객체지향의 사실과 오해 - 2-1. 상태와 행동, 식별자에 관하여

필립 켈만의 물체 인지 실험

실험을 토대로 인간은 선천적으로 타고난 인지능력을 이용해 세상에 존재하는 다양한 객체를 식별하고 분류함으로써 세상을 이해한다는 사실을 보여줍니다. 문제는 바로 인간의 인지 능력은 물리적인 한계를 넘어 추상적인 사물까지도 객체로 인식할 수 있기 때문에 물리적인 개념을 넘어서 추상적인 개념까지 객체로 인식할 만큼 소프트웨어의 세계 역시 다양한 객체들이 모여 이루어져 있다고 생각하기 쉽다는 것입니달.

하지만 소프트웨어 세계와 현실 세계의 유사성은 딱 이정도까지일 뿐, 객체지향 패러다임의 목적은 '모방'이 아닌 새로운 세계를 '창조'하는 것에 가깝다고 설명합니다.

현실세계의 '가로등'으로 비유해보자면, 현실세계에서는 가로등은 스스로 불을 밝힐 수 없고, 다른 사람 객체에 의해 불이 밝혀지게 되지만, 소프트웨어 세계에서 '가로등' 객체는 스스로 전원을 켜거나 끌 수 있다는 것이죠.

 
겉으로 보기에는 우리가 알고 있는 현실 세계와 소프트웨어 세계가 매우 유사한 매커니즘으로 동작하는 것처럼 보일 수 있지만, 그 속을 자세히 들여다 보면 소프트웨어 세계는 현실 세계와 비교하여 매우 이질적인 모습으로 표현되어 있다는 것입니다.
 
즉, 소프트웨어 세계의 객체는 이러한 '자율성'을 갖습니다.

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이상한 나라의 엘리스로 비유

책에서는 이상한 나라의 엘리스 스토리를 토대로 소프트웨어 세계를 설명합니다.
동화의 줄거리를 요약하자면 동화의 주인공 엘리스는 음료를 마시는 행위를 통해 자신의 키를 크게 할 수 있고, 부채질을 통해 자신의 키를 작게 할 수 있습니다.
 
여기서 키는 엘리스라는 객체의 프로퍼티로, 음료를 마시고 부채질을 하는 행위는 객체의 메소드로 비유할 수 있습니다.
 
그렇다면 엘리스의 상태를 결정하는 것은 음료를 마시는 행위라고 할 수 있습니다. 동시에 행동의 결과를 결정하는 것은 상태(음료를 마시기 전의 키)이면서 말이죠. 

상태를 결정하는 것 -> 행동 / 음료를 마심으로써 키(상태)가 커진다. 
행동의 결과를 결정하는 것 -> 상태 / 행동을 하기전의 상태를 바탕으로 상태가 결정된다.

추가로 만약 엘리스의 키가 130cm라고 가정했을 때, 50cm의 문에 들어가는 행위를 하기 위해서는 문에 들어가는 '행위'를 하기 전 음료를 섭취하는 '행위'가 선행되어야 하는 것처럼 행위의 순서가 결과에 영향을 끼치게 됩니다.
 

지금까지 설명한 정보를 토대로 엘리스의 특징을 정리해보겠습니다.
 

1. 엘리스는 '상태'를 가지며 '상태'는 변경이 가능하다.
2. 엘리스의 상태를 변경하는 것은 엘리스의 행위
   1. 행위의 결과는 상태에 의존적입니다.
3. 행위의 순서는 결과에 영향을 끼친다.
4. 엘리스의 상태가 변경되더라도 엘리스는 유일하게 식별 가능한 존재이다.
   1. 상태가 변경된다 하더라도 해당 객체가 다른 객체로 변경되는 것이 아니라는 의미로 이해했습니다.

 
이렇게 이상한 나라의 엘리스에 비유한 이유는 이상한 나라의 엘리스는 현실세계가 아닌 소프트웨어 세계의 객체와 중요한 몇 가지의 공통점을 공유하기 때문입니다.
 
이 책에서 정의하는 객체는 이러합니다.
 

객체는 식별 가능한 개체로서, 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태만 있다면 추상적인 개념이 될 수도 있고, 실질적인 사물이 될 수도 있다. 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구현된다.

