[객체지향의 사실과 오해] 04 역할, 책임, 협력

✏️, 💡,❓ 해당 이모지는 저의 생각임을 나타냅니다.

 

'최후 통첩 게임'이 있다. 제안자는 금액을 몇으로 나누어 가질지 제안하고, 응답자는 거부 또는 수용할 수 있다. 거부한다면 한 푼도 가질 수 없다. 협상의 여지가 없으며 한 번의 선택으로 게임이 종료된다.

전통적인 경제학은 인간은 이기적인 동시에 합리적인 존재라고 가정한다. 인간이 합리적이라면 응답자는 아무리 적은 제안이더라도  받아드릴 것이다. 그러나 20% 이하의 금액을 제안받은 경우 대부분의 응답자들이 제안을 거부했다.

 

'가지려면 받고 아니면 말라' 식의 인색한 최후 통첩에 대해 인간은 감정적으로 대응한다. 자존심을 지키기 위해 불공정한 제안을 단호히 거절한다. 

 

1) 인간은 이기적이고 합리적인 존재다. 2) 그러나 타인과 관계를 맺는 과정속에서 인간은 본연의 특성을 배재하고 자신의 이익을 최소화하는 불합리한 선택을 하게 된다.

결론적으로 인간의 본질이 아니라 상황이 인간의 행동을 결정한다. 개인이 처해있는 정황 또는 문맥(=타인과의 협력)이 인간의 행동 방식을 결정한다는 것이다.

 

객체의 세계에서도 협력이라는 문맥이 객체의 행동 방식을 결정한다. 객체지향 입문자들의 큰 실수는 협력이라는 문맥을 고려하지 않고 객체가 가져야할 상태와 행동부터 고민하기 시작한다는 것이다.

객체지향 설계의 품질을 결정하는 것은 개별 객체의 품질이 아니라 여러 객체들이 모여 이뤄내는 협력의 품질이다. 훌륭한 설계자는 협력에 초점을 맞춰 애플리케이션을 설계한다.

✏️ 협력 -> 행동 -> 상태

 

훌륭한 객체지향 설계란 겉모습은 아름답지만 협력자를 무시하는 객체를 창조하는 것이 아니라 적극적으로 상호작용하는 협력적인 객체를 창조하는 것이다. 비록 그 객체를 따로 떼어놓고 봤을 때는 겉모습이 비합리적이더라도 말이다.

 

개별적인 객체의 행동이나 상태가 아니라 협력에 집중하라. 이것이 이번장의 주제다.

(이번 장에서 협력이 어떤 식으로 외양과 특성을 결정하는지 설명하겠다.)

 

협력

협력은 한 사람이 다른 사람에게 도움을 요청할 때 시작된다. 협력은 다수의 연쇄적인 요청과 응답의 흐름으로 구성된다.

 

- 누군가 판사에게 재판을 요청한다.

- 판사가 검사에게 증인을 부를 것을 요청한다.

- 검사는 증인에게 입장할 것을 요청한다.

- 증인은 증인석에 입장함으로써 요청에 응답한다.

- 증인의 입장은 판사가 검사에게 했던 요청의 응답이기도 하다.

누군가 판사에게 재판을 해달라는 요청을 보냈다는 것은 판사가 재판을 수행할 의무가 있으며, 재판에 필요한 지식을 가지고 있음을 의미한다. 누군가 특정한 요청을 받아들일 수 있는 이유는 그 요청에 대해 응답하는 데 필요한 지식과 행동 방식을 가지고 있기 때문이다. 그리고 요청과 응답은 협력에 참여하는 객체가 수행할 책임을 정의한다.

 

책임

객체지향 세계에서는 어떤 객체가 어떤 요청에 대해 답해줄 수 있거나, 의무가 있는 경우 해당 객체가 책임을 가진다고 말한다. 어떤 대상에 대한 요청은 그 대상이 요청을 처리할 책임이 있음을 암시한다.

