객체 지향 패러다임
오라클자바커뮤니티에서 설립한 오엔제이프로그래밍 실무교육센터
(오라클SQL, 튜닝, 힌트,자바프레임워크, 안드로이드, 아이폰, 닷넷 실무전문 강의)
S/W개발을 기능별로 나누는 것이 아니라 객체 단위로 분리하는 것. 객체지향 기법은 data(객체)를 중심으로 system을 바라보고 이를 system 개발에 적용하겠다는 것
객체란 데이터와 그 데이터를 처리하는 여러 개의 기능들을 하나의 단위로 묶은 것으로, 외부에 블랙박스 형태로 보인다. 즉 입력과 출력 부분만이 노출이 되고 내부적인 처리 과정은 완전히 밀폐되어 있으며, 외부에서 알 필요도 없는 것
소프트웨어 공학과 프로그래밍 언어에 관한 이론 중에서 객체지향적 분석(Object-Oriented Analysis)이나 객체지향적 설계(Object-Oriented Design) 그리고 객체지향 프로그래밍 언어(Objected-Oriented Language)와 같이 객체지향에 관련된 모든 것을 통틀어 말한다
기존의 프로시저 기반의 구조적 프로그래밍(C나 Pascal과 같은 명령형 패러다임)에서는 프로그램 내에서 일어나는 모든 변화와 동작, 사건 등을 프로그래머가 직접 기술하는 형태로 프로그램을 기술했지만 객체지향 프로그래밍에서는 똑똑한 객체에게 자신이 원하는 일을 해달라는 메시지를 전달하는 형태로 프로그램을 기술한다
기존 시스템들은 절차 중심적으로 개발되어진 경우가 많아서 유지 보수 단계에서 많은 어려움을 겪고 있는 반면, 객체 지향 패러다임은 재사용성, 확장성 등의 특성을 내포하고 있어 유지 보수 단계를 용이하게 해 준다.
객체들 사이의 인터페이스를 위해 사건(또는 메시지)들을 주고받는데 기존의 방법보다 더 실행 시간을 요할 수 있다. 깊은 클래스 계층 구조가 있는 경우와 system 작동 중 객체에 대한 동적 할당과 제어시 성능에 대한 문제가 제기될 수도 있다.
객체지향 기법은 data보다는 성능을 중요시하며, 많은 계산을 요하는 system에서는 적합지 않을 수 있다. 실시간 반응을 해야하는 system의 경우 객체지향 기법을 적용하는 것이 이를 통해 얻을 수 있는 이점보다 성능 등에 대한 부담이 높아져 허용되는 한계(예: 반응시간) 를 넘을 수도 있다. 군사용 미사일 제어 system이나 병원의 환자 상태 관리 system 등이 그 예가 될 수 있다.
컴포넌트가 21세기 정보기술(IT) 산업의 지각변동을 몰고 올 새로운 패러다임으로 급부상하고 있다.
SW를 이제까지처럼 계획, 설계, 분석, 구현, 테스트하는 순차적인 개발과정으로 보는 것이 아니라 레고블록이나 자동차 부품처럼 조립하는 개념으로 간주하며 컴포넌트 SW는 레고블록을 쌓는 것처럼 일단 표준화된 프레임워크와 규칙을 기반으로 만들어진 기능별 SW를 필요한대로 조립하면 원하는 SW를 만들 수 있다. 개발이나 유지보수에도 특별한 노력이 요구되지 않으며 표준화, 규격화를 지향하기 때문에 SW 품질도 눈에 띄게 좋아진다.
현재 국내 신생업체들을 중심으로 자바 컴포넌트 기술을 이용해 상용 애플리케이션을 개발하는 사례가 늘고 있으며 특히 전사적자원관리(ERP) 시스템에서부터 개발툴, XML 솔루션, 검색엔진, 통신용 SW, 인터넷 구축툴, 언어처리 모듈, 지식관리(KM), 고객관리(CRM) 등의 분야에 이르기까지 다양한 분야에서 개발이 진행되고 있다.
