Object-Oriented Programming Concept. ? from Java 1.2 Tutorial .

What is an Object?

‘ 객체지향 ’ 이라는 말이 함축하듯이 , 객체지향을 이해하려면 객체의 개념을 먼저 이해하는 것이 중요하다 . 우리 주위에는 실제의 객체들이 많다 . 예를 들어서 책상 , 개 , 텔레비전 , 자전거 등이다 .

이러한 실세계의 객체들은 두 가지의 특성이 있다 . 하나는 ‘ 상태 (Status)’ 이고 하나는 ‘ 행위 (behavior)’ 이다 . 예를 들어서 개는 ‘ 이름 ’, ‘ 색 ’, ‘ 품종 ’ 이라는 상태를 갖으며 , ‘ 짖어대다 ’, ‘ 꼬리치다 ’, ‘ 옷을 물어뜯다 ’ 등의 행동을 한다 . 자전거 역시 마찬가지로 ‘ 현재기어상태 ’, ‘ 현재페달 회전비 ’, ‘ 기어 수 ’ 등의 상태와 ‘ 정지하다 ’, ‘ 가속하다 ’, ‘ 감속하다 ’ ,’ 기어를 바꾸다 ’ 등의 행위를 갖는다 .

소프트웨어적으로 객체를 구현하는 것은 바로 이러한 실세계의 객체들이 갖는 상태와 행위를 모방하여 모델링 하는 것이다 . 소프트웨어 객체들은 이러한 상태 (status) 를 ‘ 변수 (variables)’ 로 표현하고 , 행위 (behavior) 를 ‘ 메쏘드 (methods)’ 로 표현하는 것이다 .

실세계의 객체는 따라서 소프트웨어적인 객체로 표현될 수 있다 . 실세계의 개나 자전거를 소프트웨어적인 객체로 표현할 수 있는 것이다 . 하지만 이러한 실제적인 것 이외에 추상적인 개념조차도 소프트웨어 객체로 표현할 수 있다 . 예를 들어 ‘ 이벤트 ’ 는 GUI 환경의 시스템에서 사용자의 키 조작이나 마우스 움직임을 나타내는 일반적인 객체이다 .

다음은 일반적인 소프트웨어 객체를 나타낸 것이다 .

소프트웨어 객체가 ‘ 알고 있는 것 (status)’ 과 ‘ 할 수 있는 것 (behavior)’ 에 대한 정보는 객체 내의 변수와 메소드로 표현된다 . 자전거를 모델로 한 소프트웨어 객체는 자전거의 현재 상태를 나타내는 변수 ( 스피드는 10Mile/hour 이고 , 페달 회전수는 90 round/minute 이며 현재 기어는 5 번째 ) 를 갖고 있다 . 이러한 변수와 메소드들은 일반적으로 ‘ 인스턴스 변수 ’ 와 ‘ 인스턴스 메소드 ’ 라고 한다 . 이것은 클래스의 변수와 메소드로부터 구분하기 위함이다 . (What is Classes? 에서 다루겠다 ).

다음은 자전거를 소프트웨어 객체로 표현한 것이다 .

소프트웨적으로 구현된 자전거는 마찬가지로 ‘ 브레이크 ’, ‘ 페달 회전수 변화 ’, ‘ 기어 변속 ’ 등과 같은 메소드를 갖는다 .

객체가 모르는 값이나 할 수 없는 행동들은 객체에서 제외된다 . 예를 들어 자전거는 보통 이름이 없을 것이며 , 짖거나 재롱을 떨지도 않을 것이다 . 그러므로 이러한 것들에 대한 ‘ 상태 ’ 나 ‘ 행위 ’ 에 대한 변수나 메소드는 포함하지 않는다 .

위의 다이어그램에서 보이듯이 객체의 변수는 객체의 중심에 있어 핵을 이룬다 . 메소드는 그것들을 둘러싸며 , 프로그램상에서 다른 객체로부터 그 객체의 핵을 숨긴다 . 이와 같이 메소드들이 변수를 보관하여 보호하도록 패키지화 하는 것을 ‘ 캡슐화 (encapsulation)’ 이라고 부른다 . 전형적으로 캡슐화는 다른 객체로부터 별로 중요하지 않은 ‘ 구현부 ’ 를 숨길 때 사용된다 . 예를 들자면 자전거의 기어를 변경하고자 할 경우 그 기어의 메커니즘이 어떻게 작동되는가를 알 필요는 없을 것이다 . 단지 어떤 레버를 움직여야 하는지만 알면 되는 것이다 . 비슷한 원리로 소프트웨어 프로그램에서 , 어떤 클래스가 어떻게 구현되었는지는 알 필요가 없다 . 단지 어떤 메소드를 사용해야 할지만 알면 된다 . 그러므로 자세한 구현부는 다른 프로그램에 영향을 주지 않고 어느 때고 바뀔 수 있다 .

