[Clean Code] 6장. 객체와 자료구조

변수를 private로 설정하는 이유가 뭘까? 은닉하여 캡슐화하기 위해서 일것이다. 캡슐화를 한다면 변수 타입이나 구현을 맘대로 바꿀 수 있게 된다.
그렇다면 왜 수많은 프로그래머가 get, set 함수를 당연하게 public으로 설정해 private 변수를 외부로 노출시킬까?

자료 추상화

// (1)
public class Point {
    public double x;
    public double y; 
}

// (2)
public interface Point {
    double getX();
    double getY();
    void setCartesian(double x, double y);
    double getR();
    double getTheta(); 
    void setPolar(double r, double theta);
}

(1), (2) 모두 2차원 점을 표현한다. 하지만 (1)의 경우 구현을 외부로 노출시키고 (2)는 구현을 완전히 숨기게 된다.

구현을 숨김으로써 (2)가 직교좌표계를 사용하는 지 극좌표계를 사용하는 지 알 수 없다. 하지만 (2)는 자료구조를 명백하게 표현하게 된다.

반면, (1)의 경우 확실히 직교좌표계를 사용함을 알 수 있다.

변수를 private로 선언하더라도 각 값마다 get 함수와 set함수를 제공한다면 구현을 외부로 노출하는 셈이 된다. 변수 사이에 함수라는 계층을 넣는다고 구현이 저절로 감춰지지 않는 것이다. 이런 구현을 감추려면 추상화가 필요하게 된다. 추상 인터페이스를 제공해 사용자가 구현을 모른 채 자료의 핵심을 조작할 수 있어야 한다는 말이다.

// (1)
public interface Vehicle {
    double getFuelTankCapactiyInGallons();
    double getGallonsOfGasoline();
}

// (2)
public interface Vehicle {
    double getPercentFuelRemaning();
}

(1)을 통해 남는 연료의 퍼센트를 구할려고 하면 get 함수를 통해 가져온 다음 연산을 통해 가져와야 할 것이다. 위에서 말한 구현을 외부로 노출하게 된다.

반면 (2)의 경우에는 함수를 통해 연료탱크의 용량은 얼마인지, 남아있는 연료의 양은 얼마나 되는지를 모르도록 하고 연료의 퍼센트를 알 수 있게 된다. 즉, 자료를 공개하기보다는 추상적인 개념으로 표현하게 된다.

인터페이스나 get/set 함수만으로는 추상화가 이뤄지지 않는다. get/set 함수를 멀리하고 메시지를 보내는 방식으로 구현하자!

객체지향 생활 체조 원칙 중 getter/setter/property를 쓰지 않는다. 라는 원칙이 있다.
그 말을 뜻도 결국 객체가 스스로 결정하도록 해야한다는 것이다.
하지만 무조건 사용하지 말라는 것이 아닌 UI에 표현하기 위해 DTO를 변환해주기 위한 getter는 괜찮다. 대신 도메인 객체끼리의 사용은 하지 않는 것이 좋다.

자료/객체 비대칭

앞서 본 예시로 객체는 추상화 뒤로 자료를 숨긴 채 자료를 다루는 함수만을 공개하게 된다. 반면 자료 구조는 자료를 그대로 공개하며 별다른 함수는 제공하지 않는다.

public class Square {
    public Point topLeft; 
    public double side; 
}

public class Rectangle {
    public Point topLeft; 
    public double height; 
    public double width; 
}

public class Geometry {
    public final double PI = 3.141592653...;

    public double area(Object shape) throws NoSuchShapeException {
        if(shape instanceof Square) {
            Square s = (Square)shape; 
            return s.side * s.side;
        } else if (shape instanceof Rectangle) {
            Rectangle r = (Rectangle)shape; 
            return r.height * r.width;
        } else if(...)
            ...
    }
}

위 코드를 보면 어떤 생각이 드는가? instanceof를 사용함으로써 각 객체가 무엇인지, 어떻게 계산해야 하는 지 불필요한 외부의 객체가 그 정보를 알게 되어 캡슐화가 깨진다. 또한, 어떻게 계산해야 하는 지를 각각의 타입마다 알아야 하니 SRP도 위반되며 새로운 Circle이라는 새로운 도형을 추가하고 싶다면 Geometry에 속한 함수를 모두 고쳐야 할 것이다. 즉, OCP도 위반하게 되는 것이다.

