[ Java ] 실전자바-기본편 12.다형성3

좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

객체 지향  특징

• 추상화
• 캡슐화
• 상속
• 다형성

객체 지향 프로그래밍

• 객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 여러개의 독립된 단위, 즉 "객체"들의 모임으로 파악하고자 하는 것, 각각의 객체는 메시지를 주고받고, 데이터를 처리할 수 있다(협력)
• 프로그램을 유연하고 변경이 용이하게 만들기 때문에 대규모 소프트웨어 개발에 많이 사용된다.

다형성의 실세계 비유

• 실세계와 객체 지향을 1:1로 매칭 x
• 그래도 실세계의 비유로 이해하기에는 좋음
• 역할과 구현으로 세상을 구분

역할과 구현을 분리

• 역할과 구현으로 구분하면 세상이 단순해지고, 유연해지며 변경도 편리해진다.
• 장점
  • 클라이언트는 대상의 역할(인터페이스)만 알면 된다.
  • 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조를 몰라도 된다.
  • 클라이언트는 구현 대상의 내부 구조가 변경되어도 영향을 받지 않는다.
  • 클라이언트는 구현 대상 자체를 변경해도 영향을 받지 않는다.
• 자바 언어의 다형성을 활용
  • 역할 = 인터페이스
  • 구현 = 인터페이스를 구현한 클래스, 구현 객체
• 객체를 설계할 때 역할과 구현을 명확히 분리
• 객체 설계시 역할(인터페이스)을 먼저 부여하고, 그 역할을 수행하는 구현 객체 만들기

객체의 협력이라는 관계부터 생각

• 혼자있는 객체는 없다.
• 클라이언트:요청, 서버:응답
• 수 많은 객체 클라이언트와 객체 서버는 서로 협력 관계를 가진다.

자바 언어의 다형성

다형성의 본질

• 인터페이스를 구현한 객체 인스턴스를 실행 시점에 유연하게 변경할 수 있다.
• 다형성의 본질을 이해하려면 협력이라는 객체사이의 관계에서 시작해야함
• 클라이언트를 변경하지 않고, 서버의 구현 기능을 유연하게 변경할 수 있다.

역할과 구현을 분리(정리)

• 실세계의 역할과 구현이라는 편리한 컨셉을 다형성을 통해 객체 세상으로 가져올 수 있음
• 유연하고,변경이 용이
• 확장 가능한 설계
• 클라이언트에 영향을 주지 않는 변경 가능
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요

역할과 구현을 분리(한계)

• 역할(인터페이스)자체가 변하면, 클라이언트,서버 모두에 큰 변경이 발생한다.
• 자동차를 비행기로 변경해야 한다면?
• 대본 자체가 변경된다면?
• USB 인터페이스가 변경된다면?
• 인터페이스를 안정적으로 잘 설계하는 것이 중요

정리

• 다형성이 가장 중요하다!
• 디자인 패턴 대부분은 다형성을 활용하는 것이다.
• 스프링의 핵심인 제어의 역전(IoC), 의존관계 주입(DI)도 결국 다형성을 활용하는 것이다.
• 스프링을 사용하면 마치 레고 블럭 조립하듯이, 공연 무대의 배우를 선택하듯이, 구현을 편리하게 변경할 수 있다.

다형성 - 역할과 구현 예제

다형성을 활용하면 역할과 구현을 분리해서, 클라이언ㅌ트 코드의 변경 없이 구현 객체를 변경할 수 있다.

다음 관계에서는 Driver가 클라이언트다.

 

• Driver:운전자는 자동차(Car)의 역할에만 의존한다. 구현인 K3,Model3 자동차에 의존하지 않는다.
  • Driver클래스는 Car car 멤버변수를 가진다. 따라서 Car인터페이스를 참조한다.
  • 인터페이스를 구현한 K3Car , Model3Car 에 의존하지 않고, Car 인터페이스에만 의존한다.
  • 여기서 설명하는 의존은 클래스 의존 관계를 뜻한다. 클래스 상에서 어떤 클래스를 알고 있는가를 뜻한다. Driver 클래스 코드를 보면 Car 인터페이스만 사용하는 것을 확인할 수 있다.
• Car : 자동차의 역할이고 인터페이스이다. K3Car , Model3Car 클래스가 인터페이스를 구현한다