객체의 이러한 개념적인 그림 ( 변수들로 이루어진 핵이 메소드들에 의해 보호되고 있는 ) 은 객체의 이상적인 표현이며 , 객체 지향 시스템 디자이너들이 추구하는 이상적인 모형이다 . 그러나 항상 그런 것은 아니다 . 종종 구현시나 효율성의 문제 때문에 객체는 그것의 변수나 메소드들을 노출하거나 숨길 수 있다 .

자바를 포함한 많은 언어들이 객체로 하여금 그것의 변수를 다른 객체에서 참조하거나 변경할 수 있도록 노출하는 것이 가능하도록 하고 있다 . 또한 , 객체는 다른 객체가 자신의 메소드를 참조하지 못하도록 숨길 수도 있다 . 객체는 다른 객체가 자신의 변수와 메소드에 접근하는 것을 완벽하게 통제할 수 있다 . 또한 실제로는 특별히 어떤 것을 다른 객체가 접근할 수 있는지 지정할 수 있다 . 자바에서 변수와 메소드 접근에 관한 내용은 Controlling Access to Members of a Class 에서 다룬다 .

캡슐화의 장점

• 모듈화 (Modularity) ? 객체의 소스코드는 다른 객체와 무관하게 작성되고 유지 보수 될 수 있다 . 또한 , 객체의 이동이 자유롭다 . 자전거를 다른데 두더라도 자전거는 여전히 잘 달릴 것이다 .
• 정보 은닉 (Information Hiding) ? 객체는 공개된 (Public) 인터페이스를 갖고 있으므로 다른 객체가 그 객체와 정보를 주고 받을 수 있다 . 하지만 그 객체는 그와 관련된 다른 객체에 영향을 주지 않고 어느 때고 변경 할 수 있는 개별적인 (Private) 정보와 메소드를 갖고 있다 . 자전거 기어를 바꿀 때 기어의 작동원리까지 이해할 필요는 없는 것이다 .

Object-Oriented Programming Concept. ? from Java 1.2 Tutorial .

What are messages?

홀로 떨어져 있는 객체는 일반적으로 쓸모가 없다 . 보통 그런 것은 보다 큰 프로그램이나 다른 객체들을 포함하고 있는 응용프로그램에서 하나의 요소 (Component) 로서 작용한다 . 이러한 객체들간의 상호작용을 통해서 프로그래머는 상위 개념의 명령 수행이나 복합적인 행위를 이루어내는 것이다 . 격납고에 걸려 있는 자전거는 단지 티타늄 차체와 고무로 이루어진 덩어리일 뿐이다 . 그것 자체로는 자전거는 어떠한 능력도 없다 . 자전거는 또 다른 객체 ( 운전자 ) 와 상호 작용 ( 페달링 ) 할 때 유용한 것이다 .

소프트웨어 객체는 서로 메시지를 주고 받으면서 상호 작용하고 정보를 주고 받는다 . A 라는 객체가 B 라는 객체에서 B 의 메소드 중 하나가 수행되기를 원한다면 A 객체는 B 객체에게 메시지를 보낼 것이다 .

종종 메시지를 전달 받는 객체는 정확히 무엇을 해야 하는지 알기 위해서 추가적인 정보가 필요할 수도 있다 . 예를 들어 자전거의 기어를 바꿀 때 어떤 기어로 바꿀지를 정해야 하는것처럼 말이다 . 이러한 정보는 ‘ 매개변수 (parameters)’ 라고 불리는 메시지로 전달된다 .

메시지의 세가지 요소 .

1. 메시지를 전달 받는 객체의 주소 ( 자전거 )
2. 수행할 메소드의 이름 ( 기어 변속 )
3. 메소드에 필요한 매개변수 ( 저속기어 )

메시지를 전달 받는 객체가 요청된 메소드를 수행하는 데에는 이 세가지 요소면 충분한 정보가 된다 . 다른 정보는 필요하지 않다 .