 

'객체지향 개발에서 가장 중요한 능력은 책임을 능숙하게 소프트웨어 객체에 할당하는 것' (크레이그 라만)

책임을 어떻게 구현할 것인가 하는 문제는 객체와 책임이 자리를 잡은 후에 고려해도 늦지 않다.

 

책임 = 객체에 의해 정의되는 응집도 있는 행위의 집합

        = 객체가 알아야하는 정보 + 객체가 수행할 수 있는 행위에 대해 개략적으로 서술한 문장

즉, 객체의 책임은 객체가 무엇을 알고 있는가와 무엇을 할 수 있는가로 구성된다.

책임을 이야기 할 때는 일반적으로 외부에서 접근 가능한 공용 서비스 관점에서 이야기 한다. 즉 책임은 객체의 외부에 제공해 줄 수 있는 정보(아는 것)와 외부에 제공해 줄 수 있는 서비스(하는 것)의 목록이다.

객체지향 설계의 예술은 적절한 객체에게 적절한 책임을 할당하는 데 있다. 책임이 불분명한 객체들은 애플리케이션의 미래 역시 불분명하게 만든다. 따라서 책임은 객체의 공용 인터페이스(public interface)를 구성한다.

 

객체가 다른 객체에게 주어진 책임을 수행하도록 요청 보내는 것을 메시지 전송이라고 한다. 따라서 두 객체 간의 협력은 메시지를 통해 이루어진다. 메시지는 협력을 위한 객체가 다른 객체로 접근할 수 있는 유일한 방법이다. (송신자와 수신자가 있다.)

책임이 협력에서 수신하는 쪽이 객체 관점에서 무엇을 할 수 있는지를 나열하는 것이라면 메시지는 협력에 참여하는 두 객체 사이의 관계를 강조한 것이다.

 

한 가지 주의할 점은 책임과 메시지의 수준이 같지 않다는 것이다. 책임은 객체가 협력에 참여하기 위해 해야하는 행위를 상위 수준에서 개략적으로 서술한 것이다. 이를 메시지로 변환할 때는 하나의 책임이 여러 메시지로 분할되는 것이 일반적이다.

💡 책임 equals 메서드(행동)이 아니라는 사실이다. 책임은 여러개의 행동(메시지)로 분할될 수 있다.

 

설계의 초반에는 어떤 객체가 어떤 책임을 가지고 어떤 방식으로 협력해야하는지에 대해 아는 것만으로 충분하다. 구현 방법에 대한 고민은 미뤄라. 재판이라는 협력에 참여하기 위해 판사와 증인이 상호 협력해야 하고, 이를 위해 '증언하라'는 메시지를 송수신 한다는 것을 결정하는 것이 더 중요하다. 

❓ 어떤 클래스가 필요하고 어떤 메서지를 포함해야 하는지를 결정하는 것은 책임과 메시지에 대한 윤곽을 잡은 후에 시작해도 늦지 않다,라고 이야기한다. 메시지와 메서드를 동일시하게 되는데, 내가 생각하고 있는 게 정확히 맞는지 모르겠다. public interface만 구성하고 그 안에 클래스(구현체)를 생각하는 것은 나중으로 미뤄도 된다는 말로 이해했다.

 

역할

어떤 객체가 수행하는 책임의 집합은 객체가 협력 안에서 수행하는 역할을 암시한다.

❓ 지금 나는 혼란스럽다. 책임은 상태와 행위가 모여있다. 무언가 의무가 있는 경우 책임이 있다고 이야기한다. 책임의 집합이란 무엇인가? 책임에도 집합이 있나? (상위 수준 아니었나.) 119p

💡 책임의 집합이라는 게 따로 있는 게 아니었다. 재판이라는 협력에서 판사는 증인을 불러오고, 이야기를 들어주고, 판결을 내릴 책임이 있다. 이런 것들의(책임의) 집합은 역할을 암시하는 것이다. (판사라는 역할을 암시)

 

그런데 왜 판사라는 이름을 붙이고 증인이라는 이름을 붙일까? 증인으로 온 카페 사장님은 카페 사장님일뿐이지 않는가? 

