객체지향 패러다임의 관점에서 핵심은 역할(role), 책임(responsibility), 협력(collaboration)이다. 클래스, 상속, 지연 바인딩 역시 중요하지만 이들은 구현에 치우쳐져 있기 때문에 객체지향 패러다임의 본질과는 거리가 있다.
객체지향의 본질은 협력하는 객체들의 공동체를 창조하는 것이다.
객체지향 설계의 핵심은 협력을 구성하기 위해 적절한 객체를 찾고 적절한 책임을 할당하는 과정에서 드러난다. 애플리케이션 기능 구현을 위해 객체들 간의 필요한 역할, 책임, 협력을 고려하지 않고 구현을 한다면 변경이 어렵고 유연하지 못한 코드가 나온다. 따라서 완성도 높은 코드를 작성하기 위해서는 높은 응집도, 중복 없는 상속 계층을 구현하는 것 보다도 역할, 책임, 협력에 대한 고려가 우선시 되어야 한다.
영화 예매 시스템 돌아보기
아래의 그림은 영화 예매 시스템에서 객체들이 상호작용 하는 것을 시각화 한것이다.
이처럼 객체지향은 기능을 구현하기 위해 서로 메시지를 주고 받으면서 상호작용한다. 여기서 객체들이 애플리케이션 기능을 구현하기 위해 수행하는 상호작용이 협력이다. 객체가 협력에 참여하기 위해 수행하는 로직이 책임이다. 객체들이 협력 안에서 수행하는 책임들이 모여 객체가 수행하는 역할을 구성한다.
협력
협력은 객체지향의 세계에서 기능을 구현할 수 있는 유일한 수단이다. 메시지 전송(message sending)은 객체 사이의 협력을 위해 사용할 수 있는 유일한 커뮤니테이션 수단이다. 협력은 객체가 다른 객체에게 무엇인가를 요청하는 것이다. 한 객체는 어떤 것이 필요할 때 다른 객체에게 위임하거나 서로 협력한다. 여러 객체는 상호작용을 통해 더 큰 책임을 수행한다.
메시지를 받은 객체는 메서드를 실행하고 요청에 응답한다. 여기서 메시지를 받을 객체자 메시지를 처리할 방법을 스스로 선택한다. 이는 객체가 스스로 일을 처리할 수 있는 자율적인 존재라는 것을 의미한다. 객체를 자율적으로 만드는 가장 기본적인 방법은 내부 구현을 캡슐화하는 것이다.
자율적인 객체는 자신에게 할당된 책임을 수행하던 중에 필요한 정보를 알지 못하거나 외부의 도움이 필요하다면 다른 객체에게 메시지를 전송해 협력한다. 이처럼 객체들 사이의 협력을 구성하는 일련의 요청과 응답의 흐름을 통해 애플리케이션의 기능이 구현된다.
협력이 설계를 위한 문맥을 결정한다
객체는 객체지향 패러다임의 중심이며 상태와 행동을 함께 캡슐화 하는 실행 단위다. 여기서 객체가 가질 수 있는 상태와 행동의 기준이 무엇일까?
애플리케이션 안에 어떤 객체가 필요하다면 그 객체는 반드시 협력에 참여해야 한다. 그리고 객체는 협력에 필요한 행동을 보유하고 있기 때문에 협력에 참여할 수 있다.
객체의 행동을 결정하는 것은 객체가 참여하고 있는 협력이다. 협력이 바뀌면 객체가 제공해야 하는 행동도 바뀐다. 협력은 객체가 필요한 이유와 객체가 수행하는 행동의 동기를 제공한다.
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public class Movie {
private String title;
private Duration runningTime;
private Money fee;
private DiscountPolicy discountPolicy;
public Movie(String title, Duration runningTime, Money fee,
DefaultDiscountPolicy defaultDiscountPolicy) {
this.title = title;
this.runningTime = runningTime;
this.fee = fee;
this.discountPolicy = defaultDiscountPolicy;
}
public Money getFee() {
return fee;
}
public void changeDiscountPolicy(DiscountPolicy discountPolicy) {
this.discountPolicy = discountPolicy;
}
public Money calculateMovieFee(Screening screening) {
return fee.minus(discountPolicy.calculateDiscountAmount(screening));
}
}
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위의 Movie 클래스의 메서드는 대부분이 요금 계산과 관련된 행동을 한다. 이는 Movie가 영화를 예매하기 위한 협력에 참여하고 있고 그 안에서 요금을 계산하는 책임을 지기 때문이다. Movie의 행동을 결정하는 것은 영화 예매를 위한 협력이다.