컴포넌트의 특장점은 인터넷이라는 환경의 부상으로 더욱 강력한 위치를 차지하게 됐다. 인터넷은 모든 업무를 빠르게 변화시키고 있으며 표준화할 것을 요구하고 있으며 이러한 업무를 지원하는 SW 및 정보시스템도 표준에 기반해 빠른 변화를 수용해야만 하는데 이러한 요구에 가장 부합하는 것이 바로 컴포넌트 개념이다.
Object : 시스템의 관점에서 본다면 어떤 상태(state)를 나타내는 데이터의 구조와 동작을 수행하는 연산(operation)으로 이루어진 프로그램의 한 요소이다. 여기서의 연산을 객체지향에선 메소드(method)라고 한다. 이렇게 객체의 상태는 데이터에 의해 결정되고 동작은 메소드에 의해 결정된다.
Message : 홀로 존재하는 객체는 아무런 의미가 없다. 대부분의 객체는 무언가를 실행하기 위해서 다른 객체를 필요로 한다. 이러한 상호 작용은 메시지를 통해 이루어진다.
Class : 모든 객체는 반드시 클래스를 통해서만 정의될 수 있다. 클래스는 객체의 타입을 정의하는 템플릿(template)으로서, 여러 객체의 공통적인 속성(attribute)과 메소드(method)를 가지고 있는 클래스가 먼저 정의되면, 이 클래스를 통해서 다시 객체가 정의되는 것이다.한 클래스에 속하는 각각의 객체를 그 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다.
클래스(Class)
어떤 종류의 모든 객체들에 대해 일반적으로 적용할수 있는 변수와 메소드를 정의하고 있는 설계도 또는 프로토타입 이다.
사용자 정의 자료형, 객체의 자료형
Field라는 변수와 오퍼레이션을 가하는 method 로 이루어짐
클래스의 이름은 대문자로 시작, 다음 단어의 시작은 대문자
객체(Object)
클래스의 인스턴스는 new 수식에 의해 만들어지며 이것이 객체이다.
타입이 클래스인 변수
이름은 소문자로 시작, 다음 단어의 시작은 대문자
•추상 데이타 타입(ADT;abstract data type)
–클래스를 이용하여 표현
•상속(inheritance)
–동적 바인딩(dynamic binding) cf) Static binding
–한 클래스를 확장하여 새로운 클래스를 만드는 것을 말한다. 이렇게 새로 만들어지는 클래스를 하위클래스(SubClass)라고 부른다. 그리고 원래의 클래스는 상위클래스(SuperClass)라고 부른다.
–자바의 모든 클래스는 상속의 대상이 되는 상위클래스(SuperClass)가 반드시 하나 존재한다
–프로그램의 재사용성과 확장성을 높인다.
–하위 클래스는 상속된 필드와 메쏘드 중에 private으로 선언된 것이 아닌 것에만 접근할 수 있다.
객체지향의 핵심 내용
연관(Association)
객체 또는 클래스가 다른 객체 또는 클래스와 ‘어떤 의미의’ 관계를 가질 수 있다.
집합연관(Aggregation)
순수 연관(Association)은 두 동료 클래스, 객체간의 구조적 관계
하나의 객체가 다른 객체들의 조합에 의해 만들어 짐
전체/부분 관계를 모델링 하는 경우 한 클래스는 더 큰 것을(“전체”) 대표하고 그것은 더 작은 것들(“부분”)로 이루어져 있다. Ex)회사와 부서의 관계
전체”와 “부분”의 개념적 관계(“whole-part of”)
Component는 집합체와는 별개로 독립적으로 존재 할 수 있다.(nonexclusive ownership )
복합연관(Composition)
단순한 집합연관은 전적으로 개념적이며 “전체” 와 “부분”을 구분 하는 것 이상의 어떤 것도 수행하지 않는다.
일종의 집합연관으로 전체는 강력한 소유권을 가지며 부분/전체는 동시적 일생을 산다.(“cascading delete”)
(Window : Frame, 책상 : 서랍, 책상 : 다리)
전체는 부분에 대한 책임을 진다. 바꿔 말하면 전체는 부분을 생성시키고 소멸시킨다.
“부분”은 어느 시점에 하나의 “전체”에 속한다.