그것은 역할이 재사용 가능하고 유연한 객체지향 설계를 낳는 매우 중요한 구성요소이기 때문이다. 

 

(아래 문단은 책과는 비슷한 내용을 다루고 있지만 임의로 변경한 내용들이 좀 있습니다.)

증인은 한명이 아니다. 카페 사장님도, 지나가는 할아버지 A도 증인이 될 수 있다. 누가 증인해도 재판 과정은 동일하다. 단지 카페 사장님이 할아버지로 바뀌었을 뿐이다.(이 내용은 책에서 앨리스 이야기로 묘사된다.) 만약 증인이 달라질 때마다 협력이 달라진다면 다수의 협력과정을 일일히 쫓아다니면서 수정해야 할 것이다. 하지만 역할role을 사용하면 다수의 협력을 모두 포괄할 수 있는 하나의 협력으로 추상화 할 수 있다.

- 누군가가 '카페 사장님'에게 증인석으로 입장할 것을 요구했다. (X)

- 누군가가 '증인'에게 증인석으로 입장할 것을 요구했다. (O)

역할은 협력 내에서 다른 객체로 대체할 수 있음을 나타내는 일종의 표식이다. 역할은 '이 자리는 해당 역할을 수행할 수 있는 어떤 객체라도 대신할 수 있습니다'라고 말하는 것과 같다.

 

그렇다면 어떤 객체라도 '판사'나 '증인'의 역할을 대체할 수 있을까? 그렇지는 않다. 역할을 대체하기 위해서는 각 역할이 수신할 수 있는 메시지를 동일한 방식으로 이해해야 한다. 

메시지가 책임을 의미한다고 했던 것을 기억하라. 동일한 역할을 수행할 수 있다는 것은 해당 객체들이 협력 내에서 동일한 책임의 집합을 수행할 수 있다는 것을 의미한다. 동일한 역할을 수행하는 객체들이 동일한 메시지를 수신할 수 있기 때문에 동일한 책임을 수행할 수 있다는 것은 매우 중요한 개념이다. 

 

요약하면 역할의 개념을 사용하면 유사한 협력을 추상화 할 수 있다. 그리고 다양한 객체들이 협력에 참여할 수 있기 때문에 협력이 유연해지며 재사용성이 높아진다. 역할은 단순성(simplicity), 유연성(flexibility), 재사용성(reusability)를 뒷받침하는 핵심 개념이다.

 

- 역할의 큰 가치는 협력을 추상화 할 수 있다는 것이다. 

- 역할은 다른 객체에 의해 대체 가능함을 의미한다.

- 대체하기 위해서는 행동이 호환되어야 한다. 

- 역할에 주어진 책임 외에 다른 책임도 수행할 수 있다. (역할이 암시하는 책임보다 더 많은 책임을 가질 수 있다.)

그래서 대부분의 경우 객체의 타입과 역할 사이에는 일반화/특수화 관계가 성립하는 것이 일반적이다.  일반적인 개념을 의미하는 역할은 일반화이며 구체적인 개념을 의미하는 객체의 타입은 특수화다. 역할이 협력을 추상적으로 만들 수 있는 이유는 역할 자체가 객체의 추상화기 때문이다. 

 

객체의 모양을 결정하는 협력

선입견 1) 많은 사람들은 시스템에 필요한 데이터를 저장하기 위해 객체가 존재한다는 선입견을 가지고 있다. 객체가 상태의 일부로 데이터를 포함하는 것은 사실이지만 데이터는 단지 객체가 행위를 수행하는 데 필요한 재료일 뿐이다. 객체가 존재하는 이유는 행위를 수행하며 협력에 참여하기 위해서다.

선입견 2) 객체 지향이 클래스와 클래스 간의 관계를 표현하는 정적인 측면에 중심을 둔다는 것이다. 중요한 것은 정적인 클래스가 아니라 협력에 참여하는 동적인 객체이며, 클래스는 객체를 표현하고 생성하기 위해 프로그래밍 언어가 제공하는 구현 메커니즘이다. 객체지향의 핵심은 어떻게 '구현'할까가 아니라 객체가 협력 안에서 어떤 책임과 역할을 수행할 것인지를 결정하는 것이다.

