Chapter07.객체 지향 구현

Section01.객체지향 설계

객체지향(OOP, Object Oriented Programming)
1. 객체지향 개념
  - 현실 세계의 유형, 무형의 모든 대상을 객체(Object)로 나누고, 객체의 행동(Method)과 고유한 값(Attribute)을 정의하여 설꼐하는 방법
  - 객체를 만들고 조작하며 객체끼리 관계를 맺음으로써 다수의 객체가 함께 수행될 수 있게 한다.
2. 객체지향 구성요소
  1. 클래스(Class)
    - 유사한 종류의 유형/무형의 존재를 속성과 연산을 정의해서 만든 툴
    - 다른 클래스와 독립적으로 디자인한다.
    - 데이터를 추상화하는 단위
  2. 객체(Object)
    - 클래스의 인스턴스
    - 객체는 자신 고유의 속성을 가지며, 클래스에서 정의한 연산을 수행
    - 객체의 연산은 클래스에 정의된 연산을 공유함으로써 메모리를 경제적으로 사용
  3. 속성(Attribute)
    - 객체들이 가지고 있는 고유한 데이터를 단위별로 정의한 것
    - 성질, 분류, 수량, 현재 상태 등에 대해 표현한 값
  4. 메서드(Method)
    - 특정한 작업을 수행하기 위한 명령문의 집합
    - 객체가 가지고 있는 속성들을 변경할 수 있는 하나의 연산
  5. 메시지(Message)
    - 객체에게 어던 행위를 하도록 지시
    - 객체의 메서드를 호출함으로써 객체 간의 상호작용을 할 수 있도록 한다.
3. 객체지향언어의 특징
  1. 캡슐화(Encapsulation)
    - 데이터(Attribute)와 데이터를 처리하는 행동(Method)을 하나로 묶은 것
    - 캡슐화된 객체의 세부내용은 외부에 은폐(정보은닉)되어 오류의 파급 효과가 적다.
    - 캡슐화된 객체들은 재사용이 용이
    - 객체들 간의 메시지를 주고받을 때, 해당 객체의 세부 내용을 알 필요가 없으므로 인터페이스가 단순해지고, 결합도가 낮아진다.
  2. 정보은닉(Information Hiding)
    - 캡슐화의 가장 중요한 개념
    - 다른 객체에게 자신의 데이터를 숨기고, 자신이 정의한 행동만을 통하여 접근을 허용
  3. 상속(Inheritance)
    - 상위클래스(부모클래스)의 모든 데이터와 행동을 하위 클래스가 물려받는 것
    - 상속을 이용하면 하위 클래스는 상위 클래스의 데이터와 행동을 자신의 클래스에 다시 정의하지 않아도 된다.
    - 하위 클래스는 상위 클래스에서 상속받은 요소 외에 새로운 데이터와 행동을 추가하여 사용할 수 있다.
    - 상위클래스의 요소들을 사용할 수 있기 때문에, 소프트웨어 재사용을 증대시키는 중요한 개념
  4. 다형성(Polymorphism)
    - 하나의 메시지에 대해 각 객체가 가지고 있는 여러 가지 방법으로 응답할 수 있는 개념
    - 객체에서 동일한 메서드명을 인자값의 유형이나 개수만 다르게 하는 오버로딩이 존재
    - 객체에서 상속받은 메서드를 재정의하는 오버라이딩이 존재
  5. 추상화(Abstraction)
    - 어떤 실체로부터 공통적인 부분들만 모아 놓은 것
    - 객체의 성질을 분해하고, 공통된 성질을 추출하여 슈퍼 클래스를 설정한다.
4. 객체지향 설계원칙(SOLID)
  1. 단일 책임 원칙(SRP, Single Responsibility Principle)
    - 한 클래스는 하나의 책임만을 가져야한다.
  2. 개방 폐쇄 원칙(OCP, Open-Closed Principle)
    - 확장에는 열려 있고, 수정에는 닫혀 있어야 한다.
    - 기존의 코드를 변경하지 않으면서(Closed) 기능을 추가할 수 있도록(Open) 설계
  3. 리스코프 치환 원칙(LSP, Liskov Substitution Principle)
    - 자식 클래스는 언제나 자신의 부모 클래스를 대체할 수 있어야 한다.
    - 부모 클래스가 들어갈 자리에 자식 클래스를 넣어도 계획대로 작동해야 한다.
  4. 인터페이스 분리 원칙(ISP, Interface Segregation Principle)
    - 자신이 사용하지 않는 인터페이스는 구현하지 말아야 한다.
    - 자신이 사용하지 않는 인터페이스 때문에 영향을 받아서는 안 된다.
  5. 의존성 역전 원칙(DIP, Dependency Inversion Principle)
    - 의존 관계를 맺을 때 자주 변화하는 것보다, 변화가 거의 없는 것에 의존해야 한다.
    - 구체적인 클래스보다 인터페이스나 추상 클래스와 의존 관계를 맺어야 한다.

