12-1. 좋은 객체 지향 프로그래밍이란?
1) 객체 지향 특징
- 추상화
- 캡슐화
- 상속
- 다형성
2) 객체 지향 프로그래밍
- 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나
- 여러개의 독립된 단위 '객체'들의 모임으로 파악하고자 하는것
- 각각의 객체는 메세지를 주고받고, 데이터를 처리한다 (협력)
- 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기에
- 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용
3) 유연하고, 변경이 용이
- 레고 블럭 조립 하듯
- 키보드, 마우스 갈아 끼우듯
- 컴포넌트를 쉽고 유연하게 변경하면서 개발할 수 있는 방법
- 이를 가능하게 만드는 => 다형성 (Polymorphism)
4) 다형성 (Polymorphism)
(다형성을 실세계 비유)
- 실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭 안함
- 그래도 실세계의 비유로 이해하기에 좋음
- 역할과 구현으로 세상을 구분
5) 다형성의 실세계 비유 예시
ex) 운전자&자동차
운전자 역할 - 자동차 역할 - 자동차 구현(K3, 아반떼, 테슬라 모델3, ...)
- 차를 바꾼다고 해서 운전면허를 다시 취득해야하는 것은 아니다.
- 바로 운전가능하다. => 자동차 역할이 있기 때문 (엑셀, 브레이크 등)
- 왜 자동차 역할이 있는가? => 운전자라는 역할을 위해서
ex) 공연 무대
로미오와 줄리엣 공연
- 배우 교체가 가능
- 로미오 배우가 변경되어도 로미오 역할만 알면 줄리엣을 연기할 수 있다.
- 배역(역할) - 배우(구현)
ex) 키보드, 마우스, 세상의 표준 인터페이스들
ex) 정렬 알고리즘
ex) 할인 정책 로직
6) 역할과 구현을 분리
- 역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해져 변경도 편리해진다.
- 장점
- 클라이언트는
- 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.
- 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.
- 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.
- 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.
- 클라이언트는
자바 언어에서 보면,
- 자바 언어의 다형성을 활용
- 역할 = 인터페이스(중요)
- 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
- 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
- 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고,
- 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기
7) 객체의 협력이라는 관계부터 생각
- 혼자 있는 객체는 없다.
- 요청: 클라이언트 , 응답: 서버
- 수 많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계
서버가 다른 객체를 호출 할 때, 서버인 동시에 클라이언트가 될 수 있다.
8) 자바 언어의 다형성
- 오버라이딩은 자바 기본 문법
- 오버라이딩 된 메서드가 실행 (우선권을 가진다)
- 다형성으로 인터페이스를 구현한 객체를
실행 시점에 유연하게 변경 가능 - 클래스 상속 관계도 다형성, 오버라이딩 적용 가능
9) 다형성의 본질
- 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경 가능
- 다형성을 본질 이해하려면, '협력'이라는 객체 사이의 관계에서 시작
- 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경
10) 정리 - 역할과 구현을 분리
- 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져옴
- 유연하고, 변경이 용이
- 확장 가능한 설계 (구현체를 계속 만들 수 있다)
- 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
- 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요
11) 한계 - 역할과 구현을 분리
- 역할(인터페이스) 자체가 변하면, 클라이언트, 서버 모두 큰 변경이 발생
- ex)
- 자동차를 비행기로 변경해야 한다면?
- 대본 자체가 변경된다면?
- USB 인터페이스가 변경된다면?
- 인터페이스를 안정적으로 설계하는 것이 중요
다형성이 가장 중요
디자인 패턴 대부분은 다형성을 활용
스프링의 핵심인 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)도 다형성을 활용
다형성을 잘 활용하면 레고 블럭 조립하듯, 구현을 편리하게 변경 가능
12-2. 다형성 - 역할과 구현 예제1
간단한 운전자와 자동차의 관계를 개발 (다형성 사용x, 역할과 구현 분리x)
poly.car0.K3Car.java (다형성 x)
package poly.car0;
public class K3Car {
public void startEngine() {
System.out.println("K3Car.startEngine");
}
public void offEngine() {
System.out.println("K3Car.offEngine");
}
public void pressAccelerator() {
System.out.println("K3Car.pressAccelerator");
}
}
poly.car0.Driver.java
package poly.car0;
public class Driver {
// 운전자가 K3Car를 알고 있다.