메시지의 이점들

• 객체의 행위는 메소드로서 표현된다 . 따라서 메시지 전달은 객체들간에 가능한 모든 상호 작용을 지원한다 . ( 변수에 직접 접근하는 것도 있다 .)
• 객체들은 서로 메시지를 주고 받기 위해서 같은 프로세스 ( 서비스 , 데몬 , 어플리케이션 등의 개념 ) 혹은 같은 머신에 있을 필요가 없다 .

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What are Classes?

실세계에서는 같은 종류의 객체가 많다 . 예를 들어 , 당신이 가지고 있는 자전거만 보더라도 그것은 전 세계에 있는 자전거들 중 하나일 뿐이다 . 객체지향 기술의 측면에서 본다면 당신의 자전거는 ‘ 자전거 ’ 라는 클래스 (class) 에서 파생된 하나의 ‘ 인스턴스 (instance )’ 이다 . 자전거는 일반적으로 몇 가지 상태 (status, 현재 기어 , 현재 회전속도 , 두개의 바퀴 등 ) 가 있고 , 행위 (behavior, 기어변속 , 감속 ) 가 있다 . 그러나 각각의 자전거들의 상태는 다른 자전거들과 독립적이며 다를 수도 있다 .

자전거를 만들 때 , 제조업체는 한 개의 청사진으로 다수의 자전거를 만드는데 이러한 것은 자전거의 일반적인 특성을 공유하게 함으로서 잇점을 준다 . 생산되는 각각의 자전거에 대해 청사진을 작성한다는 것은 비효율적인 일이다 .

객체 지향 소프트웨어에서는 , 사각형들 , 근무기록표 , 비디오클립 등과 같이 특성을 공유하는 같은 종류의 객체를 여러 개 갖는 것이 가능하다 . 자전거 제조업체와 같이 , 같은 종류의 객체가 비슷하다는 사실에 착안해서 이들 비슷한 객체들의 공통되는 청사진을 만들수 있다 . 객체를 위한 소프트웨어적인 청사진이 바로 클래스 (class) 이다 .

예를 들어 , 각각의 자전거 객체를 위해서 현재 기어 , 현재 페달 회전률 등을 나타낼 수 있는 인스턴스 변수 몇 개를 선언한 자전거 클래스를 만들 수 있다 . 또한 그 클래스는 탄 사람이 기어를 변화시키고 , 브레이크 , 페달 회전률을 변화 시킬 수 있는 인스턴스 메소드를 선언하고 구현부 (implements) 를 제공할 것이다 .

인스턴스 변수들의 값은 클래스 인스턴스 각각에 의해 제공된다 . 그러므로 자전거 클래스를 만든 뒤에는 클래스를 사용하기 전에 반드시 인스턴스를 만들어야 한다 . 어떤 클래스의 인스턴스를 만들었을 때 , 비로소 그 클래스 형식의 객체를 만들게 되고 , 시스템은 클래스에서 선언된 대로 인스턴스 변수들에 대해서 메모리를 할당하게 된다 . 그런 뒤에야 비로소 객체의 인스턴스 메소드를 실행하여 어떤 일을 하도록 할 수 있는 것이다 . 같은 클래스의 인스턴스들은 같은 인스턴스 메소드 구현부 (implementation) 를 공유하게 되는데 ( 메소드 구현부는 각각의 객체의 기초 (basis) 마다 복제되지는 않는다 .), 그것은 클래스 자체에 존재하는 것이다 .

인스턴스 변수와 메소드 이외에도 , 클래스에서는 또한 클래스 변수와 클래스 메소드를 선언 할 수 있다 . 클래스 변수와 메소드는 그 클래스의 인스턴스에서 접근 할 수 있고 , 클래스 자체에서 직접 접근할 수 있다 . ( 클래스 변수와 메소드를 사용하기 위해서는 인스턴스를 만들 필요는 없다 .) 클래스 메소드는 오로지 클래스 변수들만 사용 가능하다 ( 인스턴스 변수와 메소드는 사용 할 수 없다 .).

시스템은 모든 클래스 변수에 대해서 프로그램이 시작되는 처음에 클래스를 인식할 때 단 한 개의 복사본만을 만들어낸다 . ( 그 클래스의 모든 인스턴스들은 그것의 클래스 변수를 공유한다 .) 예를 들어 , 모든 자전거가 같은 수의 기어를 가졌다고 해보자 . 이 경우 기어 수에 대해 인스턴스 변수를 정의하는 것은 비 효율적이다 . ( 각각의 인스턴스는 그것에 대해 변수를 각각 복사하여 소유하고 있을 것이나 , 그 값은 모두 같다 .) 이와 같은 경우에 , 기어 수 값을 갖는 클래스 변수를 정의할 수 있다 . 모든 인스턴스는 이 변수를 공유한다 . 이 때 만약 한 객체가 그 값을 바꾸면 , 그 클래스 타입의 다른 모든 객체가 영향을 받는다 .