위에 설명한 대로 알 수 있다면 객체 지향을 열심히 한 보람이 있을 것이다. 하지만 이것이 100% 잘못되었다고는 말하기 어렵다. 만약 Geometry클래스에 둘레 길이를 구하는 perimeter()함수를 추가하고 싶다면 도형 클래스들은 아무 영향없이 구현이 가능하다. 위에서 말한 OCP 위반에 정반대가 되는 것이다.

public class Square implements Shape {
    private Point topLeft; 
    private double side; 

    @Override
    public double area() {
        return side * side;
    }
}

public class Rectangle implements Shape {
    private Point topLeft; 
    private double height; 
    private double width; 

    @Override
    public double area() {
        return height * width;
    }
}

도형 클래스를 위와 같이 바꿔주면 어떨까? 객체 지향 스러워 졌는가? 각각의 도형 클래스가 넓이를 구하는 책임을 가지고 있게 되었다. Geometry 클래스는 필요 없어진 것이다. 또한, 새로운 도형 클래스가 추가된다해도 기존 구현에 영향없이 Shape를 구현한 클래스를 생성하기만 하면 된다.
하지만 Shape에 새 함수를 추가하고 싶다면? 모든 도형 클래스를 고쳐야 할 것이다. 이를 해결하기 위해 Vistor 패턴 혹은 동적 디스패치와 같은 기법을 사용하게 된다. 하지만 이들 역시 대가가 따르게 되며, 일반적으로 절차적인 프로그램에서 볼 수 없는 구조를 반환하게 된다. (Vistor 패턴은 합성 객체의 내부 구조가 Vistor에 열리게 되므로 캡슐화를 위반하게 된다.)

앞서 말한 내용을 정리해보자면 아래와 같이 표현할 수 있다.

(자료 구조를 사용하는) 절차적인 코드는 기존 자료 구조를 변경하지 않으면서 새 함수를 추가하기 쉽다. 
반면, 객체 지향 코드는 기존 함수를 변경하지 않으면서 새 클래스를 추가하기 쉽다.

즉, 객체 지향 코드에서 어려운 변경은 절차적인 코드에서 쉬우며, 절차적인 코드에서 어려운 변경은 객체 지향 코드에서 쉬워지게 된다.

그러니 항상 객체 지향이 맞다는 생각을 가지지 말고 절차적인 코드나 단순한 자료 구조가 적합하다면 사용하자.

디미터 법칙

디미터 법칙은 모듈의 경우 자신이 조작하는 객체의 속사정을 몰라야 한다는 법칙이다. 즉, 객체 구조의 경로를 따라 멀리 떨어져 있는 낯선 객체에 메시지를 보내는 설계를 피하라는 것이다. 객체는 내부적으로 보유하고 있거나 메시지를 통해 확보한 정보만 가지고 의사결정을 내려야 하고 다른 객체를 탐색해 뭔가를 일어나게 해서는 안된다는 것이다.
이러한 핵심적인 내용 때문에 디미터 법칙은 Don't Talk to Strangers라고도 불린다.

좀 더 정확히 표현하자면, "노출 범위를 제한하기 위해 객체의 모든 메서드는 다음에 해당하는 메서드만을 호출해야 한다"고 말한다.

• 객체 자신의 메서드들
• 메서드의 파라미터로 넘어온 객체들의 메서드들
• 메서드 내부에서 생성하거나 초기화된 객체의 메서드들
• 인스턴스 변수로 가지고 있는 객체가 소유한 메서드들

하지만 위 객체에서 허용된 메서드가 반환하는 객체의 메서드는 호출하면 안된다!

final String outputDir = ctxt.getOptions().getScratchDir().getAbsolutePath();

위의 코드는 getOptions() 함수가 반환하는 객체의 getScratchDir() 함수를 호출하고 계속해서 호출하기 때문에 디미터 법칙을 어기고 있다.

디미터 법칙을 지켜 최대한 노출 범위를 제한한다면 좀 더 에러가 적고, 변화에 유연히 대처할 수 있는 클래스를 만들 수 있을 것이다.

기차 충돌

위에서 본 예제를 기차 충돌이라고 부른다.
그럼 어떻게 변경해야 할까?

Options opts = ctxt.getOptions();
File scratchDir = opts.getScratchDir()
final String outputDir = scratchDir.getAbsolutePath();

위 함수는 디미터 법칙을 지키고 있을까? 아니다.
결국 위 코드 형태로 구현된 함수는 ctxt 객체가 Options를 포함하고, Options가 scratchDir을 포함하는 등의 내부 구조를 알고 있게 된다. 즉, 해당 함수가 많은 객체를 탐색할 줄 안다는 말이다.

하지만 자료구조라면 말이 달라진다. 객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 디미터 법칙을 위반하는 반면 자료 구조라면 당연히 내부 구조를 노출해야 하므로 디미터 법칙이 적용되지 않는다.
사실 위의 예제는 getter를 사용하는 바람에 혼란을 일으키게 된다. 좀 더 명확하게 바꿔보자.

final String outputDir = ctxt.options.scratchDir.absolutePath;

어떤가? 자료구조임이 바로 드러나게 된다.