// 객체 생성하면 참조형 k3Car는 null을 초기값으로 가진다.
// => 운전자를 생성해도 자동차를 가지고 있지 않다는 뜻
private K3Car k3Car;
// 외부에서 K3Car를 넣어줄 수 있다. 밖에서 세팅
public void setK3Car(K3Car k3Car) {
this.k3Car = k3Car;
}
public void drive() {
System.out.println("자동차를 운전합니다.");
k3Car.startEngine();
k3Car.pressAccelerator();
k3Car.offEngine();
}
}poly.car0.CarMain0.java
package poly.car0;
public class CarMain0 {
public static void main(String[] args) {
Driver driver = new Driver();
K3Car k3Car = new K3Car();
driver.setK3Car(k3Car); // 운전자가 K3Car를 가진다.
driver.drive();
}
}
12-3. 다형성 - 역할과 구현 예제2
새로운 Model3차량을 추가했을 때
드라이버는 K3, Model3을 운전할 수 있어야 한다.
둘을 동시에 운전하는건 아니다.
poly.car0.Model3Car.java (new)
package poly.car0;
public class Model3Car {
public void startEngine() {
System.out.println("Model3Car.startEngine");
}
public void offEngine() {
System.out.println("Model3Car.offEngine");
}
public void pressAccelerator() {
System.out.println("Model3Car.pressAccelerator");
}
}poly.car0.Driver.java (변경)
package poly.car0;
public class Driver {
...
// 추가
private Model3Car model3Car;
...
// 추가
public void setModel3Car(Model3Car model3Car) {
this.model3Car = model3Car;
}
// 변경
public void drive() {
System.out.println("자동차를 운전합니다.");
if (k3Car != null) {
k3Car.startEngine();
k3Car.pressAccelerator();
k3Car.offEngine();
} else if (model3Car != null) {
model3Car.startEngine();
model3Car.pressAccelerator();
model3Car.offEngine();
}
}
}poly.car0.CarMain0.java (변경)
package poly.car0;
public class CarMain0 {
public static void main(String[] args) {
Driver driver = new Driver();
...
// 추가
Model3Car model3Car = new Model3Car();
driver.setK3Car(null); // 참조를 제거
driver.setModel3Car(model3Car);
driver.drive();
}
}- K3를 운전하던 운전자가 Model3로 차량을 변경해서 운전하는 코드
- 운전해야할 차량이 늘어나면 Driver 코드를 많이 변경해야 함
12-4. 다형성 - 역할과 구현 예제3
다형성을 활용해 역할과 구현을 분리하고, 클라이언트 코드의 변경 없이 구현 객체를 변경
- Driver(클라이언트): 운전자는 자동차(Car)의 역할에만 의존, 구현인 자동차(K3, Model3)에 의존하지 않음
- Driver 클래스는 Car car 멤버변수를 가진다.
=> Car 인터페이스를 참조
=> Car 인터페이스에만 의존 - 여기서 '의존'은 클래스 의존 관계를 의미 (클래스 상에서 어떤 클래스를 알고 있는가)
- Driver 클래스는 Car car 멤버변수를 가진다.
