[Clean Code] 6. 객체와 자료 구조

 

자료 추상화

두 예제의 차이를 살펴보자.

두 예제 모두 2차원 점을 표현하다. 그런데 한 클래스는 구현을 외부로 노출하고, 다른 클래스는 구현을 완전히 숨긴다.

class Point {
    public double x;
    public double y;
}

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

아래 예제는 점이 직교좌표계를 사용하는지 극좌표계를 사용하는지 알 길이 없다. 그럼에도 불구하고 인터페이스는 자료구조를 명확하게 표현한다. 또한 클래스 메서드가 접근 정책을 강제한다. 좌표를 읽을 때는 각 값을 개별적으로 읽어야 한다. 하지만 좌표를 설정할 때는 한꺼번에 설정해야 한다.

반면, 위 예제는 확실히 직교좌표계를 사용한다. 또한 개별적으로 좌표값을 읽고 설정하게 강제한다. 변수를 private으로 선언하더라도 각 값마다 조회(get), 설정(set) 함수를 제공한다면 구현을 외부로 노출하는 셈이다.

위 예제보다는 아래 예제처럼 자료를 세세하게 공개하기보다는 추상적인 개념으로 표현하는 것이 좋다.

 

자료/객체 비대칭

앞서 소개한 예제는 객체와 자료 구조 사이에 벌어진 차이를 보여준다. 객체는 추상화 뒤로 자료를 숨긴 채 다루는 함수만 공개한다. 자료 구조는 자료를 그대로 공개하며 별다른 함수는 제공하지 않는다. 두 정의는 본질적으로 상반된다.

다음 예제를 보자. 절차적인 도형 클래스다.

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

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

class Circle {
    public Point center;
    public double radius;
}

public class Geometry {
    public final double PI = 3.141592;
    
    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 (shape instanceof Circle) {
            Circle c = (Circle) shape;
            return PI * c.radius * c.radius;
        } else {
            throw new NoSuchShapeException();
        } 
    }
}

만약 Geometry클래스에 둘레 길이를 구하는 perimeter() 함수를 추가하고 싶다면? 세 도형 클래스는 아무 영향도 받지 않는다. 

반대로 새 도형을 추가하고 싶다면? Geometry클래스에 속한 함수를 모두 고쳐야 한다.

이번에는 객체 지향적인 도형 클래스를 보자.

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

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

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

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

class Circle implements Shape {
    public Point center;
    public double radius;
    private final double PI = 3.141592;

    public double area() {
        return PI * radius * radius;
    }
}

이 경우, 만약 perimeter()함수를 추가하고 싶다면 도형 클래스 전부를 고쳐야 한다.

그러나 새 도형을 추가해도 기존 함수에 아무런 영향을 미치지 않는다.

앞서 말했듯이, 절차지향(자료구조)과 객체지향(객체)은 상반되는 특징이 있다. 복잡한 시스템을 짜다 보면 새로운 함수가 아니라 새로운 자료 타입이 필요한 경우가 생긴다. 이때는 객체 지향 기법이 가장 적합하다. 반면, 새로운 자료 타입이 아니라 새로운 함수가 필요한 경우가 생긴다. 이때는 절차적인 코드가 좀 더 적합하다.

 

디미터 법칙

디미터 법칙은, 모듈은 자신이 조작하는 객체의 속사정을 몰라야 한다는 법칙이다. 즉, 객체는 조회 함수로 내부 구조를 공개하면 안 된다는 의미다. 디미터 법칙은 "클래스 C의 메서드 f는 다음과 같은 객체의 메서드만 호출해야 한다"고 주장한다.

- 클래스 C

- f가 생성한 객체

- f 인수로 넘어온 객체

- C 인스턴스 변수에 저장된 객체

하지만 위 객체에서 허용된 메서드가 반환하는 객체의 메서드는 호출하면 안 된다. 다시 말해, 낯선 사람은 경계하고 친구랑만 놀라는 의미다.

다음 코드는 디미터 법칙을 어기는 듯이 보인다.

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

 

<기차 충돌>

흔히 위와 같은 코드를 기차 충돌이라 부른다. 여러 객차가 한 줄로 이어진 기차처럼 때문이다. 일반적으로 조잡하다 여겨지는 방식이므로 피하는 편이 좋다. 위 코드는 다음과 같이 나누는 편이 좋다. 