디자인패턴

디자인 패턴(Design Pattern) 개념
- 객체 지향 프로그래밍 설계를 할 때 자주 발생하는 문제들에 대해 재사용할 수 있도록 만들어놓은 패턴들의 모음
- 이미 만들어져서 잘 되는 것을 활용하여 재사용함으로써 프로그램 최적화에 도움을 준다.
- 효율적인 코드를 만들기 위한 방법론
디자인 패턴 구조
1. 패턴의 이름과 유형
  - 패턴을 부를 때 사용하는 이름과 패턴의 유형
2. 문제 및 배경
  - 패턴이 사용되는 분야 또는 배경, 해결하는 문제
3. 솔루션
  - 패턴을 이루는 요소들, 관계, 협동 과정
4. 결과
  - 패턴을 사용하면 얻게 되는 이점과 영향
5. 사례
  - 간단한 적용사례
6. 샘플 코드
  - 패턴이 적용된 원시코드

GoF 디자인 패턴

GoF(Gang of Four)의 디자인 패턴
- 에리히 감마(Erich Gamma), 리차드 헬름(Richard Helm), 랄프 존슨(Ralph Johnson), 존 블리시디스(John Vissides)에 의해 개발 영역에서 디자인 패턴을 구체화하고 체계화시킴
- 23가지의 디자인 패턴을 정리
- 각각의 디자인 패턴을 생성(Creational), 구조(Structural), 행위(Behavioral) 3가지로 분류

GoF 디자인 패턴 분류

생성 패턴	객체 생성과 관련한 패턴 객체 생성에 있어서 프로그램 구조에 영향을 크게 주지 않는 유연성 제공
구조 패턴	클래스나 객체를 조합해서 더 큰 구조를 만드는 패턴
행위 패턴	객체나 클래스 사이의 알고리즘이나 책임 분배에 관련된 패턴

생성(Creational) 패턴	구조(Structural) 패턴	행위(Behavioral) 패턴
Abstract Factory Builder Factory Method Prototype Singleton	Adapter Bridge Composite Decorator Facade Flyweight Proxy	Chanin of Responsibility Command Interpreter Iterator Mediator Memento Observer State Strategy Template Method Visitor

디자인 패턴 종류

생성 패턴

객체의 생성과 관련된 패턴
객체의 인스턴스 생성을 추상화하는 방법

객체의 생성과 참조 과정을 캡슐화하여 객체가 생성되거나 변경되어도 프로그램 구조에 영향을 받지 않도록 한다.

종류	설명
추상 팩토리 (Abstract Factory)	구체적인 클래스에 의존하지 않고 서로 연관되거나 의존적인 객체들의 조합을 만드는 인터페이스를 제공하는 패턴
빌더 (Builder)	복합 객체의 생성과 표현을 분리하여 동일한 생성 절차에서도 다른 표현 결과를 만들어 낼 수 있음 `new User.Builder(10).name("이름").password("1234").age(43).build();`
팩토리 메소드 (Factory Method)	객체 생성을 서브클래스로 위임하여 캡슐화 함 Virtual-Constructor 패턴이라고도 함
프로토타입 (Prototype)	원본 객체를 복사함으로써 객체를 생성함 java의 clone()을 이용하여 생성하고자 하는 객체에 clone에 대한 Override를 해준다.
싱글톤 (Singleton)	어떤 클래스의 인스턴스는 하나임을 보장하고 어디서든 참조할 수 있도록 함

