6장 객체와 자료구조

6장 객체와 자료구조

변수를 private으로 정의하는 이유는 다른 개발자(본인 포함)들이 변수에 의존하지 않게 만들기 위해서다.

자료 추상화

다음의 코드를 보자. 두 클래스 모두 2차원 점을 표현하였다. 그런데 한 클래스는 구현을 외부로 노출하고 다른 클래스는 두현을 완전히 숨긴다.

// Option 1. 구체적인 Point 클래스
public class Point {
		public double x;
		public double y;
}

// Option 2. 추상적인 Point 클래스
public interface Point {
		double getX();
		double getY();
		void setCarTesian(double x, double y);
		double getR();
		double getTheta();
		void setPolar(double r, double theta);
}

option 2는 자료 구조 이상을 표현한다. 클래스 메서드가 접근 정책을 강제한다. 좌표를 읽을 때는 각 값을 개별적으로 읽어야 한다. 하지만 좌표를 설정할 때는 두 값을 한꺼번에 설정해야 한다.

반면 option 1은 개별적으로 좌표값을 읽고 설정하게 강제한다. 변수를 private으로 선언하더라도 각 값마다 조회(get) 함수와 설정(set) 함수를 제공한다면 구현을 외부로 노출하는 셈이다.

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

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

다음 코드를 보자. Option 1은 자동차 연료 상태를 구체적인 숫자 값으로 알려준다. Option 2는 자동차 연료 상태를 백분율이라는 추상적인 개념으로 알려준다.

// Option 1. 구체적인 Vehicle 클래스
public interface Vehicle {
    double getFuelTankCapacityInGallons();
    double getGallonsOfGasoline();
}

// Option 2.추상적인 Vehicle 클래스
public interface Vehicle {
    double getPercentFuelRemaining();
}

자료를 세세하게 공개하기보다는 추상적인 개념으로 표현하는 편이 좋다.

개발자는 객체가 포함하는 자료를 표현할 가장 좋은 방법을 심각하게 고민해야 한다. 아무 생각없이 조회/설정 함수를 추가하는 방법이 가장 나쁘다.

자료/객체 비대칭

앞서 소개한 두 가지 예제는 객체와 자료 구조 사이에 벌어진 차이를 보여준다.

  • 객체는 추상화 뒤로 자료를 숨긴 채 자료를 다루는 함수만 공개한다.

  • 자료 구조는 자료를 그대로 공개하며 별다른 함수는 제공하지 않는다.

다음 클래스를 살펴보자. [절차적인 도형 클래스]다.

public class Square {
		public Point topLeft;
		public double side;
}

public class Rectangle {
		public Point topLeft;
		public double height;
		publid dougle width;
}

public class Circle {
		public Point center;
		public double radius;
}

public class Geometry {
		public final double PI = 3.141592...;
		
		public double area(Object shape) throws NoSuchShapeException {
				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 r = (Circle)shape;
						return PI * c.radius * c.radius;
				}
		}
}

이 클래스를 보고 절차적이라 비판한다면 맞는 말이다. 하지만 그런 비웃음이 100% 옳다고 말하기는 어렵다.

  • 둘레 길이를 구하는 permeter() 함수를 추가하고 싶다면?

    ⇒ 도형 클래스는 아무 영향도 받지 않는다.

  • 새 도형을 추가하고 싶다면?

    ⇒ Geometry 클래스에 속한 함수를 모두 고쳐야 한다.

[객체 자향적인 도형 클래스]에서는

  • 둘레 길이를 구하는 permeter() 함수를 추가하고 싶다면?

    ⇒ 도형 클래스를 전부 고쳐야 한다.

  • 새 도형을 추가하고 싶다면?

    ⇒ 기존 함수에 아무런 영향을 미치지 않는다.

객체와 자료구조는 근본적으로 양분된다.

절차적인 코드는 기존 자료 구조를 변경하지 않으면서 새 함수를 추가하기 쉽다. 반면, 객체 지향 코드는 기존 함수를 변경하지 않으면서 새 클래스를 추가하기 쉽다.

절차적인 코드는 새로운 자료 구조를 추가하기 어렵다. 그러려면 모든 함수를 고쳐야 한다. 객체 지향 코드는 새로운 함수를 추가하기 어렵다. 그러려면 모든 클래스를 고쳐야 한다.

다시 말해, 객체 지향 코드에서 어려운 변경은 절차적인 코드에서 쉬우며, 절차적인 코드에서 어려운 변경은 객체 지향 코드에서 쉽다.

  • 새로운 자료 타입이 필요한 경우 ⇒ 클래스와 객체 지향 기법이 적합

  • 새로운 함수가 필요한 경우 ⇒ 절차적인 코드와 자료 구조가 좀 더 적합

모든 것이 객체라는 생각이 미신임을 잘 안다. 때로는 단순한 자료구조와 절차적인 코드가 가장 적합한 상황도 있다.

디미터 법칙

모듈은 자신이 조작하는 객체의 속사정을 몰라야 한다는 법칙이다. Don’t Talk to Strangers(낯선 이에게 말하지 마라)

"클래스 C의 메서드 f는 다음과 같은 객체의 메서드만을 호출해야 한다."