 
요약하면 상태, 행동, 식별자를 가진다면 객체가 될 수 있다는 것인데, 지금부터 세 가지의 개념들을 알아봅시다.

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상태

우리가 당장 여행을 위해 비행기를 이용 하려면 어떻게 해야 할까요?

여권을 발급받는다. ▶︎ 항공권을 예약한다. ▶︎ 공항에 간다. ▶︎ 비행기에 탑승한다.

 
더 복잡한 절차가 있겠지만, 요악하면 이런 절차들을 거쳐야 하겠죠. 이와 같은 하나하나의 절차들을 행위로 보면 이 행위들은 행위간 유기관계를 가지기 떄문에 행위의 순서가 매우 중요합니다. 비행기에 탑승하고 항공권을 예약할 수는 없는 것처럼 말입니다.
 
객체 또한 행위에 따라 상태(비행기 탑승 여부)가 결정되고, 이 상태는 유기적인 행동들에 의해 결정될 수 있습니다.
 
이 때 만약 상태를 이용하지 않는다면, 행동의 결과를 판단하는 방식이 복잡하고 번거로움과 동시에 이해하기 어렵게 됩니다. 이를 해결하고자 행동의 과정과 결과를 단순하게 기술하기 위해서 상태라는 개념을 고안하여 도입한 것입니다.
 
상태를 이용하면 과거에 어떤 행동을 했었는지 모르더라도 비행기 탑승 여부를 알 수 있는 것과 같이 유기적인 과정들의 복잡성을 이해하지 않고도 오로지 '상태'를 통해서도 행동의 결과를 예측할 수 있다는 큰 장점을 갖게 되는 것이죠.

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상태와 프로퍼티

객체는 상태로 프로퍼티를 가집니다. 프로퍼티는 상태를 구성하는 요소로, 프로퍼티 자체가 변경될 여지가 없으니 '정적'인 상태이며, 프로퍼티의 값은 변경의 여지가 있으니 '동적'인 상태로 구분할 수 있겠습니다.

public class Alice {

    /**
     * height, position : 프로퍼티,
     * (height = 130, position = 0)이라면 130, 0은 프로퍼티 값
     */
    private final Integer height;
    private final Integer position;

    public Alice(Integer height, Integer position) {
        this.height = height;
        this.position = position;
    }
}

 
이 때 단순한 값은 그 자체로 독립적인 의미를 가지기보다, 특성을 표현하는데 사용되기 떄문에 일반적으로 객체로 치부하지 않습니다.
번외) 원시 값을 포장한 "값 객체"로 다루기도 한다.!
 
따라서 일반적으로 객체를 구성하는 단순 값인 속성 뿐만 아니라 값 객체 또한 프로퍼티가 될 수 있는데, 이를 링크라고 합니다. 
객체와 객체 사이에서 링크가 존재해야지만 메시지를 주고 받을 수 있습니다. 예시를 한번 살펴보겠습니다.

 

• height, position : 속성 프로퍼티로 객체의 특성을 나타냄.
• Drink : 링크 프로퍼티로 메시지를 주고받기 위해 사용됨.
• 객체는 이 두 가지 종류의 정적 프로퍼티를 가질 수 있고, 동적은 프로퍼티 값으로 구성되며, 객체의 프로퍼티는 단순한 값과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분될 수 있다.

 

객체는 자율적인 존재라는 점을 명심합시다. 객체지향의 세게에서 객체는 다른 객체의 상태에 직접적으로 접근할 수도 없고, 상태를 변경할 수도 없다(getter, setter). 자율적인 객체는 자신의 상태에 대해 자신이 책임을 지워야합니다.!

외부의 객체가 직접적으로 객체의 상태를 조정할 수 없다면, 간접적으로 객체의 상태를 변경하거나 조회할 수 있는 방법이 필요합니다.
이 시점에 행동(메소드)가 등장하는데, 행동은 다른 객체로 하여금 간접적으로 객체의 상태를 변경하는 것을 가능하게 해줍니다.

이 간접적인 방법을 사용하는 것을 제외하면, 객체지향의 기본적인 사상은 상태와 상태를 조정하기 위한 행동을 하나의 단위로 묶는다는 점을 반드시 명심합시다.

