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객체지향 핵심 원리

작성자 : 서그림

Table of Contents

• 객체 지향 핵심 개념
• 객체 지향 언어의 주요 개념

객체 지향 핵심 개념

객체 지향 패러다임의 등장

1960년대 말, 하드웨어 발전 속도에 비해 소프트웨어 발전 속도가 느리다는 현상에 따라 '소프트웨어 위기론'이 등장하였다. 이 때 하드웨어와 소프트웨어의 특징을 비교해보면 다음과 같다.

• 하드웨어는 각 기능들이 독립적인 모듈로 개발된다.
  여러 모듈을 조립할 수 있고, 특정 모듈이 고장나거나 성능이 떨어지면 교체 및 수정이 용이하다.
• 소프트웨어는 모듈화가 되지 않았다.
  따라서 한 번 작성된 코드는 재사용이 어렵다는 문제점이 있었다.

이러한 분석에 따라 모듈화된 소프트웨어 개발에 대한 요구가 발생하였고, 이는 객체 지향 패러다임으로 이어졌다.

객체 지향 프로그래밍 (OOP, Object Oriented Programming)

객체 지향 프로그래밍이 등장하기 이전에는 절차 지향 프로그래밍이었다. 절차 지향 프로그래밍 언어는 실행 순서가 위 -> 아래로 순차적으로 진행되었고, 코드 재사용을 위해서는 기존에 만들어진 코드를 복사 + 붙여넣기 해야 했다.

이러한 문제점을 극복하기 위해 함수가 등장하였다. 함수는 자주 사용되는 특정한 코드를 하나의 모듈(묶음)으로 묶어 놓은 것이다. 따라서 필요할 때마다 함수를 호출해서 사용하는 방식으로 코드 재사용이 가능했지만, 데이터와 함수 간 유기적인 관계성을 갖지 못한다는 아쉬움이 있었다.

이후 객체 지향 프로그래밍이 등장하면서 함수보다 더 높은 모듈화를 지원하게 된다. 객체 자신이 가진 고유의 데이터를 처리하는 메서드가 등장하게 된 것이다. 이를 통해 보다 높은 유지보수성을 가지게 되었고, 객체 간 자유로운 데이터 이동이 가능해지게 되었다.

객체, 클래스, 인스턴스

관계 : 객체 ▶︎ 클래스 ▶︎ 인스턴스

• 객체 (Object) : 현실 세계에 존재하는 유무형의 모든 것
  • 정적인 요소 : 변수 (Variable)
  • 동적인 요소 : 메서드 (Method)
• 클래스 (Class) : 현실 세계의 객체를 프로그램에서 이용할 수 있는 객체로 표현하는 것
  • 현실 세계의 객체를 컴퓨터 메모리에 생성할 수 있는 템플릿이라고 볼 수 있다.
  • 자바 프로그램을 구성하는 가장 기본적인 요소이다.
• 인스턴스 (Instance) : 컴퓨터 메모리에 존재하는 객체
  • 클래스로부터 생성된 컴퓨터 메모리 상의 객체이다.
  • Object = Instance

객체 지향 언어의 주요 개념

상속 (Inheritance)

만일 기존의 클래스에 대하여 속성과 메서드가 약간 다른 객체를 필요로 한다고 생각해보자. 이 경우 상속을 이용하면 이미 존재하는 클래스를 바탕으로 필요한 변수, 메서드를 추가 정의하여 새로운 클래스를 작성할 수 있다.

상속의 특징

• 코드의 재사용성을 높임
  공통적 속성/기능에 대하여 수정이 필요한 경우 해당 클래스에 대해서만 수정하면 된다.
• 객체들 사이의 계층 구조를 이룰 수 있음
  • 상위 계층으로 갈수록 : 일반화, 보편화
  • 하위 계층으로 갈수록 : 특수화, 개별화
• 자식 클래스는 자신의 변수&메서드 뿐만 아니라 부모 클래스의 변수와 메서드를 모두 사용할 수 있다.
• 상속 관계는 논리적으로 반드시 is a~ 관계가 성립되어야 한다.
  부모-자식 클래스의 관계가 일반화, 특별화 관계(is a~)에 있어야 한다. 이는 문법적으로 강제되는 것이 아니라 논리적으로 판단되어야 한다. 그렇지 않으면 유지보수가 어려워진다.

상속의 종류

• 다중 상속 : 하나의 하위 클래스가 두 개 이상의 상위 클래스를 갖는 것
• 단일 상속 : 하나의 하위 클래스가 단 하나의 상위 클래스를 갖는 것

자바는 단일 상속만을 지원하는 언어이다.

다형성 (Polymorphism)

one interface, multiple implementation

인터페이스는 하나지만 인터페이스의 구현체는 여러가지를 만들어 사용할 수 있다는 개념이다.

다형성은 메서드 오버로딩과 오버라이딩을 통해 지원된다.

