프로그래밍 패러다임
'프로그래밍 패러다임(programming paradigm)'은 프로그래머에게 프로그래밍의 관점을 갖게 해주는 역할을 하는 '개발 방법론'이다.
예를 들면, '객체지향 프로그래밍'은 프로그래머들이 프로그램을 상호 작용하는 객체들의 집합으로 볼 수 있게 하고, '함수형 프로그래밍'은 상태 값을 지니지 않는 함수 값들의 연속으로 생각하게 한다.
어떤 언어는 특정한 패러다임을 지원하기도 하는데, jdk 1.8 이전의 자바는, 객체지향 프로그래밍을 지원했지만, 하스켈은 함수형 그로그래밍을 지원한다. 여러 패러다임을 지원하는 언어도 있는데 C+, 파이썬, 자바스크립트가 그러하다.
자바의 경우 jdk 1.8부터 '함수형 프로그래밍' 패러다임을 지원하기 위해 람다식, 생성자 레퍼런스, 메서드 레퍼런스를 도입했고, '선언형 프로그래밍'을 위해 스트림(stream)과 같은 표준API 등도 추가했다.
프로그래밍 패러다임은 크게 '선언형', '명령형'으로 나뉘고, '선언형'은 함수형이라는 하위 집합을 갖는다. '명령형'은 객체지향과 절차지향으로 나뉜다.
선언형과 함수형 프로그래밍
'선언형 프로그래밍(declarative programming)'이란, '무엇을' 풀어내는가에 집중하는 패러다임이고, "프로그램은 함수로 이루어진 것이다" 라는 명제가 담긴 패러다임이기도 하다. '함수형 프로그래밍(functional programming)'은 '선언형 패러다임의 일종'이다.
만약에 자연수로 이루어진 배열에서 최댓값을 찾을 때, 아래와 같이 로직을 구현할 수 있다.
const list = [1,2,3,6,9,13]
const ret = list.reduce((max, num) => num > max ? num : max, 0)
console.log(ret)위 코드에서 reduce()는 '배열'만 받아서 누적한 결과값을 반환하는 '순수 함수'이다.
함수형 프로그래밍은 위와 같이 작은 '순수 함수'들을 쌓아 로직을 구현하고 '고차 함수'를 통해 재사용성을 높인 프로그래밍 패러다임이다.
자바스크립트는 단순하고 유연한 언어이고, 함수가 일급 객체이기 때문에 객체지향 프로그래밍보다는 함수형 그로그래밍 방식이 선호된다.
순수 함수
: '출력'이 '입력에만 의존' 하는 것을 의미한다.
const hwibin = (a,b) => {
return a+b
}hwibin 함수는 들어오는 매개변수 a,b에만 영향을 받는다. 만약 a,b가 아닌 다른 전역 변수가 출력에 영향을 주면 순수 함수가 아니게 된다.
고차 함수
: '고차 함수'란, 함수가 함수를 값처럼 매개변수로 받아 로직을 생성할 수 있는 것을 말한다.
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일급 객체
: 고차 함수를 쓰기 위해서는 해당 언어가 일급 객체라는 특징을 가져야 하고, 그 특징은 아래와 같다.1) 변수나 메서드에 함수를 할당할 수 있다.
2) 함수 안에 함수를 매개변수로 담을 수 있다.
3) 함수가 함수를 반환할 수 있다.물론, 함수형 프로그래밍은 위 내용 말고도 커링, 불변성 등 많은 특징을 담고 있기도 하다.
객체지향 프로그래밍
'객체지향 프로그래밍(OOP, Object-Oriented Programming)'은 '객체들의 집합'으로, 프로그램의 상호 작용을 표현하며, 데이터를 객체로 취급하여 객체 내부에 선언된 메서드를 활용하는 방식을 말한다.
설계에 시간이 많이 소요되고, 처리 속도가 다른 프로그래밍 패러다임에 비해 상대적으로 느리다.
만약, 자연수로 이루어진 배열에서 최댓값을 찾는 로직을 구현하면 아래와 같을 수 있다.
const curi = [1,2,3,4,5,6,9,13]
class List {
constructor(list) {
this.list = list
this.mx = list.reduce((max, num) => num > max ? num : max, 0)
}
getMax() {
return this.mx
}
}
const a = new List(curi)
console.log(a.getMax)위 코드는 List의 메서드 getMax()로 list의 최댓값을 반환하는 예제이다.
객체지향 프로그래밍의 특징
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추상화
: '추상화(abstraction)'란, 복잡한 시스템으로부터 핵심적인 개념 또는 기능을 간추려내는 것을 의미한다.예를 들어 홍길동이란 사람은 학생, 남자, 회장출신, 개발자, 여친있음 등의 특징이 있다. 이 중에서 코드로 나타날 때는 개발자, 남자만 추리는 등의 경우를 들 수 있다.
