자바 - 객체 지향 프로그래밍

Dayon·2024년 5월 1일

자바는 객체 지향 프로그래밍 언어이다.

모든 요소들이 객체로 표현되고, 객체 지향 개념의 특징인 추상화, 캡슐화, 상속, 다형성 이 적용된 언어이다.

이러한 객체 지향적 프로그램을 설계를 하면, 각각의 클래스, 메소드들이 각자 독립적인 역할을 가지기 때문에 코드 변경을 최소화하고 유지 보수를 하는데 유리하다. 코드의 재사용으로 반복적인 코드를 최소화하고 간결하게 표현할 수 있는것이다.

객체(object)란?

객체는 객체지향 프로그래밍의 가장 기본적인 단위, “모든 실재하는 대상”

객체는 책상, 의자, 시계 뿐만아니라 눈에 보이지 않는 논리, 철학, 개념들도 포함될 수 있다.

우리가 보고 느끼고 인지할 수 있는 그 모든 것을 의미한다.

객체 지향 프로그래밍에서는 객체를 추상화 시켜 속성(state)과 기능(behavior)으로 분류한 후에 이것을 다시 각각 변수(variable)와 함수(function)로 정의한다.

객체 지향 프로그래밍의 특징 4가지

추상화(Abstraction) : 객체에서 공통된 속성과 행위를 추출하여 정의하는 것
- 자바에서는 추상 클래스(abstract class)와 인터페이스(interface)로 구현할 수 있다.
```
public interface Vehicle {
		public abstract void start() 
		void moveForward();
		void moveBackward();
}

# 이동수단이라는 상위 클래스에서는 전진과 후진이라는 공통적인 기능을 추출해 선언하였다. 
```
- 인터페이스는 추상 메서드나 상수를 통해 객체의 역할만을 정의해두고, 실제적인 구현은 해당 인터페이스를 구현하는 각각의 객체에서 하도록 설계한다.
- 역할과 구현의 분리 ⇒ 객체 지향 프로그래밍에서 유연한 프로그램을 설계하는데 핵심적인 부분
추상클래스 : 확장자의 역할 / 상속을 받아서 기능을 이용하고 확장시킨다.
인터페이스 : 명세서의 역할 / 함수 껍데기 - 함수의 구현을 강제해주어, 구현 객체의 같은 동작을 보장한다.
상속 (Inheritance) : 기존의 클래스를 재활용하여 새로운 클래스를 작성하는 자바의 문법 요소
- 상속은 상위 클래스로부터 확장된 여러개의 하위 클래스들이 모두 상위 클래스의 속성과 기능들을 간편하게 사용할 수 있도록 한다.
- 반복해서 정의할 필요없이 딱 한번만 정의해두고 재사용할 수 있어, 코드를 최소화하고 공유하는 속성과 기능에 간편하게 접근하여 사용할 수 있도록 한다.
- 메서드 오버라이딩 : 상위 클래스의 기능과 속성을 그대로 사용할 수도 있지만, 각각의 클래스의 맥락에 맞게 내용을 재정의 할 수도 있다.
- 위의 인터페이스를 사용하는 구현에 비해 추상화의 정도가 낮다. 모든 구체적인 내용을 정의해두고, 하위 클래스에서는 단순히 가져다가 재사용 할 수 있다.

다형성 (Polymorphism) : 어떤 객체의 속성이나 기능이 상황에 따라 여러가지 형태를 가질 수 있는 성질

한 타입의 참조 변수를 통해 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 만든것
상위 클래스 타입의 참조변수로 하위 클래스의 객체를 참조할 수 있도록 하는 것
메서드 오버라이딩, 메서드 오버로딩

다형성을 활용하면 여러 종류의 객체를 배열로 다루는 일이 가능해진다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 상위 클래스 타입의 객체 배열 선언
        Vehicle vehicles[] = new Vehicle[2];
        vehicles[0] = new Car();
        vehicles[1] = new MotorBike();

        for (Vehicle vehicle : vehicles) {
            System.out.println(vehicle.getClass()); // 각각의 클래스를 확인하는 메서드
        }
    }
}

// 클래스 정의
class Car {}
class MotorBike {}

하나의 타입만으로 여러 가지 타입의 객체를 참조할 수 있다.