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행동(메소드)

상태와 행동의 연관성

• 책에서 자주 언급되는 만큼 중요한 내용이라고 생각되기에 다시 한 번 언급하자면, 객체의 상태를 변경하는 것은 Only 객체의 자발적인 행동 뿐입니다.
• 이처럼 객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변경되는 것을 부수 효과(Side Effect)라 합니다.

메소드와 프로퍼티의 연관관계

• 객체의 행동은 상태의 영향을 받고, 상태를 변경시킵니다.
  • 엘리스를 예시로 들면 엘리스의 상태(키)가 50cm이하인 경우에만 "문을 들어가는 행위"를 수행할 수 있다는 점에서 상태의 영향을 받게 된다는 것이고, 행위를 통해 상태를 변경한다는 것은 "음료를 섭취하는 행위"를 통해 상태(키)를 변경시킨다는 비유로 이해할 수 있습니다.

상태를 이용한다면 객체의 복잡한 행동도 쉽게 이해할 수 있습니다.

 

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협력과 행동의 연관성

객체는 다른 객체와 오로지 메시지를 통해서만 의사소통할 수 있다는 것을 다시 한 번 기억합시다.

 
객체의 상태를 객체 자신의 행동을 통해 변경한다는 점에서 객체를 다른 사람의 도움을 받지 않는 고독한 섬과 같은 존재로 기억할 수 있는데, 결코 그렇지 않습니다. 객체는 자신의 상태를 변경하는 부수효과 뿐만 아니라, 다른 객체와 협력하기 위해 메시지를 전송하여 요청하는 방식까지 행동을 통해 수행할 수 있습니다. 이 책에서는 행동을 이렇게 정의합니다.
 

행동(메소드)이란, 외부의 요청 또는 수신된 메시지에 응답하기 위해 동작하고 반응하는 활동이다.
행동의 결과로 객체는 자신의 상태를 변경하거나, 다른 객체에게 메시지를 전달할 수 있다. 객체는 행동을 통해 다른 객체와 협력에 참여하므로 행동은 외부에 가시적(public)이어야 한다.

 
객체와 객체가 메시지를 통해 협력하는 예시를 고객과 주문 객체를 통해 알아보겠습니다.

고객과 주문 객체

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Customer customer = new Customer("Alice");
        String orderedMenu = customer.makeOrder("salad", 1);

        Order order = Order.createOrder(orderedMenu);
        customer.receiveFeedback(order.sendFeedback());
    }
}

 
1.고객 객체는 주문 객체에게 메시지를 통해 주문 정보를 전달합니다.

customer.makeOrder() 을 통해 orderedMenu라는 메시지 생성 for 요청)

 

2. 주문 객체는 메시지를 전달 받고 자신의 상태를 스스로 변경합니다.

(Order.createOrder(orderedMenu))

 

3. 주문 객체는 자신의 변경된 상태를 통해 고객 객체에게 메시지를 전달함으로써 주문이 완료되었음을 알립니다.

customer.receiveFeedback(order.sendFeedback());

 
* 메시지

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상태 캡슐화

현실 세계의 객체와 소프트웨어 세계의 객체의 중요한 차이점이 하나 더 있습니다. 엘리스가 마시는 음료를 다시 한 번 빗대어 보겠습니다.
 
현실 세계에서 앨리스는 스스로 음료를 마시는 능동적인 존재지만 음료는 스스로 아무것도 할 수 없는 수동적인 존재입니다.
 

But, 소프트웨어 세계의 음료 객체는 얘기가 좀 다릅니다. 객체지향 세계에서 모든 객체는 자신의 상태를 스스로 관리하는 자율적인 존재라고 언급했듯이, 음료 또한 마찬가지로 음료 객체의 양을 줄이는 것은 음료 자신이어야 한다는 것입니다.
 
다시말해 현실세계에서 수동적인 존재로 보이는 객체는 소프트웨어 세계에서는 능동적이며, 자율적인 존재라는 것이죠.
 
따라서 소프트웨어 세계에서 엘리스는 직접적으로 음료의 상태를 변경할 수 없고, 간접적으로 자신이 음료를 마셨다는 음료 객체에게 메시지를 전달하고, 음료는 메시지를 전달받아 스스로의 양을 줄이는 동작을 함으로써 음료의 양을 간접적으로 줄일 수 있습니다. 
 