Component는 집합체와는 별개로 독립적으로 존재 할 수 없다.(exclusive ownership )
전체의 다중성은 0 또는 1(0..1), 부분의 경우는 어느것이 와도 관계 없다(0..*)
상속과 Composition
상속과 컴포지션은 동전의 양면과 같이 유사하게 서로에게 관련이 있다.
상속은 마치 양파가 여러 껍질로 이루어진 것과 같이 계층화된 객체
컴포지션은 여러 재료(객체)가 한데 뭉쳐서 만들어진 죽
컴포지션은 개체들간의 'has a' 관계, 상속은 ‘is a’관계
상속과 컴포지션은 상호 배타적이지 않으며 개발자는 이 둘을 같이 사용한다.
다형성
•다형성(polymorphism)
–상속을 받은 것을 그대로 사용하지 않고 입맛에 맞게 바꾸어 줄 수 있도록 하는 것
–다형성을 위해 자바에서는 메소드 overriding 과 메소드 overloading을 제공 한다.
–상속계층 상에서 어떤 객체의 어느 메소드를 호출할 것인지를 결정하는 객체의 능력을 다형성 이라 한다.
–사인곡선을 그리는 함수가 있다고 할 때 사용자는 파라미터로 radian이나 degree값을 넣게 되지만 둘 다 처리할 수 있다. 이것은 sine(int degrees)나 sine(float Radians)와 같이 동일 이름의 함수가 다른 파라미터로 두 번 선언되었기 때문이다.
다형성(polymorphism)
Overloading : 동일한 함수의 이름 사용 가능, 같은 클래스 내에 같은 이름의 생성자나 메소드를 사용하는 행위,매개변수의 개수와 타입이 달라야 한다
Overriding : 상위 클래스에서 정의된 함수를 하위 클래스에서 재 정의, 기존 클래스의 메소드 구현 부분만 약간 변화시켜 새로운 클래스를 생성할 수 있다. 매개변수의 개수와 타입이 같아야 한다.
상위 클래스로부터 메소드를 상속받을 때, 서브클래스 내에 같은 이름의 메소드가 있는 경우에 Signature가 다르면 중복(overloading)이 되고 Signature가 같으면 재정의(overriding)가 된다.
Template : 타입을 인자로 하여 새로운 타입을 생성
캡슐화(encapsulation)
객체는 자신이 수행하는 모든 행동과 속성을 다른 객체와 외부 세계에는 보이지 않는다
객체 자신의 Operation을 수행하고 결과를 내놓지만 그 Operation의 동작 원리는 숨기는 것이다.
높은 모듈성과 정보은닉을 제공
추상클래스
추상클래스는 어떠한 클래스를 만들기 위해 미리 정의해 둔 클래스의 틀을 의미한다. 앞에서 작성한 Employee(직원)클래스와 직원의 하위 클래스를 예로 든다면 직원이라는 클래스는 프로그래머(Programmer), 디자이너(Designer), 프로그램팀장(ProgrammerChief)등을 만들기 위해 작성된 클래스라고 할 수 있다. 사실 직원이라는 클래스는 실제 회사의 프로그램을 개발한다고 했을 때 사용해서는 안되는 클래스라고 할 수 있다. 왜냐하면 A라는 회사에 직원 중 어느 부서에 해당되지 않고 자기 마음대로 회사를 출근하고 퇴근하는 직원은 존재하지 않을 것이기 때문이다. 하지만 Employee 라는 클래스가 존재하는 이상 일반 사용자에게 메뉴얼을 작성해 “Employee 클래스는 다른 특정직원 클래스를 만들기 위한 클래스입니다.”라고 하기 전에는 Employee의 본래의미를 모르고 Employee 의 객체를 생성하여 사용할 수 있다. 물론 이 것은 원래 개발을 한 개발자의 의도와는 상관이 없는 잘못된 사용이지만 이를 막을 수 없는 것이다. 즉 다음과 같은 소스 코딩을 막을 수 없다.
Employee s1 = new Employee("홍길동", “12345");
s1.gotoTheOffice();
만약 Employee 클래스는 사용하기 보다는 다른 클래스에 상속되여 새로운 직원 클래스를 만드는 것이 바람직하다는 의미를 소스 코드에 부여한다면 개발자의 Employee 클래스 개발 의도를 사용자가 쉽게 알 수 있게 될 것이다. 이 때 사용되는 키워드가 abstract 키워드이다. 이 키워드가 클래스에 붙으면 이 클래스는 추상클래스라는 의미이다.
