03. 타입과 추상화

일단 컴퓨터를 조작하는 것이 추상화를 구축하고, 조작하고, 추론하는 것에 관한 모든 것이라는 것을 깨닫고 나면 (훌륭한) 컴퓨터 프로그램을 작성하기 위한 중요한 전제 조건은 추상화를 정확하게 다루는 능력이라는 것이 명확해진다.
- 키스 데블린(Keith Devlin)

 

추상화를 통한 복잡성 극복

-추상화

어떤 양상, 세부 사항, 구조를 좀 더 명확하게 이해하기 위해 특정 절차나 물체를 의도적으로 생략하거나 감춤으로써 복잡도를 극복하는 방법이다.  복잡성을 다루기 위해 추상화는 두 차원에서 이뤄진다.

첫 번째 차원은 구체적인 사물들 간의 공통점은 취하고 차이점은 버리는 일반화를 통해 단순하게 만드는 것이다.

두 번째 차원은 중요한 부분을 강조하기 위해 불필요한 세부 사항을 제거함으로써 단순하게 만드는 것이다.

모든 경우에 추상화의 목적은 복잡성을 이해하기 쉬운 수준으로 단순화하는 것이라는 점을 기억하라.

 

-객체지향 패러다임은 객체라는 추상화를 통해 현실의 복잡성을 극복한다.

 

객체지향과 추상화

- 개념: 공통점을 기반으로 객체들을 묶기 위한 그릇

- 객체: 특정한 개념을 적용할 수 있는 구체적인 사물을 의미한다. 개념이 객체에 적용됐을 때 객체를 개념의 인스턴스라고 한다. 

 

- 개념의 세 가지 관점

심볼(symbol): 개념을 가리키는 간략한 이름이나 명칭

예)트럼프

 

내연(intension): 개념의 완전한 정의를 나타내며 내연의 의미를 이용해 객체가 개념에 속하는지 여부를 확인할 수 있다. 

예)몸이 납작하고 두 손과 두 발은 네모 귀퉁이에 달려 있는 등장인물

 

외연(extension): 개념에 속하는 모든 객체의 집합(set)

예) 정원사,병사, 신하, 왕자와 공주, 왕과 왕비들, 하트 잭, 하트 왕과 하트 여왕

 

객체지향의 세계에서 가장 널리 알려진 유명인사가 클래스라는 사실을 감안하다면 분류라는 개념이 얼마나 중요한지 실감할 수 있을 것이다.

 

객체를 분류하기 위한 틀

-분류: 객체에 특정한 개념을 적용하는 작업이다. 객체에 특정한 개념을 적용하기로 결심했을 때 우리는 그 객체를 특정한 집합의 멤버로 분류하고 있는 것이다.

 

분류는 추상화를 위한 도구다

- 개념은 객체들의 복잡성을 극복하기 위한 추상화 도구다. 그리고 오늘을 살아가는 우리는 매 순간 세상에 존재하는 무수한 사물들을 개념의 틀로 걸러가며 세상을 추상화한다. 추상화를 사용함으로써 우리는 극도로 복잡한 이 세상을 그나마 제어 가능한 수준으로 단순화할 수 있는 것이다.

 

타입

타입은 개념이다

타입은 개념과 동일하다. 따라서 타입이란 우리가 인식하고 있는 다양한 사물이나 객체에 적용할 수 있는 아이디어나 관념을 의미한다.

어떤 객체에 타입을 적용할 수 있을 때 그 객체를 타입의 인스턴스라고 한다. 타입의 인스턴스는 타입을 구성하는 외면인 객체 집합의 일원이 된다.

 

데이터 타입

데이터 타입은 메모리 안에 저장된 데이터의 종류를 분류하는 데  사용하는 메모리 집합에 관한 메타데이터다. 데이터에 대한 분류는 암시적으로 어떤 종류의 연산이 해당 데이터에 대해 수행될 수 있는지를 결정한다.

 

객체와 타입

첫째, 어떤 객체가 어떤 타입에 속하는지를 결정하는 것은 객체가 수행하는 행동이다.

어떤 객체들이 동일한 행동을 수행할 수 있다면 그 객체들은 동일한 타입으로 분류될 수 있다.

둘째, 객체의 내부적인 표현은 외부로부터 철저하게 감춰진다.

객체의 행동을 가장 효과적으로 수행할 수만 있다면 객체 내부의 상태를 어떤 방식으로 표현하더라도 무방하다.

 

행동이 우선이다

타입이 데이터가 아니라 행동에 의해 결정된다는 사실은 객체지향 패러다임을 특징 짓는 중요한 몇 가지 원리와 원칙에 의미를 부여한다.

동일하 타입에 속한 객체는 내부의 데이터 표현 방식이 다르더라도 동일한 메시지를 수신하고 이를 처리할 수 있다.
이것은 다형성에 의미를 부여한다. 다형성이랑 동일한 요청에 대해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있는 능력을 뜻한다.

 

타입의 계층

트럼프 계층

 

일반화/특수화 관계

슈퍼타입과 서브타입

일반화는 추상화를 위한 도구다

정적 모델

타입의 목적

타입을 사용하는 이유는 인간의 인지 능력으로는 시간에 따라 동적으로 변하는 객체의 복잡성을 극복하기가 너무 어렵기 때문이다.

앨리스의 키는 앨리스가 어떤 음식을 먹을 때마다, 어떤 행동을 할 때마다 시시각각 변한다. 

앨리스의 키는 계속 변하고 있었지만 모든 경우에 앨리스는 단지 앨리스일 뿐이다.  앨리스라고 하는 객체의 상태는 변하지만 앨리스를 다른 객체와 구별할 수 있는 식별성은 동일하게 유지된다. 따라서 우리는 머릿속에 앨리스가 가질 수 있는 모든 경우의 키값을 나열하는 대신 앨리스의 키가 임의의 값을 가질 수 있다는 사실만을 생각함으로써 상황을 단순하게 만들 수 있다.

 

그래서 결국 타입은 추상화다

이런 관점에서 타입은 추상화다. 어떤 시점에 앨리스에 관해 생각할 때 불필요한 시간이라는 요소와 상태 변화라는 요소를 제거하고 철저하게 정적인 관점에서 앨리스을 모습을 묘사하는 것을 가능하게 해준다.

 

동적 모델과 정적 모델

동적 모델  = 스냅샷, 객체다이어그램

정적 모델  = 타입 모델 

 

클래스

지금은 객체를 분류하는 기준은 타입이며, 타입을 나누는 기준은 객체가 수행하는 행동이라는 사실만을 기억하기 바란다. 객체를 분류하기 위해 타입을 결정한 후 프로그래밍 언어를 이용해 타입을 구현할 수 있는 한 가지 방법이 클래스라는 사실을 아는 것만으로도 충분하다.결국 객체지향에서 중요한 것은 동적으로 변하는 객체의 상태와 상태를 변경하는 행위다. 클래스는 타입을 구현하기 위해 프로그래밍 언어에서 제공하는 구현 메커니즘이라는 사실을 기억하라.

 

 

- <객체지향의 사실과 오해> (조영호 지음) 중에서