 상호작용이 어떻게 현재의 상태를 변경시키는가

 

앨리스의 이야기로는 다음과 같이 표현할 수 있다.

• 앨리스의 키가 40cm 이하라면 문을 통과할 수 있다.
• 문을 통과한 후에 앨리스의 위치는 정원으로 바뀌어야 한다.

 

협력과 행동

 

객체는 적극적으로 상호작용하며 공동체에 참여하기 위해 노력한다.

객체가 협력하는 유일한 방법은 다른 객체에게 요청을 보내는 것이다.

요청을 수신한 객체는 적절한 방법에 따라 행동한다.

따라서 객체의 행동은 협력에 참여할 수 있는 유일한 방법이다.

 

객체는 다른 객체로 부터 메세지를 받고,

메세지에 따라 행동하면서 협력에 참여하고,

자신의 상태를 변경한다.

 

객체는 협력에 참여하는 과정에서 자신의 상태뿐만 아니라 다른 객체의 상태 변경을 유발할 수 있다.

앨리스가 음료를 마시면 앨리스 자신의 키가 작아지고, 음료의 양이 줄어야 한다.

 

음료를 마시는 행동은 자신뿐만 아니라 음료의 상태 변경도 유발한다.

 

따라서, 객체의 행동은 아래 두 가지 관점에서 설명가능하다.

• 객체 자신의 상태 변경
• 행동 내에서 협력하는 다른 객체에 대한 메세지 전송

 

행동은 다음과 같이 정의된다.

행동이란 외부의 요청과 수신된 메세지에 응답하기 위해 동작하고 반응하는 활동이다.
행동으로 객체는 자신의 상태를 변경하거나, 다른 객체에게 메세지를 전달할 수 있다.
객체는 행동을 통해 협력에 참여하므로 행동은 외부에 가시적이다.

 

상태 캡슐화

 

현실세계에서 음료는 수동적인 존재다.

하지만, 객체지향의 세계에서는 모든 객체가 자율적인 존재다.

 

음료 객체의 양을 줄이는 것은 음료 자신이며, 앨리스는 음료에게 음료를 마셨다는 메세지를 전달할 뿐이다.

음료의 양을 줄이는 것은 음료 스스로의 몫이다.

 

 

다음은 음료를 마시는 과정에서 앨리스와 음료 사이의 협력 관계를 표현한 것이다.

위 그림에서 앨리스와 음료에게 전송되는 메세지를 보고는

앨리스의 키가 줄어든다거나, 음료의 양이 줄어든다는 상태 변경을 예상할 수 없다.

 

메세지 송신자는 수신자의 상태 변경에 대해서는 전혀 알지 못한다.

 

이것이 캡슐화가 의미하는 것이다.

객체는 상태를 외부로 노출하지 않으며, 외부에 노출하는 것은 행동 뿐이다.

외부에서 객체에 접근할 수 있는 유일한 방법 역시 행동뿐이다.

 

메세지가 객체의 행동을 유발하지만, 객체 상태를 변경할 지는 객체 스스로 결정한다.

메세지를 해석하고 상태를 변경할지 여부는 메세지 수신자의 자율적인 판단에 따른다.

 

이는 결과적으로 객체의 자율성을 높인다.

객체의 자율성이 높아질 수록 스스로 판단하고 결정하기 때문에 객체의 지능도 높아진다.

협력에 참여하는 객체의 지능이 높아질 수록 협력은 유연하고 간결해진다.

이것이 상태를 캡슐화해야 하는 이유다.

 

 

식별자

 

객체란 식별 가능한 경계를 가진 모든 사물을 의미하며,

식별 가능하다는 것은 객체를 서로 구별할 수 있는 특정한 프로퍼티가 객체 안에 존재한다는 것을 의미한다.

 

이 프로퍼티를 식별자 라고 한다.

모든 객체는 식별자를 가지며, 식별자를 이용해 객체를 구별할 수 있다.

 

이는 단순한 값은 식별자를 가지지 않는다는 것을 의미한다.

값과 객체의 가장 큰 차이점은 식별자의 여부이다.

그리고 시스템을 설계할 때 값과 객체의 차이점을 명확하게 구분하고 명시적으로 표현하는 것이 매우 중요하다.

 

값이 같은지 여부는 상태가 같은지를 이용해 판단한다.

 

값의 상태가 같으면 두 인스턴스는 동일한 것으로 판단하고, 상태가 다르면 두 인스턴스는 다른 것으로 판단한다.

 

이처럼 상태를 이용해 두 값이 같은지 판단할 수 있는 성질을 동등성 이라고 한다.

상태를 이용해 동등성을 판단할 수 있는 이유는 값의 상태가 변하지 않기 때문이다.

값은 오직 상태만을 이용해 동등성을 판단하기 때문에, 인스턴스를 구별하기 위한 별도의 식별자를 필요로 하지 않는다.

 

객체는 시간에 따라 변경되는 상태를 포함하며, 행동을 통해 상태를 변경한다.

따라서 객체는 가변 상태를 가진다고 말한다.

타입이 같은 두 객체의 상태가 완전히 똑같더라도 두 객체는 독립적인 별개의 객체로 다루어야 한다.

 

객체는 상태와 무관하게 객체들을 동일하거나 다르다고 판단할 수 있는 프로퍼티를 가진다.

이처럼 식별자를 기반으로 객체가 같은지를 판단할 수 있는 성질을 동일성 이라고 한다.

상태는 시간에 따라 변하기 때문에, 상태로는 객체들을 구분 할 수 없다.

 

식별자란 객체를 다른 객체와 구분하는 데 사용하는 객체의 프로퍼티다.
값은 식별자를 가지지 않기 때문에 상태를 이용한 동등성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교해야 한다.
객체는 상태가 변경 될 수 있기 때문에 식별자를 이용한 동일성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교할 수 있다.

 

사람들은 값과 객체의 차이점을 혼란스러워한다.

객체지향 프로그래밍 언어에서 두 개념 모두 클래스를 이용해 구현되기 때문이다.

이런 오해의 소지를 줄이기 위해 객체와 값을 지칭하는 별도의 용어를 사용하기도 한다.

 

참조 객체 또는 엔티티는 식별자를 지닌 객체를 가리키는 용어다.

값 객체는 식별자를 가지지 않는 값을 가리키는 용어다.

 

 

아래는 상태, 행동, 식별자에 대한 객체의 특성을 요약한 것이다.

• 객체는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.
• 객체의 상태를 변경시키는 것은 객체의 행동이다.
  • 행동의 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
  • 행동의 순서가 실행 결과에 영향을 미친다.
• 객체는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다.