package poly.car1;
public interface Car {
 void startEngine();
 void offEngine();
 void pressAccelerator();
}

package poly.car1;
public class K3Car implements Car {
 @Override
 public void startEngine() {
 	System.out.println("K3Car.startEngine");
 }
 @Override
 public void offEngine() {
	 System.out.println("K3Car.offEngine");
 }
 @Override
 public void pressAccelerator() {
	 System.out.println("K3Car.pressAccelerator");
 }
}

package poly.car1;
public class Model3Car implements Car {
 @Override
 public void startEngine() {
 	System.out.println("Model3Car.startEngine");
 }
 @Override
 public void offEngine() {
 	System.out.println("Model3Car.offEngine");
 }
 @Override
 public void pressAccelerator() {
	 System.out.println("Model3Car.pressAccelerator");
 }
}

package poly.car1;
public class Driver {
 private Car car;
 public void setCar(Car car) {
 	System.out.println("자동차를 설정합니다: " + car);
	 this.car = car;
 }
 public void drive() {
     System.out.println("자동차를 운전합니다.");
     car.startEngine();
     car.pressAccelerator();
     car.offEngine();
 }
}

• Driver 는 멤버 변수로 Car car 를 가진다.
• setCar(Car car) : 멤버 변수에 자동차를 설정한다. 외부에서 누군가 이 메서드를 호출해주어야 Driver 는 새로운 자동차를 참조하거나 변경할 수 있다.
• drive() : Car 인터페이스가 제공하는 기능들을 통해 자동차를 운전한다

package poly.car1;
/**
 * 다형성을 활용한 런타임 변경
 * 런타임: 애플리케이션 실행 도중에 변경 가능
 */
public class CarMain1 {
 public static void main(String[] args) {
     Driver driver = new Driver();
     //차량 선택(k3)
     Car k3Car = new K3Car();
     driver.setCar(k3Car);
     driver.drive();
     //차량 변경(k3 -> model3)
     Car model3Car = new Model3Car();
     driver.setCar(model3Car);
     driver.drive();
 }
}

실행결과

자동차를 설정합니다: poly.car.K3Car@24d46ca6
자동차를 운전합니다.
K3Car.startEngine
K3Car.pressAccelerator
K3Car.offEngine
자동차를 설정합니다: poly.car.Model3Car@372f7a8d
자동차를 운전합니다.
Model3Car.startEngine
Model3Car.pressAccelerator
Model3Car.offEngine

• 먼저 Driver 와 K3Car 를 생성한다.
• driver.setCar(k3Car) 를 호출해서 Driver 의 Car car 필드가 K3Car 의 인스턴스를 참조하도록 한다.
• driver.drive() 를 호출하면 x001 을 참조한다. car 필드가 Car 타입이므로 Car 타입을 찾아서 실행 하지만 메서드 오버라이딩에 의해 K3Car 의 기능이 호출된다

• Model3Car 를 생성한다.
• driver.setCar(model3Car) 를 호출해서 Driver 의 Car car 필드가 Model3Car 의 인스턴스를 참조 하도록 변경한다.
• driver.drive() 를 호출하면 x002 을 참조한다. car 필드가 Car 타입이므로 Car 타입을 찾아서 실행 하지만 메서드 오버라이딩에 의해 Model3Car 의 기능이 호출된다.

OCP(Open-Closed Principle) 원칙

• Open for extension: 새로운 기능의 추가나 변경 사항이 생겼을 때, 기존 코드는 확장할 수 있어야 한다.
• Closed for modification: 기존의 코드는 수정되지 않아야 한다.

새로운 차량의 추가

 

여기서 새로운 차량을 추가해도 Driver의 코드는 전혀 변경하지 않는다. 운전할 수 있는 차량의 종류가 계속늘어나도 Car를 사용하는 Driver의 코드는 전혀 변경하지 않는다. 기능을 확장해도 main()일부를 제외한 프로그램의 핵심 부분의 코드는 전혀 수정하지 않아도 된다.

 

• Car를 사용하는 클라이언트 코드인 Driver코드의 변경 없이 새로운 자동차를 확장할 수 있다.
• 다형성을 활용하고 역할과 구현을 잘 분리한 덕분에 새로운 자동차를 추가해도 대부분의 핵심 코드들을 그대로 유지가