객체의 행동을 유발하는 것은 외부로부터 전달된 메시지지만, 객체의 상태를 변경할지 여부는 객체 스스로 결정한다는 점은 캡슐화와 깊은 관련이 있습니다. 
 
이렇게 상태를 외부에 노출시키지 않고 행동을 경계로 캡슐화하는 것은 객체의 자율성을 높여 협력을 단순하고 유연하게 만드는 과정의 출발점이라고 볼 수 있습니다.
 

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식별자에 관하여

모든 객체는 각각을 구분할 수 있는 식별자를 가집니다. (저는 이를 객체의 주소가 식별자라고 이해했습니다)
모든 객체가 식별자를 가진다는 것은 반대로 객체가 아닌 단순한 값은 식별자를 가지지 않는다는 것을 의미합니다.
 
이처럼 값과 객체의 차이점을 명확하게 구분하고 명시적으로 표현하는 것이 중요한데, 값과 객체가 어떻게 다른지 자세히 알아보겠습니다.
 

값 (Value)

• 값은 숫자, 문자열, 날짜, 시간, 금액 등과 같이 변하지 않는 양을 모델링합니다.
• 흔히 값의 상태는 변하지 않기 때문에 불변 상태를 가진다고 말하는데, 값의 경우에는 두 인스턴스의 상태가 같다면 두 인스턴스를 같은 것으로 판단한다는 특징이 있습니다. 
• 값이 같은지 여부는 값의 상태가 변하지 않는다는 점에서 상태가 같은 지의 여부를 이용해 판단할 수 있습니다.
• 동등성(equality) : 상태를 이용해 두 값이 같은지 판단할 수 있다. eg) == 으로 비교 

 

객체 (Obejct)

• 식별자를 가지는 존재로, 시간에 따라 변경되는 상태를 포함합니다.
• 행동을 통해 상태를 변경할 수 있기 때문에 가변적인 존재라고 할 수 있습니다.
• 또한 식별자를 가지기 때문에 두 객체의 상태가 같다고 해서 두 객체를 같다고 판단할 수 없습니다.
• 오로지 식별자를 통해 두 객체가 같은지 판단하여야 합니다.
• 동일성(identical) : 식별자 기반으로 객체가 같은지 판단 가능. eg) equals(), hashCode() method override

(정리해도 헷갈리는 부분들이 있는데, 그 이유는 아마도 값도 클래스로부터, 객체도 클래스로부터 사용하는 탓인 듯 합니다.)
예를들면 숫자라는 값도 Interger라는 클래스로 정의하고, 객체도 예를들면 사람은 Person이라는 클래스로 정의할 수 밖에 없는..
 
이런 오해의 소지를 줄이기 위해 참조 객체, 엔티티는 식별자를 지닌 객체로, 값 객체는 식별자를 가지지 않는 값을 가리키는 용어로 사용하는데, 이 책에서는 별도의 언급이 없는 한 객체라는 용어는 식별자를 가지는 참조 객체나 엔티티를 가리킨다고 명시하였습니다.
 
이제 이상한 나라의 엘리스 이야기는 놓아주고, 아까 말한 엘리스의 특징에서 엘리스를 객체로 바꾸어 객체의 특성을 이해하도록 합시다.

1. 객체는 '상태'를 가지며 '상태'는 변경이 가능하다.
2. 객체의 상태를 변경하는 것은 객체의 행위
3. 행위의 순서는 결과에 영향을 끼친다.
4. 객체의 상태가 변경되더라도 객체는 유일하게 식별 가능한 존재이다.

 
지금까지 객체의 중요한 특성인 상태, 행동, 식별자에 관하여 살펴보았습니다. 아직 2장의 내용이 끝나지는 않았지만 글이 너무 길어져 이어지는 2장 내용은 다음 글로 분리하도록 하겠습니다. 추가로 책에 중요함을 강조하기 위해 반복되는 내용들이 많은데, 내용 정리에도 똑같이 적용된다는 점 참고해주세요.

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<참고 자료>

객체지향의 사실과 오해