Instance and Class Members 에서 인스턴스 변수와 메소드 그리고 클래스 변수와 메소드에 관해 자세히 논할 것이다 .

객체 vs. 클래스

클래스의 이점

객체는 모듈화와 정보은닉의 이점을 제공한다 . 클래스는 재사용성의 이점을 제공한다 . 자전거 제조업체는 같은 청사진을 계속해서 자전거를 만드는데 재사용한다 . 소프트웨어 프로그래머는 같은 클래스를 사용하고 , 그래서 같은 코드를 , 여러 객체를 만드는데 재 사용할 수 있다 .

Object-Oriented Programming Concept. ? from Java 1.2 Tutorial .

What is Inheritance?

일반적으로 말해서 , 객체는 클래스에 의해 정의된다 . 해당 클래스를 알면 객체에 대해 많은 것을 알 수 있다 . 비록 아주 옛날 구식 자전거일지라도 그것이 자전거라는 것을 알면 , 두개의 바퀴를 갖고 , 핸들 바가 있으며 , 페달을 갖고 있다는 걸 알 수 있는 것이다 .

객체 지향 시스템은 더 나아가서 클래스들이 다른 클래스에 의해서 정의 될 수 있도록 하고 있다 . 예를 들어 , 산악 자전거 , 경주용 자전거 , 2 인승 자전거는 서로 다른 종류의 자전거이다 . 객체 지향 기술에서 , 산악 자전거 , 경주용 자전거 , 2 인승 자전거는 모두 자전거 클래스의 서브 클래스이다 . 같은 말로 , 자전거 클래스는 산악 자전거 , 경주용 자전거 , 2 인승 자전거의 수퍼 클래스이다 .

각각의 서브 클래스는 수퍼 클래스로부터 상태 ( 변수 정의 형태 ) 를 상속 받는다 (inerit). 산악 자전거 , 경주용 자전거 , 2 인승 자전거는 몇가지 같은 상태를 공유한다 . ( 페달 회전률 , 속도와 같은 것들 ). 또한 , 각각의 서브 클래스들은 메소드들도 상속 받는다 . 산악 자전거 , 경주용 자전거 , 2 인승 자전거는 몇가재 행위를 공유한다 .( 브레이킹 , 페달 스피드 변화 등 )

그러나 , 서브 클래스는 그것의 상태나 행위에 대해 수퍼 클래스로부터 어떤 제한을 받지는 않는다 . 이것은 무엇을 의미하는가 ? 서브 클래스들은 수퍼 클래스로부터 상속받은 것들에 변수나 메소드를 추가할 수 있다 . 세발 자전거는 두개의 의자와 두개의 핸들 바를 갖고 있다 . 어떤 산악 자전거는 좀더 많은 세트의 기어를 갖고 있다 .

서브 클래스는 또한 상속된 메소드를 무시 (override) 할 수 있고 그 메소드에게 전문화된 구현을 제공 할 있다 . 예를 들어 , 별도의 기어셋을 갖는 산악 자전거가 있다면 , ‘ 기어변속 ’ 메소드를 오버라이드 하여 자전거를 탄 사람이 그 새로운 기어들을 사용 할 수 있도록 하는 것이다 .

상속에 있어서 한 단계만 있는 것이 아니다 . 상속 트리모형 혹은 클래스 계층의 깊이는 필요한 만큼 늘려갈 수 있다 . 메소드와 변수들은 각 레벨들을 통해 계속 상속된다 . 일반적으로 클래스의 계층이 깊어갈수록 그것의 행위는 전문화 (specialized) 된다 .

상속의 잇점

• 서브 클래스는 수퍼 클래스에서 제공된 일반적인 요소를 기반으로 전문화된 행위를 제공한다 . 상속의 사용으로 , 프로그래머들은 수퍼 클래스의 코드를 여러 번 재사용 할 수 있다 .
• 프로그래머는 포괄적인 행위를 정의한 ‘ 추상 클래스 ’ 라고 불리는 수퍼 클래스를 구현할 수 있다 . 추상적인 수퍼 클래스들은 많은 행위를 정의하고 부분적으로 구현하지만 대부분은 정의되지 않고 구현되지 않는다 . 이것은 구체화된 서브 클래스들을 통해 세부 사항들이 완성된다 .