 

객체지향 입문자들이 데이터나 클래스를 중심으로 애플리케이션을 설계하는 이유는 협력을 고려하지 않고 객체를 독립적으로 바라보기 때문이다. 

 

올바른 객체를 설계하기 위해서는 견고하고 깔끔한 협력을 설계해야 한다. 협력을 설계한다는 것은 설계에 참여하는 객체들이 주고받을 요청과 응답의 흐름을 결정한다는 것을 의미한다. 이렇게 결정된 요청과 응답의 흐름은 객체가 협력에 참여하기 위해 수행될 책임이 된다.

객체에게 책임을 할당하고 나면 책임은 객체가 외부에 제공하게 될 행동이 된다. 행동을 결정한 후에 그 행동을 수행하는 데 필요한 데이터를 고민해야 한다. 그리고 나서 구현 방법을 결정해야 한다. 결과적으로 클래스와 데이터는 협력과 책임의 집합이 결정된 후에야 무대 위에 등장할 수 있다.

 

객체지향 설계 기법

역할, 책임, 협력의 관점에서 애플리케이션을 설계하는 세 가지 기법을 살펴보자.

 

[책임-주도 설계] (Responsibility-Driven Design)

객체지향 설계의 핵심은 올바른 책임을 올바른 객체에게 할당하는 것이다. 프로그래밍 과정에서 객체지향 언어를 사용하거나 uml과 같은 모델링 언어를 이용해 설계의 밑그림을 그린다고 해서 효율적이고 견고한 객체지향 시스템이 보장되는 것은 아니다. 객체 지향 설계 방법중 가장 널리 받아들여지는 방법은 책임 주도 설계 방법이다. (레베카 워프스브록) 

객체지향 시스템은 역할과 책임을 수행하는 자율적인 객체들의 공동체다. 객차는 고립된 존재가 아니며 시스템의 큰 목표를 달성하기 위해 다른 객체와 협력하는 사회적인 존재다. 

1) 시스템의 기능은 더 작은 규모의 책임으로 분할되고 각 책임은 책임을 수행할 적절한 객체에게 할당된다. 2) 객체가 스스로 처리 못하는 기능의 경우 적절한 객체를 찾아 필요한 작업을 요청한다. 3) 요청된 작업을 수행하는 일은 이제 작업을 위임받은 객체의 책임으로 변환된다.

=> 책임 주도 설계에서는 시스템의 책임을 객체의 책임으로 변환하고, 각 객체가 책임을 수행하는 중에 필요한 정보나 서비스를 제공해줄 협력자를 찾아 해당 협력자에게 책임을 할당하는 순차적인 방식으로 객체들의 협력 공동체를 구축한다. 

절차

- 시스템이 사용자에게 제공해야 하는 기능인 시스템 책임을 파악한다.

- 시스템 책임을 더 작은 책임으로 분할한다.

- 분할된 책임을 수행할 수 있는 적절한 객체 또는 역할을 찾아 책임을 할당한다.

- 객체가 책임 수행 중 다른 객체의 도움이 필요한 경우 이를 책임질 적절한 객체 또는 역할을 찾는다.

- 해당 객체 또는 역할에게 책임을 할당함으로써 두 객체가 협력하게 된다.

 

[디자인 패턴] (Design Pattern)

디자인 패턴은 전문가들이 반복적으로 사용하는 해결 방법을 정의해놓은 설계 탬플릿이다. 패턴은 전문가들이 문제를 해결하기 위해 식별해놓은 역할, 책임, 협력의 모음이다.

❓ 디자인 패턴에 역할과 책임과 협력이 있나? 헷갈린다.

💡 처음에는 현실 세계를 생각해 디자인 패턴엔 역할이 없다고 생각했다. 아래 composite 패턴 설명을 보고 생각한 것인데, 역할이라는 게 별게 아닐 수도 있다. 무언갈 추가하는 것을 돕는 역할일 수 있다. 예를 들어 싱글톤 패턴에서 새로운 객체를 응답해주는 역할도 역할인것이다.