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

위 예제가 디미터 법칙을 위반하는지 여부는 ctxt, opts, scratchDir이 객체인지 아니면 자료 구조인지에 달렸다. 객체라면 내부 구조를 숨겨야 하므로 확실히 디미터 법칙을 위반하지만 자료 구조라면 당연히 내부 구조를 노출하므로 디미터 법칙이 적용되지 않는다.

자료 구조는 무조건 함수 없이 공개 변숨난 포함하고 객체는 비공개 변수와 공개 함수를 포함하다면, 문제는 훨씬 간단하다. 하지만 단순한 자료 구조에도 조회 함수와 설정 함수를 정의하라 요구하는 프레임워크가 존재한다.

 

<잡종 구조>

이런 혼란으로 말미암아 때때로 절반은 객체, 절반은 자료 구조인 잡종 구조가 나온다. 잡종 구조는 중요한 기능을 수행하는 함수도 있고, 공개 변수나 공개 조회/설정 함수도 있다. 공개 조회/설정 함수는 비공개 변수를 그대로 노출한다.

이런 잡종 구조는 새로운 함수는 물론이고 새로운 자료 구조도 추가하기 어렵다. 양쪽 세상에서 단점만 모아놓은 구조다. 그러므로 잡종 구조는 되도록 피하는 편이 좋다.

 

<구조체 감추기>

객체라면 내부 구조를 감춰야 한다. 그렇다면 앞선 예제에서 임시 디렉터리의 절대 경로는 어떻게 얻어야 좋을까?

우선 임시 디렉터리의 절대 경로가 왜 필요할까? 다음 예제는 그 이유에 대해 설명한다.

String outFile = outputDir + "/" + className.replace('.', '/') + ".class";
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outFile);

임시 디렉터리의 절대 경로를 얻으려는 이유가 임시 파일을 생성하기 위한 목적이라는 사실이 드러난다. 그렇다면 ctxt객체에 임시 파일을 생성하라고 시키면 어떨까?

FileOutputStream fos = ctxt.createScratchFileStream(classFileName);

객체에 맡기기에 적당한 임무로 보인다! ctxt는 내부 구조를 드러내지 않으며, 디미터 법칙을 위반하지 않느다.

 

자료 전달 객체

자료 구조체의 전형적인 형태는 공개 변수만 있고 함수가 없는 클래스다. 이런 자료 구조체를 때로는 자료 전달 객체(DTO)라 한다. DTO는 유용한 구조체다. 특히 데이터베이스와 통신하거나 소켓에서 받은 메시지의 구문을 분석할 때 유용하다.

좀더 일반적인 형태는 빈(bean) 구조다. 빈은 비공개 변수를 조회/설정 함수로 조작한다. 그러나 별다른 이익을 제공하지 않는다.

 

<활성 레코드>

활성 레코드는 DTO의 특수한 형태다. 공개 변수가 있거나 비공개 변수에 조회/설정 함수가 있는 자료 구조지만, 대개 save나 find와 같은 탐색 함수도 제공한다. 불행히도 활성 레코드에 비즈니스 규칙 메서드를 추가해 이런 자료 구조를 객체로 취급하는 개발자가 흔하다. 하지만 이는 바람직하지 않다. 그러면 자료 구조도 아니고 객체도 아닌 잡종 구조가 나오기 때문이다.

해결책은 당연하다. 활성 레코드는 자료 구조로 취급한다. 비즈니스 규칙을 담으면서 내부 자료를 숨기는 객체는 따로 생성한다.

 

결론

객체는 동작을 공개하고 자료를 숨긴다. 그래서 기존 동작을 변경하지 않으면 새 객체 타입을 추가하기는 쉬운 반면, 기존 객체에 새 동작을 추가하기는 어렵다.

자료 구조는 별다른 동작 없이 자료를 노출한다. 그래서 기존 자료 구조에 새 동작을 추가하기는 쉬우나, 기존 함수에 새 자료 구조를 추가하기는 어렵다.

어떤 시스템을 구현할 때, 새로운 자료 타입을 추가하는 유연성이 필요하다면 객체를, 새로운 동작을 추가하는 유연성이 필요하다면 자료 구조가 더 적합하다.

우수한 소프트웨어 개발자는 편견 없이 이 사실을 이해해 직면한 문제에 최적인 해결책을 선택한다.