자료 구조는 무조건 함수 없이 공개 변수만 포함하고 객체는 비공개 변수와 공개 함수를 포함한다면 문제는 훨씬 더 간단해진다.

잡종 구조

하지만 단순한 자료 구조에도 getter,setter를 정의하라고 요구하는 프레임워크와 표준이 존재한다. 이런 혼란으로 때때로 절반은 객체,. 절반은 자료 구조인 잡종 구조가 나오게 된다.

잡종 구조는 중요한 기능을 수행하는 함수도 있고, 공개 변수나 getter, setter도 있게 된다.

하지만 이런 잡종 구조는 새로운 함수는 물론이고 새로운 자료 구조도 추가하기 어려운 단점만을 모아놓은 구조이다. 그러니 꼭 피하도록 하자.

구조체 감추기

만약 위에서 본 예제의 ctxt, options, scrachDir가 객체라면? 앞선 코드처럼 구현해서는 안된다. 어떻게 해야 할까?

// (1)
ctxt.getAbsolutePathOfScrachDirectoryOption();

// (2)
ctxt.getSractchDirectoryOption().getAbsolutePath();

(1)의 경우 ctxt 객체에 공개해야 하는 메서드가 너무 많아지게 된다. 그러자고 (2)로 구현하자니 getSractchDirectoryOption() 메서드가 객체가 아닌 자료 구조를 반환한다고 가정하게 된다.

ctxt가 객체라면 뭔가를 하라고 메시지를 전달해야지 속을 드러내라고 말하면 안된다! 왜 임시 디렉토리의 절대 경로가 필요하게 된걸까?

String outFile = outputDir + "/" + c;assName.replace('.','/') + ".class";
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outFile);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fout);

위 코드를 보면 임시 디렉토리의 절대 경로를 얻으려는 이유가 임시 파일을 생성하기 위한 목적이라는 사실을 알 수 있다.

그러면 ctxt객체에게 임시 파일을 생성하라고 메시지를 보내면 어떨까?

BufferedOutputStream bos = ctxt.createScratchFileStream(classFileName);

내부 구조도 드러내지 않고 디미터 법칙도 위반하지 않게 된다.

자료 전달 객체

자료 구조체의 전형적인 형태는 공개 변수만 있고 함수가 없는 클래스이며 때로는 DTO라고 부른다.
DTO는 특히 데이터베이스와 통신하거나 소켓에서 받은 메시지의 구문을 분석할 때 유용하다. 흔히 DTO는 데이터베이스에 저장된 가공되지 않은 정보를 애플리케이션 코드에서 사용할 객체로 변환하는 일련의 단계에서 가장 처음으로 사용하는 구조체이다.

좀 더 일반적인 형태는 빈 구조이다. 빈은 private 변수를 getter,setter로 조작한다. 별다른 이익을 제공하지 않는다.

활성 레코드

활성 레코드는 DTO의 특수한 형태로 공개 변수가 있거나 비공개 변수에 getter,setter가 있는 자료구조지만, 대게 save나 find와 같은 탐색 함수도 제공한다.
활성 레코드는 데이터베이스 테이블이나 다른 소스에서 자료를 직접 변환한다.

하지만 활성 레코드에 비즈니스 규칙 메서드를 추가해 객체로 취급해버리면 잡종 구조가 나오게 된다.
그렇기 때문에 활성 레코드는 자료 구조로 취급하고 비즈니스 규칙을 담으면서 내부 자료를 숨기는 객체는 따로 생성하도록 하자

결론

객체는 동작을 공개하고 자료를 숨김으로써 기존 동작을 변경하지 않으면 새 객체 타입을 추가하기 쉽지만, 새 동작을 추가하기는 어렵다. 자료 구조는 별다른 동작 없이 자료를 노출함으로써 기존 자료 구조에 새 동작을 추가하기는 쉽지만, 새 자료 구조를 추가하기는 어렵다.
그렇기에 새로운 자료 타입을 추가하는 유연성이 필요하다면 객체가 더 적합하고, 새로운 동작을 추가하는 유연성이 필요하다면 자료 구조와 절차적인 코드가 더 적합하다.

객체지향을 공부하면서 객체지향 최고 라는 생각을 하였는 데 많은 생각이 바뀌었다. 이번 장을 읽으면서 조영호님의 발표영상이 떠오르게 되었다. 여기서도 객체의 검증을 절차적인 코드로 구현함으로써 낮은 응집도의 객체를 높은 응집도의 객체로 만들어 주는 예제가 나온다. 해당 영상과 이번 장을 보며 항상 객체지향을 고집하는 것은 지향하고 직면한 문제에 최적인 해결책을 선택하는 것이 우수한 개발자라는 것을 느끼게 되었다.

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