책임 주도 설계는 객체의 역할, 책임, 협력을 고안하기 위한 방법과 절차를 제시한 반면 디자인 패턴은 책임 주도 설계의 결과를 표현한다.패턴은 모범이 되는 설계다. (효과적으로 일하는 사람들의 한 가지 특징은 아무것도 없는 상태에서 작업을 시작하지 않고 이전의 훌륭한 결과물을 모방하고 약간의 수정을 거쳐 원하는 결과물을 만들어 낸다는 것이다. 

일반적으로 디자인 패턴은 반복적인 문제와 그 문제에 대한 해법의 쌍으로 정의된다. 해결하려고 하는 문제가 무엇인지를 명확히 서술하고, 적용할 수 있는 상황과 적용할 수 없는 상황을 함께 설명한다. 

디자인 패턴의 예로 COMPOSITE 패턴을 보자. 폴더의 경로를 이동할 때 파일 일부만 이동해도 되지만 폴더 자체의 경로를 변경함으로써 폴더 안 파일의 경로를 한번에 변경할 수 있다. 사용자의 관점에서 폴더인지 파일인지는 상관 없다. COMPOSITE 패턴은 이처럼 클라이언트 입장에서 수신지가 부분인지 전체인지에 상관 없이 동일한 메시지(경로변경)을 이용해 동일한 방식으로 상호작용하고 싶을 때 사용할 수 있는 패턴이다.

중요한 것은 그림에 표현되어있는 구성 요소가 클래스와 메서드가 아니라 협력에 참여하는 역할과 책임이라는 사실이다.

component: 클라이언트와 협력할 수 있는 공용 인터페이스 정의 역할

leaf: 공용 인터페이스에 대한 오퍼레이션 호출에 응답할 수 있는 기본 행위 구현

composite: 세부 사항 감추고 포함된 부분을 하나의 단위로 행동

client -> component 에게 메시지 요청. component는 다른 component를 추가하거나 제거하거나...의 책임을 가진다.

component, leaf, composite이 역할이라는 사실은 실제 구현 시에는 다양한 방식으로 역할을 구현할 수 있다는 사실을 암시한다. 하나의 객체가 세가지 역할을 모두 수행할 수 있다.

 

[테스트-주도 개발] (Test-Driven Development)

테스트를 먼저 작성하고 테스트를 통과하는 구체적인 코드를 추가하면서 애플리케이션을 완성해간다. 테스트가 아니라 설계를 위한 기법이다. 실제 목적은 코드를 작성해나가면서 역할, 책임, 협력을 식별하고 식별된 역할, 책임, 협력이 적합한지 피드백 받는 것이다.

테스트 주도 개발의 기본 흐름은 실패하는 테스트를 작성하고, 테스트를 통과하는 가장 간단한 코드를 작성한 후 리팩터링을 통해 중복을 제거하는 것이다. 

초보자들은 개발을 주도하기 위해 어떤 테스트를 어떤 식으로 작성해야 하는지를 결정하는 데 큰 어려움을 느낀다. 테스트 주도 개발은 객체가 이미 존재한다고 가정하고 객체에게 어떤 메시지를 전송할 것인지 먼저 생각하라고 충고한다. 테스트 주도 개발은 테스트를 작성하는 것이 아니라 책임을 수행할 객체 혹은 클라이언트가 기대하는 객체의 역할이 메시지를 수신할 때 어떤 결과를 반환하고 그 과정에서 어떤 객체와 협력할 것인지에 대한 기대를 코드의 형태로 작성하는 것이다.

테스트 주도 개발은 객체지향에 대한 깊이 있는 지식을 요구한다. 테스트를 작성하기 위해 객체의 메서드를 호출하고 반환값을 검증하는 것은 순간적으로 객체가 수행해야 하는 책임에 관해 생각한 것이다. 

💡 테스트를 짜는 과정이 협력과 책임의 집합이 결정되는 과정 같다. 그리고 그 후에 '구현'이 결정되어야 한다.