싱글톤 예시

public class CarClass{
     //자신의 객체를 바로 생성
     private static CarClass car = new CarClass();
     //생성자가 private이기 때문에 외부에서 접근 불가
     private CarClass(){}
     //getInstance 메서드를 이용해서 해당 인스턴스를 사용
     public static CarClass getInstance(){
         return car;
     }    
}

구조 패턴

클래스나 객체들을 조합해 더 큰 구조로 만들 수 있게 해주는 패턴

상속을 통해 클래스나 인터페이스를 합성하는 방법을 정의

종류	설명
어댑터 (Adapter)	클래스의 인터페이스를 다른 인터페이스로 변환하여 다른 클래스가 이용할 수 있도록 함
브리지 (Bridge)	구현부에서 추상층을 분리하여 각자 독립적으로 확장할 수 있게 함
컴포지트 (Composite)	객체들의 관계를 트리 구조로 구성하여 복합 객체와 단일 객체를 구분없이 다룸 하나 이상의 유사한 객체를 구성으로 설계된 객체로 모두 유사한 기능을 나타낸다.
데코레이터 (Decorator)	주어진 상황 및 용도에 따라 어떤 객체에 다른 객체를 덧붙이는 방식
퍼사드 (Facade)	서브시스템에 있는 인터페이스 집합에 대해 하나의 통합된 인터페이스(Wrapper) 제공 서브시스템의 가장 앞쪽에 위치하면서 서브시스템에 있는 객체들을 사용할 수 있또록 인터페이스 역할
플라이웨이트 (Flyweight)	크기가 작은 여러 개의 객체를 매번 생성하지 않고 가능한 한 공유할 수 있도록 하여 메로리를 절약함
프록시 (Proxy)	접근이 어려운 객체로의 접근을 제어하기 위해 객체의 대리(Surrogate)나 대체글(Placeholder)을 제공

프리지 예시

interface Shape{
     public void draw();
}
class CircleShape implements Shape{
     public void draw(){
         printf("Circle");
     }    
}
class SquareShapeimplements Shape{
     public void draw(){
         printf("Square");
     }    
}

행위 패턴

클래스나 객체들이 상호작용하는 방법을 정의한 패턴

하나의 객체로 수행할 수 없는 작업을 여러 객체로 분배하여 결합도를 최소화할 수 있도록 도와준다.

종류	설명
책임 연쇄 (Chain of Responsibility)	요청을 받는 객체를 연쇄적으로 묶어 요청을 처리하는 객체를 만날 때까지 객체 Chain을 따라 요청을 전달함
커맨드 (Command)	요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재사용하거나 취소할 수 있도록 저장함
인터프리터 (Interpreter)	특정 언어의 문법 표현을 정의함
반복자 (Iterator)	내부를 노출하지 않고 접근이 잦은 어떤 객체의 원소를 순차적으로 접근할 수 있는 동일한 인터페이스 제공
중재자 (Mediator)	한 집합에 속해있는 객체들의 상호작용을 캡슐화하여 새로운 객체로 정의
메멘토 (Memento)	객체가 특정 상태로 다시 되돌아올 수 있도록 내부 상태를 실체화
옵저버 (Observer)	객체 상태가 변할 때 관련 객체들이 그 변화를 통지받고 자동으로 갱신될 수 있게 함
상태 (State)	객체 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용
전략 (Strategy)	동일 계열의 알고리즘군을 정의하고 캡슐화하여 상호교환이 가능하도록 함
템플릿 메소드 (Template Method)	상위클래스는 알고리즘의 골격만을 작성하고 구체적인 처리는 서브클래스로 위임함
방문자 (Visitor)	객체의 원소에 대해 수행할 연산을 분리하여 별도의 클래스로 구성함 객체지향 원칙(SOLID) 중 하나인 개방-폐쇄 원칙(OCP, Open-Closed Principle)을 적용하는 방법