객체의 행동을 결정하는 것이 협력이고 객체의 상태를 결정하는 것은 행동이다. 객체의 상태는 그 객체가 행동을 수행하는 데 필요한 정보가 무엇인지로 결정된다. Movie객체가 할인 요금인 fee와 할인 정책인 discountPolicy라는 인스턴스 변수를 상태의 일부로 포함하는 이유는 요금 계산이라는 행동을 수행하는 데 이 정보들이 필요하기 때문이다.
상태는 객체가 행동하는 데 필요한 정보에 의해 결정되고 행동은 협력 안에서 객체가 처리할 메시지로 결정된다. 결과적으로 객체가 참여하는 협력이 객체를 구성하는 행동과 상태 모두를 결정한다. 따라서 협력은 객체를 설계하는 데 필요한 일종의 문맥(Context)을 제공한다.
책임
객체를 설계하기 위해 필요한 문맥인 협력이 갖춰진 후엔 협력에 필요한 행동을 수행할 수 있는 객체를 찾아야 한다. 이때 협력에 참여하기 위해 객체가 수행하는 행동을 책임이라 한다.
책임이란 객체에 의해 정의되는 응집도 있는 행위의 집합이다. 객체가 유지해야 하는 정보와 수행할 수 있는 행동에 대해 개략적으로 서술한 문장이다. 즉, 객체가 '무엇을 알고 있는가'와 '무엇을 할 수 있는가'로 구성된다. 즉, 객체의 책임은 크게 하는것(doing)과 아는 것(knowing)으로 나뉜다.
하는것:
1. 객체를 생성하거나 계산을 수행하는 등의 스스로 하는 것
2. 다른 객체의 행동을 시작시키는 것
3. 다른 객체의 활동을 제어하고 조절하는 것
아는 것:
1. 사적인 정보에 관해 아는 것
2. 관련된 객체에 관해 아는 것
3. 자신이 유도하거나 계산할 수 있는 것에 관해 아는 것
Movie가 요금을 계산하는 것은 하는 것과 관련된 책임이다. 또 한 가격과 어떤 할인 정책이 적용됐는지도 알고 있어야 한다. 이는 아는 것과 관련된 책임이다.
책임과 메시지는 다르다. 책임은 객체가 수행할 수 있는 행동을 종합적이고 간략하게 서술하기 때문에 메시지보다 추상적이고 개념적으로 더 크다.
객체의 책임인 '아는 것'과 '하는 것'은 밀접하게 연관되 있다. 객체는 자신이 맡은 책임을 수행하기 위해 필요한 정보를 알고 있어야 한다. 또 한 자신이 할 수 없는 일을 도와줄 객체도 알고 있어야 한다. 어떤 책임을 수행하기 위해서는 그 책임을 수행하는 데 필요한 정보도 함께 알아야 할 책임이 있다.
협력은 객체에게 할당할 책임을 결정 할 수 있는 문맥을 제공하기 때문에 중요하다. 적절한 협력은 적절한 책임을 제공하고, 적절한 책임은 적절한 객체에게 할당해야만 단순하고 유연한 설계를 창조할 수 있다. 얼마나 적절한 책임을 객체에게 할당하느냐가 설계의 전체적인 품질을 결정한다.
책임 할당
자율적인 객체를 만드는 가장 기본적인 방법은 책임을 수행하는 데 필요한 정보를 가장 잘 알고 있는 전문가에게 그 책임을 할당하는 것이다. 이를 책임 할당을 위한 information expert pattern이라 한다.
객체들이 협력할 때는 일상생활 처럼 해당 일을 가장 잘 알고 있는 객체(information expert)에게 도움을 요청한다.
따라서 객체에게 책임을 할당하기 위해선 먼저 협력이라는 문맥을 정의해야 한다. 협력을 설계하는 첫 걸음은 시스템이 사용자에게 제공하는 기능을 시스템이 담당할 하나의 책임으로 바라보는 것이다. 객체지향 설계는 시스템의 책임을 완료하는 데 필요한 더 작은 책임을 찾아내고 이를 객체들에게 할당하는 반복적인 과정을 통해 모양을 갖춰간다. 따라서 객체지향 설계는 협력에 필요한 메시지를 찾고 메시지에 적절한 객체를 선택하는 반복적인 과정을 통해 이뤄진다. 그리고 이런 메시지가 메시지를 수신할 객체의 책임을 결정한다.
이렇게 결정된 메시지가 객체의 퍼블릭 인터페이스를 구성한다. 협력은 설계하면서 객체의 책임을 식별해 나가는 과정에서 최종적으로 얻게 되는 결과물은 시스템을 구성하는 객체들의 인터페이스와 오퍼레이션의 목록이다.