• 오버로딩(Overloading) : 한 클래스 안에 같은 이름의 메서드를 여러개 정의하면서, 그 인자의 개수나 유형을 다르게 해 놓은 형태
• 오버라이딩(Overriding) : 상속 관계에 있는 하위 클래스가 상위 클래스가 가지고 있는 메서드를 재정의하는 것 (재정의된 메서드가 선언된 형태는 상위 클래스에서 선언된 것과 같음)

추상화 (Abstraction)

현실 세계에 존재하는 다양한 객체들의 공통된 특성을 모아 일반화 해놓는 것으로, 클래스를 정의하는 데 중요한 역할을 한다.

ex. [비행기, 자동차, 열차, 배]는 화물이나 승객을 운반한다는 공통적 특징이 있다.
따라서 운송 수단으로 추상화가 가능하며, 더 나아가 클래스로서 정의가 가능하다.

캡슐화 (Encapsulation)

변수와 메서드를 하나의 추상화된 클래스로 묶어 독립적으로 동작하지 않도록 한다. 이들은 따로 분리할 수 없다. 객체를 이용할 때는 객체가 제공하는 메서드를 통해 이용하고 데이터가 실제로 어떻게 처리되는지는 알 필요 없다.

정보 은닉 (Information Hiding)

캡슐화된 변수나 메서드를 선택적으로 공개하거나 숨길 수 있다는 개념이다. 숨겨야 하는 정보는 private, 공개하는 정보는 public으로 관리하며 외부에서는 public만 접근이 가능하다.

메시지 (Message)

객체들은 서로 메시지를 주고 받는 방식으로 통신한다.

객체 간에 메시지를 주고 받기 때문에 여러 객체는 동일한 프로세스를 가질 필요가 없으며, 서로 메시지를 주고 받는데 객체가 존재하는 위치는 제약이 되지 않는다.

메시지 형식

• 메시지를 전달할 대상 객체 ex. car
• 전달하고 싶은 메시지 ex. changeGear
• 메시지를 통해 전달하고 싶은 부가정보가 있다면 해당 정보 ex. lowerGear

ex. Person 객체가 Car 객체에게 낮은 기어로 변속을 요청하고 싶으면 car.changeGear(lowerGear)와 같은 형식으로 메시지를 전달하면 된다.

클래스의 구조

클래스의 구성 요소

클래스 선언부

• 접근 제한자 (Access Modifier)
• 클래스 (Class) + 클래스명

클래스 몸체

• 생성자 (Constructor)
• 멤버 변수 (Variable)
• 메서드 (Method)

변수와 메서드를 하나의 클래스로 묶음으로서 캡슐화를 구현한다.

public class Employee { // 클래스 선언부
  // 멤버 변수 (Variable)
  private String name;
  private String dept;

  // 생성자 (Constructor)
  public Employee(String name, String dept) {
    this.name = name;
    this.dept = dept;
  }

  // 메서드 (Method)
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
}

클래스 Modifier

접근 권한과 관련된 modifier를 지정하지 않으면 같은 패키지 내의 클래스에서만 접근 가능

• 접근 권한 예약어
  • public : 모든 클래스에서 접근이 가능한 클래스임을 의미
• 활용 방법 예약어
  • final : 자식 클래스를 가질 수 없는 클래스임을 의미
  • abstract : 객체 생성이 불가능한 추상 클래스를 의미

객체 생성

[객체 참조 변수 이름] = new [클래스 이름]();

• 객체가 사용할 메모리 영역을 할당하는 과정에서 예약어 new를 사용한다.
• 생성된 객체에 대한 참조값(메모리 주소)을 객체 참조 변수에 할당한다.
• 하나의 클래스로부터 여러 개의 객체를 생성할 수 있다.

Employee emp1 = new Employee('John', 'sales');
Employee emp2 = new Employee('Alice', 'design');

멤버 변수의 선언

• 전역(Global) 변수 : 멤버 변수라고도 칭하며, 클래스의 여러 메서드에서 공통으로 사용할 수 있다.
• 지역(Local) 변수 : 해당 변수가 선언된 메서드 내에서만 사용할 수 있다.

변수는 modifier를 통해 접근 권한이나 활용 방법을 제어한다. 이를 통해 객체 지향의 정보 은닉(Information Hiding) 개념을 구현할 수 있다.

접근 권한

• public : 모든 클래스에서 접근이 가능
• (default) : 동일 패키지에 속하는 클래스에서 접근 가능
• protected : 동일 패키지에 속하거나 하위 클래스 관계의 클래스가 접근 가능
• private : 해당 클래스 내에서만 접근이 가능

활용 방법

• final : 변수를 상수로 이용 (값 변경 불가)
• static : 클래스에 소속된 클래스 변수로 이용

메서드의 선언

메서드 구성 요소로는 접근 제한자, 반환형, 메서드명, 매개변수가 있다. 접근 제한자(modifier)로는 다음을 쓸 수 있다.

접근 권한

멤버 변수와 동일

활용 방법

• final : Overriding이 불가능한 메서드
• static : 클래스에 소속된 클래스 메서드
• abstract : 추상 메서드, 하위 클래스에 의해 구현
• synchronized : Thread의 동기화를 위한 메서드

메서드의 선언부인 반환형, 메서드명, 매개변수의 세 가지 요소를 합쳐 메서드 시그니쳐(Signature) 라고 한다.

Getter/Setter 메서드를 통한 정보 은닉

대부분의 경우 멤버 변수들을 private으로 선언하고 public 메서드를 통해 접근하도록 클래스를 구성한다. 이를 통해 정보 은닉의 개념을 구현한다.

• Getter : private 멤버 변수에 저장된 값을 반환
• Setter : private 멤버 변수에 값을 저장