앞서 작성한 Emplopyee 클래스에는 없지만 이를 상속받은 모든 클래스에서 정의하고 재정의하여 사용하고 있는 startJob 이라는 메소드를 Employee에서 추상메소드로 선언하여 정의할 수 있다
상속의 개념으로만 본다면 이러한 추상클래스는 굳이 만들 필요가 없다. 추상클래스가 아니더라도 위와 같은 상속과 메소드의 재정의는 얼마든지 가능하기 때문이다. 하지만 수퍼타입(super type)을 이용한 다형성(Polymorphism)의 측면에서 추상클래스(Abstract Class)는 유용하게 쓰일 수 있다.
A라는 직원이 회사에 입사했는데 처음에는 디자인팀에 있다가 얼마 후 프로그램개발팀로 소속을 옮기게 되었다. 그러다가 경력을 쌓아 프로그램개발팀장으로 까지 진급하게 되었다. 이렇게 한 사람의 직원은 시간에 따라 때로는 상황에 따라 여러가지 모습으로, 여러가지 업무를 담당하게 된다. 바로 이런 것을 가능하도록 객체를 설계하는 것이 바로 다형성의 구현이다. 즉 실생활의 회사 직원처럼 상황과 시간에 따라 여러가지 모습을 지니는 다형성을 구현할 수 있게 되는 것이다. 모든 직원의 하위클래스들을 수퍼 타입(상위클래스)로 형변환하면 가능하다.
클래스는 필드로 기본자료형, 클래스 등이 올 수 있지만 인터페이스는 int, double 등의 기본 자료형만이 필드로 사용될 수 있다. 또한 각 필드는 반드시 초기화가 되어야 한다. 초기화가 되어야 하는 이유는 인터페이스의 필드는 암시적으로 final과 static이 설정되어 있기 때문이다.
int maxSmall = 5 à static final int maxSmall = 5;
인터페이스는 메소드를 선언만 하고 구현하지는 않는다. 그리고 인터페이스의 모든 메소드는 접근지정이 기본적으로 public으로 설정된다. 그리고 모든 메소드는 추상메소드이다. 즉 아래의 void driveSmallCar();라는 선언은 암시적으로 설정되는 public과 abstract 키워드를 추가하면 다음과. 같이 선언되어 있는 것과 같다.
public abstract void driveSmallCar();
인터페이스
추상메소드로 이루어진 클래스라 할 수있다.
Interface와 구현(implementation)의 분리
다중상속의 일부 기능 지원(한가지 인터페이스로 여러 구현을 실행할 수 있다)
인터페이스의 모든 메소드는 자동적으로 public abstract이다
인터페이스의 모든 변수는 자동적으로 public static final이다.
객체의 Instance를 생성할 수 없음
메소드의 구현을 갖지 않으며, 몸체부분은 세미콜론으로 대체된다.
클래스가 인터페이스를 구현하게 되면 인터페이스 내에 정의된 상수는 상속된 것 처럼 직접 사용할 수 있다.
인터페이스와 추상 클래스
추상메소드를 가지고 있고 이를 상속받거나 구현하는 클래스는 이 추상 메소드를 재정의하고 구현해야 한다는 점, 그리고 다형성을 구현하는 방법이라는 점, 메소드들이 동적으로 바인딩 된다는 점들은 비슷하다.
차이점
- 인터페이스는 서로 연관성이 없는 클래스들에 의해 구현될 수 있고 따라서 수평적인 구현이 가능하지만 추상클래스의 경우 단일 상속 개념 하에 수직적인 구조로 상속을 해야만 한다.
- 인터페이스에서는 메소드를 선언만 할 수 있으며 구현할 수 없다. 그리고 이 구현은 인터페이스를 구현하도록 설정된 클래스에서 가능하다. 하지만 추상클래스의 경우에는 추상 클래스 내부에서 메소드의 선언과 구현이 모두 가능하며 또한 이를 상속 받은 클래스에서도 재정의가 가능하다.
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