객체지향 - 객체란? feat. 상태, 행동, 식별자

이 글은 [객체지향의 사실과 오해] 라는 책을 읽으며 개인적으로 정리한 글이다.

 

몇달 전에 객체란 무엇인가? 라는 질문을 받은적이 있었는데 확실히 대답하지 못했다. 객체지향의 대표적인 언어인 Java를 공부하고 있지만 객체가 뭔지 정확히 설명할 수 없었고 그 결과 간단하지만 중요한 개념을 잡고 가야겠다고 생각했다.

 

객체 그리고 이상한 나라

책에서는 이상한 나라의 앨리스를 예시로 들어 객체를 설명한다.

간단히 이상한 나라의 앨리스 이야기를 해보자.

앨리스는 토끼를 따라가 이상한 굴에 들어가고 작은 문을 통해 정원으로 들어가기 위해 케이크, 음료 등을 먹으며 키를 조절한다. 

 

앨리스가 음료를 마시는 것은 행위(behavior)이다. 그리고 앨리스가 음료를 마셔 키가 작아지는 것은 상태(status)이다.

앨리스의 행동에 따라 앨리스의 상태가 변하게 된다. 따라서 행동의 결과는 앨리스의 상태에 의존적이다. 

또한 어떤 행동의 성공 여부는 이전에 어떤 행동들이 발생했는지에 영향을 받으며 행동간의 순서도 중요하다. 순서나 성공여부가 달라지면 결과가 달라지기 때문이다.

하지만 앨리스의 키가 작아지든 커지든 사람들은 앨리스를 앨리스라고 부른다. 따라서 앨리스는 상태 변경과 무관하게 유일한 존재로 식별 가능하다.

객체의 다양한 특성을 효과적으로 설명하기 위해서는 객체를 위에서 굵은 글씨로 써놓은 행위, 상태, 식별자를 지닌 실체로 보는 것이 가장 효과적이다.

 

이제 객체를 정의해보자.

객체란 식별 가능한 개체 또는 사물이다. 객체는 자동차처럼 만질 수 있는 구체적인 사물일 수도 있고, 시간처럼 추상적인 개념일 수도 있다. 객체는 구별 가능한 식별자, 특징적인 행동, 변경 가능한 상태를 가진다. 소프트웨어 안에서 객체는 저장된 상태와 실행 가능한 코드를 통해 구현된다.

 

객체에 대해 간단히 알았으니 위에서 말한 행위, 상태, 식별자의 개념을 알아보자.

 

상태 (Status)

행동의 결과는 과거에 어떤 행동들이 일어났었으냐에 의존한다. 상태를 이용하면 과거의 모든 행동 이력을 설명하지 않고도 행동의 결과를 쉽게 예측하고 설명할 수 있다.

앨리스의 상태

위 그림에서 앨리스와 음료는 객체이다. 그러나 앨리스의 키와 위치, 그리고 음료의 양은 객체가 아닌 단순한 값이다. 따라서 앨리스의 상태는 키와 위치라는 단순한 값과 음료라는 객체의 조합으로 표현할 수 있다.

결론적으로 모든 객체의 상태는 단순한 값과 객체의 조합으로 표현할 수 있다.

이때 객체의 상태를 구성하는 모든 특징을 통틀어 객체의 프로퍼티(property)라고 한다. 키, 위치, 음료 등이 앨리스의 프로퍼티가 된다. 일반적으로 프로퍼티는 변경되지 않기 때문에 '정적'이다.

반면 프로퍼티 값(property value)는 시간이 흐름에 따라 변경되기 때문에 '동적'이다.

 

변경된 앨리스의 상태

앨리스의 상태가 변경되었다. 맨 처음 사진과 다르게 앨리스와 음료를 연결하는 줄이 사라진 것을 볼 수 있다. 객체와 객체 사이의 의미있는 연결을 링크(link) 라고 한다. 링크가 존재해야만 요청을 보내고 받을 수 있다. 따라서 링크는 객체가 다른 객체를 참조할 수 있다는 것을 의미하며 한 객체가 다른 객체의 식별자를 알고 있다는 것으로 표현된다.

링크와 달리 객체를 구성하는 단순한 값은 속성(attribute)라고 한다. 앨리스의 키와 위치는 단순한 값으로 표현되기 때문에 속성이다. 객체의 프로퍼티는 단순한 값인 속성과 다른 객체를 가리키는 링크라는 두 가지 종류의 조합으로 표현할 수 있다.

 

이제 상태를 정의해보자.

상태는 특정 시점에 객체가 가지고 있는 정보의 집합으로 객체의 구조적 특징을 표현한다. 객체의 사앹는 객체에 존재하는 정적인 프로퍼티와 동적인 프로퍼티 값으로 구성된다. 객체의 프로퍼티는 단순한 값과 다른 객체를 참조하는 링크로 구분할 수 있다.

 

행동

객체는 자율적인 존재이다. 객체는 다른 객체의 상태에 직접적으로 접근할 수도, 상태를 변경할 수도 없다. 