- Car(인터페이스): 자동차 역할의 인터페이스. K3Car, Model3Car 클래스가 인터페이스를 구현
poly.car1.Car.java (인터페이스)
package poly.car1;
public interface Car {
void startEngine();
void offEngine();
void pressAccelerator();
}
poly.car1.K3Car.java
package poly.car1;
public class K3Car implements Car { // 인터페이스를 구현
@Override
public void startEngine() {
System.out.println("K3Car.startEngine");
}
@Override
public void offEngine() {
System.out.println("K3Car.offEngine");
}
@Override
public void pressAccelerator() {
System.out.println("K3Car.pressAccelerator");
}
}
poly.car1.Model3Car.java
package poly.car1;
public class Model3Car implements Car { // 인터페이스를 구현
@Override
public void startEngine() {
System.out.println("Model3Car.startEngine");
}
@Override
public void offEngine() {
System.out.println("Model3Car.offEngine");
}
@Override
public void pressAccelerator() {
System.out.println("Model3Car.pressAccelerator");
}
}
poly.car1.Driver.java
package poly.car1;
public class Driver {
private Car car; // 자동차의 역할만 안다
public void setCar(Car car) {
System.out.println("자동차를 설정합니다: " + car);
this.car = car;
}
public void drive() {
System.out.println("자동차를 운전합니다.");
car.startEngine();
car.pressAccelerator();
car.offEngine();
}
}- 멤버 변수로 Car car를 가짐
- setCar(Car car) : 멤버 변수에 자동차를 설정
외부에서 누군가 이 메서드를 호출해야지 Driver은 새로운 자동차를 참조하거나 변경 가능 - drive() : Car 인터페이스가 제공하는 기능들을 통해 자동차를 운전
poly.car1.CarMain1.java
package poly.car1;
public class CarMain1 {
public static void main(String[] args) {
Driver driver = new Driver();
// 차량 선택(K3)
K3Car k3Car = new K3Car();
driver.setCar(k3Car);
driver.drive();
// 차량 변경(k3 -> model3)
Model3Car model3Car = new Model3Car();
driver.setCar(model3Car);
driver.drive();
}
}
12-5. OCP(Open-Closed Principle) 원칙
'좋은' 객체 지향 설계 원칙 중 하나 => OCP
- Open for extension: 새로운 기능의 추가나 변경이 생겼을 때, 기존 코드는 확장할 수 있어야 한다.
- Closed for modification: 기존 코드는 수정되지 않아야 한다.
- 확장은 열려있고, 변경은 닫혀있다는 뜻
- 기존 코드 수정 없이 새로운 기능을 추가할 수 있다.
새로운 차량의 추가
Car인터페이스를 구현한 새로운 차량(NewCar) 객체가 추가되었을 때,
Driver의 코드는 전혀 변경하지 않는다.
public class NewCar implements CarCar 인터페이스를 구현한 클래스 객체
// 차량 변경(model3 -> newCar)
NewCar newCar = new NewCar();
driver.setCar(newCar);
driver.drive();main() 에 추가된 코드
- Driver의 코드는 변경 없음
확장에 열려있다는 의미
- Car 인터페이스를 사용해서 새로운 차량을 자유롭게 추가
= 인터페이스를 구현해서 기능을 추가 - Car 인터페이스를 사용하는 클라이언트 코드인 Driver도 Car 인터페이스를 통해 추가된 차량을 자유롭게 호출
=> 이것이 확장에 열려있다는 의미
코드 수정은 닫혀 있다는 의미
- 새로운 차를 추가하게 되면 기능이 추가되기 때문에 기존 코드의 수정은 불가피하다.
- 당연히 어딘가의 코드는 수정해야 한다.