모든 책임 할당 과정이 이리 단순하지는 않다. 어떤 경우는 응집도와 결합도의 관점에서 정보 전문가가 아닌 다른 객체에게 책임을 할당하는 것이 더 적절한 경우도 있다. 하지만 기본적인 전략은 책임을 수행할 정보 전문가를 찾는 것이다.
책임 주도 설게(Responsibility-Driven Design, RDD)
협력을 설계하기 위해서는 책임에 초점을 맞추어야 한다. 어떤 책임을 선택하느냐가 전체적인 설계의 방향과 흐름을 결정한다. 책임을 찾고 책임을 수행할 적절한 객체에게 책임을 할당하는 방식으로 협력을 설계하는 것을 책임 주도 설계라 한다.
책임 주도 설계 방법의 과정은 다음과 같다.
1. 시스템이 사용자에게 제공해야 하는 기능인 시스템 책임을 파악한다.
2. 시스템 책임을 더 작은 책임으로 분할한다.
3. 분할된 책임을 수행할 수 있는 적절한 객체 또는 역할을 찾아 책임을 할당한다.
4. 객체가 책임을 수행하는 도중 다른 객체의 도움이 필요한 경우 이를 책임질 적절한 객체 또는 역할을 찾는다.
5. 해당 객체 또는 역할에게 책임을 할당함으로써 두 객체가 협력하게 한다.
협력은 객체를 설계하기 위한 구체적인 문맥을 제공한다. 협력이 책임을 이끌어낸다. 책임은 협력에 참여할 객체를 결정한다. 책임 주도 설계는 책임에 집중할 수 있게 해주며 유연하고 견고한 객체지향 시스템을 위해 가장 중요한 것이 책임이다.
책임을 할당할 때 다음과 같은 두 가지 요소를 고려해야 한다.
메시지가 객체를 결정한다.
책임주도 설계는 메시지를 처리할 객체를 먼저 선택하는 것이 아닌 객체에게 책임을 할당하는 데 필요한 메시지를 먼저 식별한다. 즉, 메시지가 객체를 선택한다.
메시지가 객체를 선택해야 하는 이유는 다음과 같다.
1. 객체가 최소한의 인터페이스를 가질 수 있다.
필요한 메시지가 식별될 때까지 객체의 퍼블릭 인터페이스에는 아무것도 추가하지 않기 때문에 객체는 꼭 필요한 크기 의 퍼블릭 인터페이스를 가질 수 있다.
2. 객체는 충분히 추상적인 인터페이스를 가질 수 있다.
객체의 인터페이스는 무엇을 하는지를 표현해야 하고 어떻게 수행하는지를 노출하면 안된다. 메시지는 외부의 객체가 요 청하는 무엇에 속하기 때문에 메시지를 먼저 식별하면 무엇을 수행할지에 초점을 맞추는 인터페이스를 얻을 수 있다.
행동이 상태를 결정한다.
객체가 존재하는 이유는 객체 간의 협력에 참여하기 위해서이다. 객체 다운 객체는 객체가 다른 객체에게 제공하는 행동 으로 결정된다.
객체의 행동은 객체가 협력에 참여할 수 있는 유일한 방법이다. 객체가 협력에 적합한지를 결정하는 것은 그 객체의 상태 가 아니라 행동이다. 얼마나 적절한 객체를 창조했느냐는 얼마나 적절한 책임을 할당했느냐에 달려 있다. 책임이 얼마나 적 절한지는 협력에 얼마나 적절한가에 달려있다.
객체를 설계할 때 행동이 아닌 상태에 초점을 맞추어 상태를 우선적으로 설계하게 되면 객체의 내부 구현이 객체의 퍼블 릭 인터페이스에 노출되도록 만들기 때문에 캡슐화를 저해한다. 캡슐화를 위반하지 않기 위해서는 구현에 대한 결정을 뒤 로 미루고 행위를 고려해야 한다. 행위를 고려하기 위해서는 항상 협력이라는 문맥 안에서 객체를 생각해야 한다. 개별 객 체의 상태와 행동이 아닌 시스템의 기능을 구현하기 위한 협력에 초점을 맞춰야만 응집도가 높고 결합도가 낮은 객체들을 창조할 수 있다.
역할
객체는 협력이라는 문맥 안에서 특정 목적을 갖는다. 목적은 협력 안에서 객체가 맡는 책임의 집합이다. 특정한 협력 안에서 수행하는 책임의 집합이 역할이다.
영화 예매 애플리케이션에서 Screening과 Movie 역할을 보자.
