[객체지향 프로그래밍(OOP)], 재사용성과 객체 표현 기법

I. 재사용성과 객체 표현 기법, 객체지향의 개요

가. 객체지향 프로그래밍(OOP, Object-Oriented Programming)의 정의

- 실세계의 개체(Entity)를 속성(Attribute)과 메소드(Method)가 결합된 형태의 객체(Object)로 표현하는 개념으로 실세계의 문제 영역에 대한 표현을 소프트웨어 해결영역으로 매핑

- 구현대상을 하나의 객체로 보고, 그 객체를 객체와 객체들 간의 관계로 모델링하는 방법

나. 객체지향 프로그래밍의 등장배경

개발측면	- 소프트웨어 위기 해결을 위한 대안 - 생산성 저하에 따른 재사용성, 확장성 필요
사용측면	- 기능성, 단순성, 사용자편의성 요구 증대

다. 객체지향 프로그래밍의 특징

구분	설명
모형의 적합성	- 객체 중심의 모형은 인간의 사고방식과 유사
재사용성	- 개방성과 폐쇄성을 모두 갖춘 객체가 재사용 단위로 활용
Time-to-Market	- 클래스의 재사용과 확장성으로 빠른 개발 가능

 

II. 객체지향 프로그래밍의 구성도 및 구성요소

가. 객체지향 프로그래밍의 구성도

- Class 간의 Relation, Object 간 상호작용은 메시지를 통해 이루어짐

나. 객체지향의 구성요소

구성요소	설 명
클래스 (Class)	- 객체의 타입을 정의하는 템플릿 - 같은 부류(개념, 문제해결 등)에 속하는 속성(Attribute)과 행위(Method)를 정의 - 재사용 가능하며, 외부 클래스와 독립적으로 설계
객체 (Object)	- 클래스를 실제 사용하기 위해 생성한 인스턴스 (실제 메모리상에 할당) - 자신의 고유 속성(Attribute)를 갖고 있으며, 클래스에 정의된 행위(Method) 수행
속성 (Attribute)	- 클래스에 속한 객체들이 갖고 있는 데이터 값을 단위 별 정의 - 성질, 분류, 분류, 식별, 수량, 상태 등
메소드 (Method)	- 클래스로부터 생성된 객체를 사용하는 방법 - 메소드를 통해 객체의 속성을 조작
메시지 (Message)	- 객체 간 상호작용하기 위한 방법으로, 객체에 특정 행위를 요청하는 신호 - 객체명 / 메소드명 / 매개변수로 구성

다. 클래스, 객체, 인스턴스

항목	클래스	객 체	인스턴스
개념	객체를 만들기 위한 설계도	S/W 세계의 구현 대상	S/W 세계에서 구현된 구체적 실체
특징	연관된 변수 및 메소드 집합	- 인스턴스를 대표하는 포괄적 의미 - 클래스의 인스턴스라 부름	- 인스턴스는 객체에 포함 - 실체화된 인스턴스는 메모리에 할당

  

II. 객체지향의 특징(기법)의 개요

가. 객체지향 기법의 구성도

나. 객체지향 기법의 구성요소별 요약

 

III. 객체지향 프로그래밍의 특성 (캡추다정상)

특 성	설 명
캡슐화 (Encapsulation)	개 념	- 관련 있는 속성(Attribute)과 메소드(Method)를 하나로 묶어 객체로 구성 - 내부정보 은닉, 추상화 용이, 유지보수 용이 - 객체 독립성 보장, 사용성 및 재사용성 증가 등
	개념도
추상화 (Abstraction)	개 념	- 복잡한 현실세계를 객체 중심의 안정된 모델로 표현 - 하위 클래스로부터 공통의 성질을 추출해 상위 클래스로 구성 - 기능 추상화(메소드), 데이터 추상화(속성), 제어 추상화(연산)
	개념도
다형성 (Polymorphism)	개 념	- 동일한 이름의 메소드(Method)를 여러 형태의 다른 동작방식으로 재정의 가능 - 오버로딩(Overloading) : 매개변수의 수/타입을 달리하여 동작방식 재정의 - 오버라이딩(Overriding) : 상위 클래스의 메소드를 상속받아 동작방식 재정의
	개념도
정보은닉 (Information Hiding)	개 념	- 캡슐화된 정보를 외부로부터 은닉 - 객체의 메소드(Method)를 통해서만 정보에 대한 접근 가능
	개념도
상 속 (Inheritance)	개 념	- 클래스 간 관계를 계층화 - 상위 클래스의 속성과 메소드를 하위 클래스가 상속받아 사용 - 상위 클래스는 추상적(일반화), 하위 클래스는 구체적(특수화)
	개념도