- 변하지 않는 부분
- 새로운 차량을 추가할 때 영향을 받는 중요한 클라이언트는 Car의 기능을 사용하는 Driver
- 핵심은 Car 인터페이스를 사용하는 클라이언트인 Driver의 코드를 수정하지 않아도 된다는 뜻
- 변하는 부분
- main()과 같이 새로운 차를 생성하고 Driver에게 필요한 차를 전달해 주는 역할은 당연히 코드 수정 발생
- main()은 전체 프로그램을 설정하고 조율하는 역할
- 이런 부분은 OCP를 지켜도 변경이 필요
전략 패턴(Strategy Pattern)
디자인 패턴에서 가장 중요한 패턴
전략 패턴은 알고리즘을 클라이언트 코드의 변경 없이 쉽게 교체
위에서 설명한 코드가 바로 전략 패턴을 사용한 코드
Car 인터페이스 => 전략을 정의하는 인터페이스
각각의 차량이 전략의 구체적인 구현
전략을 클라이언트 코드(Driver)의 변경 없이 손쉽게 교체 가능
12-6. 문제와 풀이
Sender.java (interface)
package poly.ex.sender;
public interface Sender {
void sendMessage(String message);
}EmailSender.java
package poly.ex.sender;
public class EmailSender implements Sender {
@Override
public void sendMessage(String message) {
System.out.println("메일을 발송합니다: " + message);
}
}SmsSender.java
package poly.ex.sender;
public class SmsSender implements Sender {
@Override
public void sendMessage(String message) {
System.out.println("SMS를 발송합니다: " + message);
}
}
FaceBookSender.java
package poly.ex.sender;
public class FaceBookSender implements Sender {
@Override
public void sendMessage(String message) {
System.out.println("페이스북에 발송합니다: " + message);
}
}
※ 리팩토링 이후 결제 수단이 추가될 때,
Pay를 사용하는 클라이언트인 PayService 코드 변경이 없도록 한다. (최소화)
// 강사님 풀이
0. Pay 인터페이스로 결제수단 객체 정리
1. 결제수단 선택과 결제 수행 코드 분리
2. 결제수단 선택 코드 메서드로 정리 => findPay()
3. 위 메서드를 결제수단을 보관하고 관리하는 객체로 변경 => PayStore
4. null check 없애기(null object pattern) => DefaultPay
Pay.java (interface)
package poly.ex.Pay1;
public interface Pay {
boolean pay(int amount);
}implements Pay
public class KakaoPay implements Paypublic class NaverPay implements PayPayService.java (변하지 않는 코드로 수정)
package poly.ex.Pay1;
public class PayService {
// 변하지 않는 부분
public void processPay(String option, int amount) {
// boolean result = false;
System.out.println("결제를 시작합니다: option=" + option + ", amount=" + amount);
// 1. 결제수단 선택과 결제 수행 코드 분리
// 2. 결제수단 선택 => 메서드로 정리
/* if (option.equals("kakao")) {
pay = new KakaoPay();
} else if (option.equals("naver")) {
pay = new NaverPay();
} else {
pay = null;
System.out.println("결제 수단이 없습니다");
} */
Pay pay = PayStore.findPay(option);
// 결제 수행
// 4. null check 없애기 => null object pattern
/* if (pay != null) {
result = pay.pay(amount);
} */
boolean result = pay.pay(amount);
if (result) {
System.out.println("결제가 성공했습니다.");
} else {
System.out.println("결제가 실패했습니다.");
}
}
// 결제수단이 추가될 때마다 아래 메서드 코드를 수정해야 하기에
// 3. 결제수단을 보관하고 관리하는 객체 생성 => PayStore
/* public Pay findPay(String option) {
if (option.equals("kakao")) {
return new KakaoPay();
} else if (option.equals("naver")) {
return new NaverPay();
} else {
System.out.println("결제 수단이 없습니다");
return null;
}
} */
}PayStore.java (결제 수단 보관&관리 객체, 추상클래스로 객체 생성x)
package poly.ex.Pay1;
public abstract class PayStore { // abstract => 인스턴스 생성x
// 결제수단 추가시 변하는 부분
public static Pay findPay(String option) {
if (option.equals("kakao")) {
return new KakaoPay();
} else if (option.equals("naver")) {
return new NaverPay();
} else {
// 4. null check 없애기 => DefaultPay
/* System.out.println("결제 수단이 없습니다");
return null; */
return new DefaultPay();
}
}
}
DefaultPay.java (null check 없애는 객체)
package poly.ex.Pay1;
public class DefaultPay implements Pay {
@Override
public boolean pay(int amount) {
System.out.println("결제 수단이 없습니다.");
return false;
}
}
PayMain2.java
package poly.ex.Pay1;
import java.util.Scanner;
public class PayMain2 {
public static void main(String[] args) {
PayService payService = new PayService();
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.print("결제 수단을 입력하세요: ");
String option = scanner.nextLine();
if (option.equals("exit")) {
System.out.println("프로그램을 종료합니다.");
return;
}
System.out.print("결제 금액을 입력하세요: ");
int amount = scanner.nextInt();
scanner.nextLine();
payService.processPay(option, amount);
}
}
}