  • 클래스 C (자신)

  • f가 생성한 객체

  • f 인수로 넘어온 객체

  • C 인스턴스 변수에 저장된 객체

하지만, 위 객체에서 허용된 메서드가 반환하는 객체의 메서드는 호출하면 안 된다. 즉, '.' 를 2 depth 타고 호출하는 것은 안 된다.

다음 코드는 디미터 법칙을 어기는 듯이 보인다.

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

주의 사항

1. 자료구조라면 디미터 법칙을 거론할 필요가 없다.

객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 디미터 법칙을 지켜야 한다. 하지만 자료구조라면 당연히 내부 구조를 노출해야 하므로 디미터 법칙이 적용되지 않는다.

2. 하나의 .을 강제하는 규칙이 아니다.

디미터 법칙은 객체 지향 생활 체조 원칙 중 한 줄에 점을 하나만 찍는다.로 요약되기도 한다.

IntStream.of(1, 15, 3, 20)
    .filter(x -> x > 10)
    .distinct()
    .count();

⇒ 하지만 위 코드는 디미터 법칙과 객체 지향 생활 체조 원칙을 위반한 코드가 아니다.

디미터 법칙은 결합도와 관련된 법칙이고 결합도가 문제 되는 것은 객체의 내부 구조가 외부로 노출되는 경우이다. 위 코드는 IntStream의 내부 구조가 노출되지 않았다. 단지 IntStream을 다른 IntStream으로 변환할 뿐, 객체를 둘러싸고 있는 캡슐은 유지한다. 한 줄에 하나 이상의 점을 찍는 모든 케이스가 객체 지향 생활 체조 원칙 및 디미터 법칙을 위반하는 것은 아니다. 객체 내부 구현에 대한 어떤 정보도 외부로 노출하지 않는다면 괜찮다.

References - https://tecoble.techcourse.co.kr/post/2020-06-02-law-of-demeter/

기차 충돌

흔히 아래와 같은 코드를 기차 충돌이라 부른다. (여러 객차가 한 줄로 이어진 기차같아 보여서)

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

위 코드는 다음과 같이 나누는 편이 좋다.

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

위 예제가 디미터 법칙을 위반하는지 여부는 ctxt, Options, ScratchDir이 객체인지 아니면 자료 구조인지에 달렸다. 객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 확실히 디미터 법칙을 위반한다. 반면, 자료 구조라면 당연히 내부 구조를 노출하므로 디미터 법칙이 적용되지 않는다.

잡종 구조

이런 혼란으로 때때로 절반은 객체, 절반은 자료 구조인 잡종 구조가 나온다. 잡종 구조는 중요한 기능을 수행하는 함수도 있고, 공개 변수나 공개 조회/설정 함수도 있다. 공개 조회/설정 함수는 비공개 변수를 그대로 노출한다. 이런 잡종 구조는 새로운 함수는 물론이고 새로운 자료 구조도 추가하기 어렵다.

구조체 감추기

만약 ctxt, options, scratchDir이 객체라면 어떻게 해야할까? 객체라면 내부 구조를 감춰야 한다. 그렇다면 임시 디렉터리의 절대 경로는 어떻게 얻어야 좋을까?

// option 1
ctxt.getAbsolutePathOfScratchDirectoryOption();

// option 2
ctx.getScratchDirectoryOption().getAbsolutePath();

첫 번째 방법은 ctxt 객체에 공개해야 하는 메서드가 너무 많아진다. 두번째 방법은 getScratchDirectoryOption()이 객체가 아니라 자료 구조를 반환한다고 가정한다. 어느 방법도 썩 내키지 않는다.

ctxt가 객체라면 뭔가를 하라고 말해야지 속을 드러내라고 말하면 안 된다.

이전 코드를 살펴보면 임시 디렉터리의 절대 경로를 얻으려는 이유가 임시 파일을 생성하기 위한 목적이라는 사실이 드러난다.

그렇다면 ctxt 객체에 임시 파일을 생성하라고 시키면 어쩔까?

BufferedOutputStream bos = ctxt.createScratchFilesStream(classFileName);

객체에게 맡기기에 적당한 임무로 보인다. ctxt는 내부 구조를 드러내지 않으며, 모듈에서 해당 함수는 자신이 몰라야 하는 여러 객체를 탐색할 필요가 없다. 따라서 디미터 법칙을 위반하지 않는다.

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

좀 더 일반적인 형태는 빈(bean) 구조다. 빈은 비공개 변수를 조회/설정 함수로 조작한다.

활성 레코드

  • DTO의 특수한 형태

  • DTO에서 추가적으로 save나 find와 같은 탐색 함수를 제공한다.

  • 활성 레코드는 데이터베이스 테이블이나 다른 소스에서 자료를 직접 변환한 결과다.

  • 활성 레코드는 자료 구조로 취급한다. 비즈니스 규칙을 담으면서 내부 자료를 숨기는 객체는 따로 생성한다. 여기서 내부 자료는 활성 레코드의 인스턴스일 가능성이 높다.

  • 활성 레코드에 비즈니스 규칙 메서드를 추가해 이런 자료 구조를 객체로 취급하는 개발자가 흔하지만, 이는 바람직하지 않다. 그러면 자료 구조도 아니고 객체도 아닌 잡종 구조가 나오기 때문이다.

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