 

IV. 객체지향 설계의 특징 상세설명

가. 캡슐화(Encapsulation)

구분	내용
개념	- 관련 있는 속성(Attribute)과 메소드(Method)를 하나로 묶어서 객체로 구성하여 처리하는 객체지향의 특성 - 사용자에게는 객체의 기능과 사용법만 제공하고 내부처리과정은 은닉
개념도
역할	- 객체의 내부 구조와 실체의 분리 객체간 인터페이스를 이용, 종속성 최소화   -> 객체 내 구조변화로 인한 영향 최소화, 객체간 독립성보장, 유지보수 용이 - 데이터보호, 추상화 용이, 사용성 증가, 변경용이, 재사용성 증가 - 정보은닉으로 내부자료 일관성 유지
구현	- 클래스를 선언하고, 그 클래스를 구성하는 객체에 대해서,   “public” 선언 시 외부에서 사용 가능, “private” 선언 시 외부에서 접근 불가
예제 코드

 

나. 추상화(Abstraction)

구분	내용
개념	- 현실세계의 사실(물체 등)을 객체로 공통적인 속성과 기능을 묶어 이름을 부여하는 기법 - 공통 성질을 추출하여 슈퍼클래스로 설정 - 몇 가지 공통 속성을 가지지만 서로 다른 속성도 가지는 객체를 집단화하는 과정
개념도
역할	- 상호작용 최소화 (독립성), 범용성 모듈 설계(재사용성)
구현	- 복잡한 것을 단순화/간결화, 공통 데이터/기능 도출 - 클래스를 이용 데이터와 프로세스를 함께 추상화 - 명사에 데이터 추상화(type부여) - 동사에 기능의 추상화(method부여)
유형
예제 코드	abstract class GraphicObject {          //Super Class int x, y; void moveTo(int newX, int newY) { … } abstract void draw(); } class Circle extends GraphicObject {   void draw() { … } } class Rectangle extends GraphicObject { void draw() { … } } -공통성질(draw)을 추출하여 추상화

 

다. 다형성(Polymorphism)

- 동일한 이름의 메소드(Method)를 여러 형태의 다른 동작방식으로 재정의 가능

→ 현재 코드를 변경하지 않고 새로운 기능 추가 용이

- 2가지 유형

 1) 오버로딩(Overloading) : 매개변수의 수/타입을 달리하여 동작방식 재정의

 2) 오버라이딩(Overriding) : 상위 클래스의 메소드를 상속받아 동작방식 재정의

구분	Overloading	Overriding
개념	- 메소드 중복 정의 (수평적) - 하나의 클래스 내에서 비슷한 일을 하는 메소드를 같은 이름의 메소드로 여러 개 정의하여 사용하는 기법 . 인자의 타입 및 개수가 다른 경우	- 메소드 재정의 (수직적) - 상속관계에 있는 두 클래스 중 하위클래스에서 상위클래스의 메소드를 재정의하여 사용하는 기법
개념도
목적	Improved Usability	Redefine / Change
특징	- 인자 타입, 개수가 다르므로, 메소드 호출은 컴파일 타임에 결정됨. (Static or compile-time polymorphism)	- 메서드 호출은 런타임 시에 결정됨  (Dynamic polymorphism)
예제 코드

- Java에서는 가상(virtual)을 따로 선언하지 않아도 되나 C++에서는 다형성을 구현하기 위해서는 상위 클래스에 멤버 메소드를 가상(virtual)으로 선언해야 함.

 

라. 정보은닉(Information Hiding)

구분	내용
개념	- 캡슐화 방법으로 class 내부 정보를 은닉하고, 접근 제한의 단계를 두어 보안적인 구현 가능 캡슐화된 정보를 외부로부터 은닉, 객체의 메소드(Method)를 통해서만 정보에 대한 접근 가능 - 클래스 내부에서 사용되는 변수(필드) 들을 private 이나 protected 등으로 선언해 줌으로, 자기 클래스, 혹은 자식 클래스 외에는 직접적으로 제어를 불가능하게 해주는 성질 - 복잡하거나 변경가능 한 부분을 캡슐 내부에 감추고 외부에는 추상화되고 변경가능성이 낮은 인터페이스만을 제공하는 객체지향의 원리
개념도
역할	- 내부 자료구조 변경용이, 독립성 및 확장성 증가 - 제어접근자 사용 이유  1) 복잡성 제거 : 외부에는 불필요한, 내붝으로만 사용되는 부분을 감춰서 복잡성 제거  2) Data 보호 : 외부로부터 데이터를 보호하기 위함
제어 접근자
예제 코드