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캡슐화
: '캡슐화(encapsulation)'는 '객체의 속성과 메서드를 하나로 묶고', 일부를 외부에 감추어 은닉하는 것을 말한다. -
상속성
: '상속성(inheritance)'은 '상위 클래스의 특성을 하위 클래스가 이어받아 재사용하거나 추가, 확장 하는 것'을 말한다. 코드의 재사용 측면, 계층적인 관계 생성, 유지 보수성 측면에서 주용하다. -
다형성
: '다형성(polymorphism)'은 '하나의 메서드나 클래스가 다양한 방법으로 동작하는 것'을 말한다. 대표적으로 '오버로딩', '오버라이딩'이 있다.오버로딩
: '오버로딩(overloading)'은 '같은 이름을 가진 메서드를 여러 개 두는 것'을 말한다. 메서드의 타입, 매개변수의 유형, 개수 등으로 여러 개를 둘 수 있고, '정적 다형성'이다.
예시로는 아래와 같다.
class Person {
public void read(String a) {
System.out.println("I read " + a);
}
public void read(String a, String b) {
System.out.println("I read " + a + b)
}
}
public class Prac {
public static void main(String[] args) {
Person a = new Person();
a.read("book");
a.read("book1", "book2")
}
}위 코드를 보면, 매개변수의 개수에 따라 다른 함수가 호출되었음을 알 수 있다.
오버라이딩
: '오버라이딩(overrideing)'은 주로 '메서드 오버라이딩(method overriding)'을 말하고, 상위 클래스로부터 상속받은 메서드를 하위 클래스가 재정의하는 것을 의미한다.
그리고 '동적 다형성'이다.
예를들면 아래와 같다.
class Move {
public void walk() {
System.out.println("또각 또각");
}
}
class ShoseWalk extends Move {
@Override
public void heal() {
System.out.println("또오각 또오각");
}
}
public class Main{
public static void main(String[] args){
ShoseWalk h = new ShoseWalk();
h.heal();
}
}위 코드를 보면, 부모 클래스는 "또각 또각" 이지만, 자식 클래스에서 "또오각 또오각"으로 바꿨다. 자식 클래스 기반으로 메서드가 재정의 된 것을 알 수 있다.
설계 원칙
객체지향 프로그래밍을 설계할 때는 SOLID 원칙을 지켜야 한다.
S - '단일 책임 원칙'
O - '개방-폐쇄 원칙'
L - '리스코프 치환 원칙'
I - '인터페이스 분리 원칙'
D - '의존 역전 원칙'
-
단일 책임 원칙(SRP, Single Responsibility Principle)
: 모든 클래스는 각각 '하나의 책임만' 가져야 하는 원칙이다. A라는 로직이 있다면, 어떤 클래스는 A에 관한 클래스여야하고, 이를 수정해도 A와 관련된 수정이여야 한다. -
개방-폐쇄 원칙(OCP, Open Colosed Principle)
: 유지 보수 사항이 생긴다면 코드를 쉽게 확장할 수 있도록 하고, 수정할 때는 닫혀 있어야 하는 원칙이다. 즉, 기존의 코드는 잘 변경하지 않으면서, 확장은 쉽게 할 수 있어야 한다. -
리스코프 치환 원칙(LSP, Liskov Substitution Principle)
: 프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 잇어야 하는 것을 의미한다. 클래스는 상속 되기 마련이고, 부모, 자식이라는 계층 관계가 만들어진다. 이때, 부모 객체에 자식 객체를 넣어도 시스템이 문제없이 돌아가게 만드는 것을 말한다. -
인터페이스 분리 원칙(ISP, Interface Segregation Principle)
: 하나의 일반적인 인터페이스보다, 구체적인 여러 개의 인터페이스를 만들어야 하는 원칙이다. -
의존 역전 원칙(DIP, Dependency Inversion Principle)
: 자신보다 변하기 쉬운 것에 의존하던 것을, 추상화된 인터페이스나 상위 클래스를 두어 변하기 쉬운 것의 변화에 영향받지 않게 하는 원칙이다. 즉, 상위 계층은 하위 계층의 변화에 대한 구현으로부터 독립해야 한다.
절차형 프로그래밍
'절차형 프로그래밍'은 로직이 수행되어야 할 연속적인 계산 과정으로 이루어져 있다.
일이 진행되는 방식으로 코드를 구현하기 때문에 코드의 가독성이 좋고 실행 속도가 빠르다. 따라서 계산이 많은 작업 등에 쓰인다. 대표적으로 '포트란(fortran)'을 이용한 대기 과학 관련 연산 작업, 머신 러닝의 배치 작업 등이 있다. 단점으로는, 모듈화하기 어렵고 유지 보수성이 떨어진다는 단점이 있다.
아마 자연수로 이루어진 배열에서 최댓값을 찾는 로직을 구현하면 아래와 같을 수 있다.
const ret = [1,2,3,5,7]
let a= 0
for(let i=0; i<ret.length; i++){
a = Math.max(ret[i], a)
}
console.log(a)패러다임의 혼합
어떤 패러다임이 좋은지에 대한 답은 '없다'.
비즈니스 로직이나 서비스의 특징을 고려해 패러다임을 정하는 것이 좋다. 하나의 패러다임을 기반으로 통일해 서비스를 구축하는 것도 나쁘지 않지만, 여러 패러다임을 조합해 상황과 맥락에 따라 패러다임 간의 장점만 취해 개발하는 것이 좋다. 만약, 백엔드에 머신 러닝 파이프라인과 거래 관련 로직이 있다면, 머신 러닝 파이프라인은 '절차지향형 패러다임', 거래 관련 로직은 '함수형 프로그래밍'을 적용하는 것이 좋을 것이다.
