[Java] 객체지향 프로그래밍 (OOP is A PIE)

객체란?

객체 지향에 대해 알아보기 전에 "객체"에 대해 알아보자. 객체(客體)라는 단어를 한자로 풀어보면 손 객(客) 자를 쓰며 '손님'이라는 뜻을 가지고 있다. 반대말은 주인 주(主) 한자를 쓰는 "주체"라는 단어인데, 객체는 주체가 아닌 것을 의미하며 주체가 활용하는 대상이라는 의미다. 실제 세계에 존재하는 모든 사물이 객체가 될 수 있고 이 객체는 프로그래밍의 대상이 된다.

 

객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented Programming, OOP)

객체 지향 이론의 기본 개념은 "실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물 간의 상호작용이다."라고 표현할 수 있는데, 객체 지향 프로그래밍은 이런 기본 개념을 바탕으로 실제 세계를 컴퓨터 속에 옮겨 구현하는 것을 말한다. 즉, 실제 세계의 모든 것들을 객체화하여 컴퓨터 속에 프로그래밍하는 것을 말한다. 블록 형태의 모듈화 된 프로그래밍을 통해 코드 간에 서로 관계를 맺어 보다 유기적으로 프로그램을 구성할 수 있다.

 

객체 지향 언어의 장점

✅ 코드 재사용성 높음
새로운 코드를 작성할 때 기존의 코드 이용하여 쉽게 작성할 수 있음

✅ 코드의 관리가 용이
코드 간의 관계를 이용해 적은 노력으로 쉽게 코드를 변경 가능

✅ 신뢰성 높은 프로그래밍 가능
제어자와 메서드를 이용해 데이터 보호하고 코드의 중복을 제거하여 코드 불일치로 인한 오동작 방지

 

객체 지향 프로그래밍의 특징

객체 지향 프로그래밍은 4가지 특징을 가지고 있는데 각 특징의 앞 글자를 따서 OOP is A PIE라고 줄여 부르기도 한다.

 

1️⃣ 추상화(Abstraction)

추상: 여러 가지 사물이나 개념에서 공통되는 특성이나 속성 따위를 추출하여 파악하는 작용.

 

'추상'이란 단어의 사전적 의미는 위와 같은데, 프로그래밍적으로 생각해보면 실제로 존재하는 사물(객체)의 공통된 특징을 묶어 하나의 클래스로 정의하는 것을 추상화라고 한다. 아래 그림의 예시처럼 현실 세계에 강아지와 새라는 객체가 존재할 때, 이들의 공통적인 특징이나 행동들을 추출하여 Animal이라는 클래스로 정의하는 것이 추상화 과정이다. 이렇게 정의된 클래스는 구체화 과정을 거쳐 프로그램의 객체(instance)가 되어 활용된다. 추상화에서 객체의 공통된 상태와 기능을 추출하는 과정은 프로그램의 특성에 맞게 불필요한 정보는 숨기고 중요한 정보만 가져와 정의한다.

현실세계의 객체를 추상화, 구체화하여 프로그래밍의 인스턴스로 만드는 과정

 

2️⃣ 상속 (Inheritance)

기존의 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 정의하는 것을 말한다. 상속을 이용하면 코드의 재사용성을 높이고 코드를 공통으로 관리할 수 있기 때문에 코드의 추가 및 변경이 용이하다. 자바에서는 extneds 키워드를 사용해 상속을 구현하며 두 클래스가 서로 상속 관계에 있을 때 상속해 주는 클래스를 조상 클래스(부모클래스)라고 하며 상속받는 클래스를 자손 클래스(자식 클래스)라고 한다. 상속 관계는 UML 표현으로 속이 빈 실선 화살표를 사용한다. 상속 관계는 is a 관계라고도 표현하는데, 부모의 모든 멤버를 자식이 가지고 있으므로 "자식 is a 부모" 라고 나타낼 수 있다.

학생과 사람은 상속관계

 

3️⃣ 다형성 (Polymorphism)

하나의 객체가 여러 형태(타입)를 가질 수 있는 성질을 말한다. 자바에서는 한 타입의 참조변수로 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 하여 다형성을 구현하였다. 즉, 상속 관계에 있을 때 조상 클래스의 참조변수로 자식 클래스 객체를 참조할 수 있다. 이런 성질을 이용하면 여러 종류의 객체를 하나의 배열로 다룰 수 있고, 메서드의 매개변수로 여러 타입의 객체를 받아 올 수 있다. 이뿐만 아니라 메서드의 오버로딩, 오버라이딩을 통해 같은 모양의 메서드가 여러 다른 기능을 하는 것도 다형성의 예시로 들 수 있다.

Student는 Person을 상속받고 Person은 Object를 상속받는 관계

Student student = new Student();    //객체 생성

Student s = student;            // 같은 타입 클래스로 객체 참조 가능
Person p = student;            // 부모 타입 클래스로 객체 참조 가능
Object o = student;            // 조상 타입 클래스로 객체 참조 가능

 

4️⃣ 캡슐화, 데이터 은닉과 보호 (Encapsulation)

클래스 내부의 멤버 변수와 메서드를 하나의 캡슐로 만들어 외부로부터 보호하는 것을 말한다. 내부의 정보를 외부로부터 보호하는 이유는 외부에 노출되어선 안 되거나 불필요한 정보들을 내부적으로만 사용하게 하여 정보를 은닉하기 위함이다. 자바에선 접근 제어자를 이용해 외부로부터의 접근을 필요에 따라 차단한다.

예를 들어, 한 클래스에 있는 멤버 변수를 외부에서 함부로 수정할 수 없도록 하고 싶다면, 해당 변수를 private으로 설정하여 접근을 클래스 내부에서만 가능하게 만든다. 그런 후 외부에서 정보의 수정이나 조회가 필요하다면 공개된 특정 메서드(ex. setter, getter)를 통해서만 가능하게 하여 무분별한 접근이 불가하도록 정보를 보호한다.

 

*참고: Java의 정석