캡슐화 (Encapsulation) : 서로 연관되어 있는 속성과 기능들을 하나의 캡슐로 만들어 데이터를 외부로부터 보호하는 것을 말한다.
- 캡슐화를 하는 이유
  - 데이터 보호 : 외부로부터 클래스에 정의된 속성과 기능들을 보호
  - 데이터 은닉 : 내부의 동작을 감추고 외부에는 필요한 부분만 노출
- 데이터 보호와 데이터 은닉으로 각 객체 고유의 독립성과 책임 영역을 안전하게 지키고자하는 목적

정보 은닉과 캡슐화의 차이점

정보은닉 : 데이터 구현이 외부 모듈에 알려지지 않아야 한다고 설명하며 단어 생성
캡슐화 : 원치 않는 수정을 방지하기 위해 클래스의 기본 데이터에 대한 엑세스를 줄이는 방법 설명을 위해 단어 고안

초반에는 단어가 동의어로 사용되어있지만, 2001년 paul roger가 정보를 숨기지 않고 캡슐화 할 수 있다고 주장. 캡슐화는 클래스를 사용하여 외부 코드를 손상시키지 않고 클래스에 기능을 도입

class BookEncapsulation {
    public String author;
    public int isbn;
    public BookEncapsulation(String author, int isbn) {
        this.author = author;
        this.isbn = isbn;
    }
    public String getBookDetails() {
        return "author name: " + author + " ISBN: " + isbn;
    }
}

→ id 를 도입하여 BookEncapsulation 클래스를 수정

// ...
public int id = 1;
public BookEncapsulation(String author, int isbn) {
    this.author = author;
    this.isbn = isbn;
}
public String getBookDetails() {
    return "author id: " + id + " author name: " + author + " ISBN: " + isbn;
} 
// ...

→ 이러한 내부 변경 사항은 클라이언트 코드를 손상시키지 않는다. 이는 캡슐화를 강력하고 모듈화시켜준다

public으로 모든 엑세스 수정자를 사용할수 있는 문제점 발생

하지만, 정보은닉 개념을 적용하면 캡슐화를 더욱 엄격하게 만들수 있다.

정보 은닉은 클래스 데이터의 직접적인 수정을 방지하는 것을 목표로 하는 프로그래밍 원칙

class BookInformationHiding {
    private String author;  // private 액세스 수정자로 변경 
    private int isbn;
    private int id = 1;
    
    public BookInformationHiding(String author, int isbn) {
        setAuthor(author);
        setIsbn(isbn);
    }
    public String getAuthor() {
        return author;
    }
    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }
    public int getIsbn() {
        return isbn;
    }
    public void setIsbn(int isbn) {
        this.isbn = isbn;
    }
    public String getBookDetails() {
        return "author id: " + id + " author name: " + author + " ISBN: " + isbn;
    }
}

→ private 액세스 수정자로 변경 외부 클래스의 필드 액세스 및 변경을 제한한다.

→ 필드에 엑세스하고 수정하는 방법을 설정하기 위해 getter와 setter를 만든다.

정보 은닉	캡슐화
구현 세부 사항과 의도하지 않은 데이터 수정을 숨기는 설계 원칙	데이터를 작동하는 기능과 함께 묶는 객체 지향 원리
private 액세스 수정자를 엄격하게 사용합니다.	액세스 한정자에 엄격하지 않으며 public , private 또는 protected 액세스 한정자를 사용할 수 있다.
defensive 프로그래밍을 달성하는 데 도움이 됩니다.	정보 은닉을 달성하기 위한 방법론

결론 : 클래스를 캡슐화할때 정보 은닉의 원칙을 적용해야 한다. 하지만 두 단어는 동일어가 아니다!

출처

더 알아볼것 - 의존관계 주입 (객체 간 높은 결합도를 해결하는 것)

Dayon

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[데이터 과학] 기계 학습

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