따라서 우리는 간접적으로 객체의 상태를 변경하거나 조회할 수 있는 방법이 필요하다. 이 시점에서 필요한 것이 행동이다.

행동은 다른 객체로 하여금 간접적으로 객체의 상태를 변경하는 것을 가능하게 한다.

객체지향의 기본 사상은 상태와 상태를 조작하기 위한 행동을 하나의 단위로 묶는 것이라는걸 기억하고 넘어가자!

 

객체의 행동에 의해 객체의 상태가 변경된다는 것은 행동이 부수 효과를 초래한다는 것을 말한다.

따라서 상태와 행동 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.

• 객체의 행동은 상태에 영향을 받는다.
• 객체의 행동은 상태를 변경시킨다.

객체는 앞서 말한 것처럼 자율적이다. 하지만 객체는 자신에게 주어진 책임을 완수하기 위해 다른 객체를 이용하고 다른 객체에게 서비스를 제공해주기도 해야한다. 객체가 다른 객체와 협력할 수 있는 유일한 방법은 행동을 통해 다른 객체에게 요청을 보내는 것이다.

 

이제 행동을 정의해보자.

행동이란 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 객체와의 협력에 참여하므로 행동은 외부에 가시적이어야 한다.

 

상태 캡슐화

메시지를 통한 앨리스와 음료 사이의 협력 관계

메시지 송신자는 메시지 수신자의 상태 변경에 대해서는 전혀 알지 못한다. 객체는 자율적이기 때문이다. 이것이 캡슐화이다.

객체는 상태를 캡슐 안에 감춰둔 채 외부로 노출하지 않는다. 객체가 외부에 노출하는 것은 행동뿐이며, 외부에서 객체에 접근할 수 있는 유일한 방법도 역시 행동 뿐이다.

상태를 외부로 노출시키지 않고 행동을 경계로 캡슐화하는 것은 결과적으로 객체의 자율성을 높인다. 자율적인 객체는 스스로 판단하고 스스로 결졍하기 때문에 객체의 자율성이 높아질수록 객체의 지능도 높아진다. 협력에 참여하는 객체들의 지능이 높아질수록 협력은 유연하고 간결해진다. 이것이 상태를 캡슐화해야하는 이유이다.

 

식별자

객체가 식별 가능하다는 것은 객체를 서로 구별할 수 있는 특정한 프로퍼티가 객체 안에 존재한다는 것을 의미한다. 이 프로퍼티를 식별자라고한다. 이는 곧 객체가 아닌 단순한 값은 식별자를 가지지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 값과 객체의 가장 큰 차이점은 값은 식별자를 가지지 않지만 객체는 식별자를 가진다는 것이다.

값은 변하지 않는 불변상태를 가진다고 말한다. 두 인스턴스의 상태가 같다면 두 인스턴스를 같은 것으로 판단한다. 값이 같은지 여부는 상태가 같은지를 이용해 판단한다. 상태를 이용해 두 값이 같은지 판단할 수 있는 성질을 동등성(equality)라고 한다.

 

객체는 가변상태(mutable state)를 가진다. 타입이 같은 두 객체의 상태가 완전히 똑같더라도 두 객체는 독립적인 별개의 객체로 다뤄야한다. 반대로 두 객체의 상태가 다르더라도 식별자가 같다면 두 객체를 같은 객체로 판단할 수 있다. 이처럼 식별자를 기반으로 객체가 같은지를 판단할 수 있는 성질을 동일성(identical)이라고 한다.

 

이제 식별자를 정의해보자.

식별자란 어떤 객체를 다른 객체와 구분하는 데 사용하는 객체의 프로퍼티다. 값은 식별자를 가지지 않기 때문에 상태를 이용한 동등성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교해야 한다. 객체는 상태가 변경될 수 있기 때문에 식별자를 이용한 동일성 검사를 통해 두 인스턴스를 비교할 수 있다.

 

대부분의 객체지향 프로그래밍 언어에서 값과 객체 두 개념 모두 클래스를 이용해 구현되기 때문에 두 차이점을 혼란스러워하는 사람들이 많다. 이러한 오해의 소지를 줄이기 위해 객체와 값을 지칭하는 별도의 용어를 사용하기도 한다. 참조 객체(reference object), 또는 엔티티(entity)는 식별자를 지닌 전통적인 의미의 객체를 가리키는 용어이다.

 

 

마지막으로 객체의 중요한 특성에 대해 정리해보자.

• 객체는 상태를 가지며 상태는 변경 가능하다.
• 객체의 상태를 변경시키는 것은 객체의 행동이다.
• 행동의 결과는 상태에 의존적이며 상태를 이용해 서술할 수 있다.
• 행동의 순서가 실행 결과에 영향을 미친다.
• 객체는 어떤 상태에 있더라도 유일하게 식별 가능하다. 

 

[참고자료]

객체지향의 사실과 오해 - 조영호 지음