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/** 사용자들이 예매하는 대상인 '상영'을 구현한다 */
public class Screening {
/** 상영할 영화 */
private Movie movie;
/** 영화 순번 */
private int sequence;
/** 상영 시작 시간 */
private LocalDateTime whenScreened;
public Screening(Movie movie, int sequence, LocalDateTime whenScreened) {
this.movie = movie;
this.sequence = sequence;
this.whenScreened = whenScreened;
}
private Money calculateFee(int audienceCount) {
/* Movie 객체의 calculateMovieFee()는 한명에 대한 비용만 계산하기 때문에 인원수를 곱해야 한다 */
return movie.calculateMovieFee(this).times(audienceCount);
}
/**
* 영화를 예매 후 예매 정보를 담고 있는 Reservation의 인스턴스를 생성해 반환한다
* @param customer 예매자에 대한 정보
* @param audienceCount 인원수
*/
public Reservation reserve(Customer customer, int audienceCount) {
return new Reservation(custormer, this, calculateFee(audienceCount),
audienceCount);
}
public Money getMovieFee() {
return movie.getFee();
}
public boolean isSequence(int sequence) {
return this.sequence == sequence;
}
public LocalDateTime getStartTime() {
return whenScreened;
}
}
/** 영화 정보를 담는다 */
public class Movie {
private String title;
private Duration runningTime;
private Money fee;
private DiscountPolicy discountPolicy;
public Movie(String title, Duration runningTime, Money fee,
DefaultDiscountPolicy defaultDiscountPolicy) {
this.title = title;
this.runningTime = runningTime;
this.fee = fee;
this.discountPolicy = defaultDiscountPolicy;
}
public Money getFee() {
return fee;
}
public void changeDiscountPolicy(DiscountPolicy discountPolicy) {
this.discountPolicy = discountPolicy;
}
public Money calculateMovieFee(Screening screening) {
return fee.minus(discountPolicy.calculateDiscountAmount(screening));
}
}
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Screening과 Movie의 협력을 보면 Screening이 전송하는 가격을 계산하라는 메시지를 수신한 객체는 Movie 인스턴스가 맞다. 하지만 이 과정은 역할에 관해 먼저 고민하고 역할을 수행할 객체로 Movie를 선택하는 두 개의 과정으로 나뉘어져 있다. 이런 역할을 정하는 것은 특별한 이름을 정하지는 않았지만 객체를 수용할 수 있는 위치로서 역할이라는 개념이 존재한다.
그럼 이름을 붙이지도 않으면서 왜 굳이 이런 과정을 거치는 걸까? 이는 역할을 통해 유연하고 재사용 가능한 협력을 얻을 수 있기 때문이다.
유연하고 재사용 가능한 협력
역할의 결정은 코드의 중복을 줄여준다. 역할을 결정하지 않고 영화 예매 애플리케이션에서 할인 요금 계산 과정을 설계한다 생각해 보자. 그러면 AmountDiscountPolicy 인스턴스와 PercentDiscountPolicy 인스턴스 두 가지가 할인 요금 계산 메시지에 응답할 수 있어야 한다. 그럼 역할을 고려하지 않았기 때문에 참여하는 협력을 개별적으로 만들면 다음과 같아진다.
이런 방법을 사용하면 코드의 중복이 생긴다. 코드의 중복은 모든 문제의 근원이다.
코드의 중복을 방지하기 위해서는 책임을 고려하고 그를 통해 역할을 결정해야 한다. AmountDiscountPolicy와 PercentDiscountPolicy는 모두 할인 요금 계산이라는 책임을 가지고 있다. 따라서 두 객체의 존재를 지우고 할인 요금 계산이라는 메시지에 응답할 수 있는 대표자를 생성하면 두 협력을 하나로 통합할 수 있다.
여기서 역할이 두 종류의 구체적인 객체를 포괄하는 추상화이다. 따라서 이 역할을 두 객체를 아우르는 추상적인 이름을 부여한다. 결론적으로 책임을 수행하는 역할을 기반으로 두 개의 협력을 하나로 통합했다. 따라서 역할을 이용하면 불필요한 중복 코드를 제거할 수 있다. 중복 코드를 제거하면 설계가 유연해 진다.
역할을 구현하는 가장 일반적인 방법은 추상 클래스와 인터페이스를 사용하는 것이다. 협력의 관점에서 추상 클래스와 인터페이스는 구체 클래스들이 따라야 하는 책임의 집합을 서술한 것이다.
추상 클래스와 인터페이스는 동일한 책임을 수행하는 다양한 종류의 클래스들을 협력에 참여시킬 수 있는 확장 포인트를 제공한다. 이들은 동일한 책임을 수행할 수 있는 객체들을 협력 안에 수용할 수 있는 역할이다.
