[OOP] 추상화(Abstraction)
객체지향 프로그래밍(OOP)에서 추상화(Abstraction)란, 복잡한 시스템을 이해하고 관리하기 쉽게 단순화된 개념이나 의미있는 표현으로 정의하는 과정을 말합니다.
이 과정을 통해, 우리는 필수적인 특성만을 강조하고 불필요한 세부사항은 숨김으로써, 보다 체계적이고 효율적인 소프트웨어 설계를 가능하게 합니다.
추상화란?
추상화(Abstraction)는 복잡한 문제를 단순화하여 모델링하는 방법입니다.
복잡한 시스템을 설계할 때, 모든 세부 사항을 한번에 다루려고 하면 이해와 관리가 어려워집니다.
예를 들어, ‘자동차’를 모델링할 때 엔진, 바퀴, 운전대와 같은 기본 요소를 중심으로 개념화하면, 운전자는 각 부품이 어떻게 작동하는지 상세히 알 필요 없이 자동차를 이해하고 사용할 수 있습니다.
이처럼 추상화는 복잡성을 관리하고, 사용자에게는 필요한 정보만을 제공함으로써 인터페이스를 단순화합니다.
절차적 프로그래밍 (Procedural)의 문제
절차적 프로그래밍은 프로그램을 절차(Procedure) 또는 함수(Function) 단위로 나누어 작성하는 방식입니다.
이 방법은 복잡한 소프트웨어 개발이 진행되면서 절차적 프로그래밍의 몇 가지 문제점이 드러나게 되었습니다.
절차적 프로그래밍에서는 데이터와 함수를 분리된 형태로 관리하기 때문에 함수들이 동일한 데이터를 직접 조작하게 됩니다.
따라서, 데이터 구조가 변경되면 관련된 모든 함수를 수정해야 하는 문제가 발생합니다.
이는 코드의 유연성과 확장성을 저해합니다.
또한, 비슷한 기능을 여러 곳에서 사용해야 할 때, 이를 복사-붙여넣기 방식으로 처리하면 코드 중복이 발생합니다. 또 비슷하지만 조금식 세부 구현이 다른 경우에도 함수로 만들어두기 어렵고, 이 또한 일부 중복 코드가 발생하게 됩니다.
이는 유지보수를 어렵게 만듭니다.
두 가지 방식의 추상화 구현
OOP에서 추상화는 주로 클래스와 객체를 통해 구현됩니다.
그중 두 가지 주요 구성 요소는 추상 클래스와 인터페이스입니다.
추상 클래스(Abstract Class)
추상 클래스는 하나 이상의 추상 메서드를 포함하는 클래스입니다.
추상 메서드는 구현되지 않은 메서드로, 하위 클래스에서 반드시 구현해야 합니다.
추상 클래스 자체는 인스턴스화할 수 없으며, 주로 공통된 속성과 메서드를 정의하여 하위 클래스가 이를 상속받아 사용할 수 있도록 합니다.
인터페이스(Interface)
인터페이스는 클래스가 특정 기능을 수행할 수 있도록 보장하는 일종의 계약입니다.
인터페이스는 메서드의 시그니처만을 정의하며, 실제 구현은 이를 구현하는 클래스에서 이루어집니다.
인터페이스는 한 클래스에 여러개를 구현할 수 있으며, 이를 통해 다양한 기능을 유연하게 추가하고 확장할 수 있습니다.
추상화 방법
추상화 방식은 위와 같이 ‘추상 클래스’를 만드는 방법과 ‘인터페이스’를 만드는 방법이 있습니다.
그렇다면, 어떻게 추상화를 해야 할까요?
추상화란, 복잡한 시스템을 이해하고 관리하기 쉬운 개념으로 만드는 것입니다.
즉, 여러 구현 클래스들의 공통적인 특징들을 뽑아 구현 클래스들을 대표하는 상위 타입으로 추상화 할 수 있습니다.
예를 들어, 메시징 시스템을 구현한다고 가정해 보겠습니다. 여기서 클라이언트가 SMS, Kakao로 기능을 만들어 달라고 요구할 수 있습니다.
이 시스템을 구체적인 구현사항으로 만들면, 이후 클라이언트가 LINE과 같은 추가 사항을 요청했을 때, 관련된 코드들을 전부 수정해야 하는 문제가 발생합니다.
하지만, 메시징 서비스의 공통적인 기능을 ISender 인터페이스에 정의하면, 새로운 메시징 서비스를 추가할 때 기존 코드를 변경하지 않고도 확장할 수 있습니다.
추상화는 어떤 개념들에서 공통적인 개념을 뽑아 공통적인 기능을 제공하는 타입을 새로 만드는 것입니다.
이때, 어떻게 구현 할 것가는 아직 모르기 때문에, 추상 타입에서는 구현을 제공하지 않고, 구체적인 구현은 해당 추상화를 구현하는 구체적인 클래스에서 구현하게 됩니다.
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ISender sender = Manager::GetSender();
sender.send(message);
이때, 구현 코드의 수정이 발생하든, 확장이 발생하든, 동작을 요청하는 부분은 변하지 않으므로 유지보수와 확장성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
추상화의 장점
- 코드 재사용성 향상: 추상 클래스와 인터페이스를 통해 공통된 기능을 정의함으로써, 여러 클래스에서 이 기능들을 재사용할 수 있습니다. 이 접근 방식은 중복된 코드를 줄이고, 개발 시간과 비용을 절감합니다.
- 유지보수성: 공통된 기능을 한 곳에서 관리함으로써 코드의 간결성이 증가합니다. 이는 코드 변경이 필요할 때 일관된 수정이 가능하게 하고, 결과적으로 유지보수가 용이해집니다.
- 유연성
- 새로운 클래스가 추가될 때 기존 코드를 수정하지 않고도 쉽게 확장할 수 있습니다. 추상화를 통해 코드의 유연성과 확장성을 높일 수 있습니다.
- 추상 타입을 사용하는 코드는 구현 세부 사항에 의존하지 않으므로, 새로운 기능을 추가하거나 변경할 때 기존 구성 요소를 쉽게 대체하거나 확장할 수 있습니다.