 

마. 상속(Inheritance)

구분	내용
개념	- 미리 만들어 둔 클래스를 다시 이용하는 방법 (클래스에서만 통용되는 개념)  . 클래스 간 관계를 계층화 : 부모와 자식 클래스 간의 관계가 수퍼클래스와 서브클래스로 유지  . 상위 클래스의 속성과 메소드를 하위 클래스가 상속받아 사용  . 상위 클래스는 추상적(일반화), 하위 클래스는 구체적(특수화) 성질을 가짐
개념도
역할	클래스 체계화, 기존 클래스로부터 확장 용이, 유지보수용이, 재사용성 증대, 추상화 가능
특징	- 하위클래스가 상위클래스를 상속받았을 때, 하위 클래스는 상위 클래스의 모든 권한 소유 - 상속을 받는 순간 현재의 클래스는 곧 상위 클래스에서 출발
종류	단일	부모와 자식 클래스 간의 관계가 슈퍼클래스와 서브클래스로 유지
	다중	하나의 클래스가 두개 이상의 클래스로부터 상속받음
	반복	같은 조부모 클래스로부터 상속받은 두 부모 클래스로부터 상속받는 것
예제 코드	class Animal{ public void move(){… } } class Dog extends Animal{ public void bark(){… } } - Dog는 Animal을 상속받았기 때문에 move 와 bark 메소드 호출 가능  - C++에서는 콜론(:)을 상속의 키워드로 사용하며, 자바에서는 extends라는 키워드를 사용

 

  ※ 추상클래스와 인터페이스 비교

항목	추상클래스	인터페이스
공통점	- 객체생성 불가, 선언부만 있는 메소드는 이를 상속하는 하위 클래스에서 반드시 구현 필수
차이점	- 일반 클래스에 추상메소드가 추가된 형태	- 모든 메소드가 추상 메소드
	- 속성을 가질 수 있음	- 일부 속성(상속)만 가질 수 있음
	- 단일상속 가능	- 다중구현 가능

 

IIV. 객체지향 프로그래밍의 설계원칙

구분	설명
단일 책임의 원칙 (SRP)	- Single Responsibility Principle - 하나의 객체는 하나의 책임만을 수행하는데 집중 - 높은 응집도(High Cohesion), 느슨한 결합도(Loose Coupling)
개방 폐쇄의 원칙 (OCP)	- Open-Closed Principle - 확장에 열림(Open) : 객체의 수직관계(Is-a)에서는 열림 - 변경에 닫힘(Closed) : 객체의 수평관계(Has-a)에서는 유연
리스코프 치환의 원칙 (LSP)	- Liskov Substitution Principle - 상위 클래스 타입이 사용되는 곳에 하위 클래스 타입으로 대체 가능 - 메소드의 매개변수를 추상 클래스 또는 인터페이스로 사용
인터페이스 분리의 원칙 (ISP)	- Interface Segregation Principle - 하나의 일반적인 인터페이스 보다, 여러 개의 구체적인 인터페이스가 좋음 - 외부에서 꼭 필요한 메소드들만 이용할 수 있는 환경 마련
의존관계 역전의 원칙 (DIP)	- Dependency Inversion Principle - 파생 클래스 대신 추상 클래스에 대한 의존관계를 생성 - 파생 클래스 또는 추상 클래스는 오직 추상 클래스만 참조

 

[참고] 오버라이딩과 오버로딩 비교

구분	오버라이딩(Overriding)	오버로딩(Overloading)
메소드 이름	같아야 함	같아야 함
파라미터 개수 자료형	같아야 함	달라야 함
		같을 경우 자료형이 달라야 함
리턴 타입	같아야 함	상관없음
기타	상위 클래스에 메소드 존재	상위 클래스에 같은 이름의 메소드가 없어야 함

 

[참고] 재사용성 향상을 위한 객체지향 프로그래밍 기법

요약	내용
Refactoring 사용	코드의 가독성 및 올바른 객체지향 설계 원칙을 위한 코드수정 기법 관계 구현, 클래스 및 메소드 재사용성 향상, 구현의존도를 낮추어 상속 재검토
Design pattern 사용	상속은 수직적 재사용 가능, 상황적으로 다른 접근방식 필요 동일한 비즈니스로직 등은 Design pattern 을 사용하여 재사용성 향상
CBD, Product Line, SOA 사용	Component 사용 및 Product Line 을 이용한 Core asset 의 재사용 고려 재사용 단위를 service Level 까지 고려한 architecture 측면에서 접근