여기서 역할이 다양한 종류의 객체를 수용할 수 있는 일종의 슬롯이자 구체적인 객체들의 타입을 캡슐화하는 추상화라는 것이 중요하다. 협력 안에서 역할이 어떤 책임을 수행해야 하는지를 설정하는 것이 중요하다. 역할을 구현하는 방법은 그다음 문제다. 객체에게 중요한 것은 행동이며, 역할은 객체를 추상화해서 객체 자체가 아닌 협력에 초점을 맞출 수 있게 한다.
객체 대 역할
역할은 객체가 참여할 수 있는 일종의 슬롯이다. 이때 여러 객체가 협력에 참여하는 것이 아닌 하나의 객체만 협력에 참여한다면 역할이라는 개념을 고려해야 할까? 이에 대한 해답은 다음과 같다.
협력에 참여하는 후보가 여러 종류의 객체에 의해 수행된다면 그 후보는 역할이다. 협력에 참여하는 후보가 한 종류의 객체라면 후보는 객체다. 즉, 책임을 수행하는 대상이 하나의 객체면 객체로 간주하고 여러개이면 역할이다.
하지만 어떤 경우에는 어떤것이 역할이고 어떤것이 객체인지 명확히 들어나지 않는다. 설계 초반에는 더욱 그렇다. 따라서 설계 초반에는 역할과 객체를 명확히 구분 짓기 보다는 적절한 책임과 협력의 큰 그림을 탐색해야 한다. 처음에는 단순하게 객체로 시작하고 반복적으로 책임과 협력을 정제하면서 필요한 순간에 객체로부터 역할을 분리하는 것이 좋다. 즉, 다양한 객체들이 협력에 참여 하는 것이 명확하면 역할로 시작한다. 아니라면 구체적인 객체로 시작한다.
역할과 추상화
위에서도 언급했지만 추상화를 이용한 설계의 장점은 다음과 같다.
1. 추상화 계층만을 이용해 중요한 정책을 상위 수준에서 단순화할 수 있다.
2. 설계가 좀 더 유연해 진다.
역할은 공통 책임을 바탕으로 객체의 종류를 숨긴다. 이 관점에서 역할을 객체의 추상화로 볼 수 있다. 따라서 추상화가 가지는 두 가지 장점은 협력의 관점에서 역할에도 동일하게 적용된다.
추상화의 장점은 다음과 같다.
1. 세부 사항에 억눌리지 않고도 상위 수준의 정책을 쉽고 간단히 표현할 수 있다.
객체에게 중요한 것은 행도이다. 역할이 중요한 이유는 동일한 협력을 수행하는 객체들을 추상화할 수 있기 때문이다.
2. 설계를 유연하게 만든다.
역할은 다양한 종류의 객체를 끼워 넣을 수 있는 슬롯이다. 협력 안에서 동일한 책임을 수행하는 객체들은 동일한 역 할을 수행하기 때문에 서로 대체 가능하다.
배우와 배역
배우가 연극을 하고, 연극을 마친 후의 모습을 상상해 보자. 그 후 협력은 연극, 코드는 극본이라 생각하며 배우와 연극을 객체지향 패러다임과 대응해 보면 다음과 같은 사실을 알 수 있다.
| 배우 | 객체 |
| 배역은 연극 배우가 특정 연극에서 연기하는 역할이다 | 객체는 협력이라는 실행 문맥 안에서 특정한 역할을 수행한다 |
| 배역은 연극이 상영되는 동안에만 존재하는 일시적인 개념이다 | 역할은 객체가 협력에 참여하는 동안에만 존재하는 일시적인 개념이다 |
| 연극이 끝나면 연극 배우는 배역이라는 역할에서 벗어나 원래의 연극 배우로 돌아온다 | 객체는 협력이 끝나면 협력에서의 역할을 잊고 원래의 객체로 돌아온다 |
| 서로 다른 배우들이 동일한 배역을 연기할 수 있다 | 동일한 역할을 수행하는 하나 이상의 객체들이 존재할 수 있다 -> 동일 역할을 수행하는 객체들은 서로 대체 가능하다 |
| 하나의 배우가 다양한 연극 안에서 서로 다른 배역을 연기할 수 있다. | 객체는 여러 협력에 참여해 다양한 역할을 수행할 수 있다. |
| 배우는 여러 배역을 다양한 연극에서 연기하지만 하나의 연극에서는 하나의 역할만 맏는다. | 객체는 여러 역할을 가질 수 있지만 특정한 협력 안에서는 일시적으로 하나의 역할만 보여진다. |
출처 - 오브젝트