[SOLID 원칙] 객체지향 설계 5가지 원칙
SOLID 원칙이란, 객체 지향 프로그래밍(OOP)에서 소프트웨어 개발을 보다 효율적이고 유지 보수하기 쉽게 만드는 다섯 가지 설계 원칙입니다.
이 다섯 가지 원칙의 이름을 따서 SOLID 원칙이라고 부릅니다.
단일 책임 원칙 (Single Responsibility Principle, SRP)
단일 책임 원칙이란, 하나의 클래스는 하나의 책임만을 가져야 한다는 것입니다.
물론, class Player가 여러가지 기능(외형, 움직임, 상태 등)을 포함한다고 해서 반드시 단일 책임 원칙을 어기는 것은 아닙니다.
중요한 것은 각 기능이 별도의 클래스로 분리되어 있고, 그 클래스가 하나의 책임만을 가지도록 해야 하는 것입니다.
즉, class Player가 여러가지 기능을 직접 구현한다기 보다, 각 단일 책임 원칙이 잘 지켜진 기능들을 포함하여 사용한다고 보는 것이 맞습니다.
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class Player
{
public:
Player();
~Player();
private:
class Character* character;
class Controller* controller;
class Status* status;
private:
int playerID;
};
목적
단일 책임 원칙을 사용하는 목적은 다음과 같습니다.
- 가독성 향상: 하나의 책임만을 가지는 만큼 클래스가 짧고 단순해져 코드의 가독성이 좋아집니다.
- 확장성 증가: 작은 책임만을 가지므로, 새로운 기능을 추가할 때 기존 코드를 변경할 필요 없이 쉽게 확장할 수 있습니다.
- 재사용성 증가: 단일 책임을 가지는 클래스는 특정 기능에 집중하므로, 다른 클래스나 프로젝트 등에서 재사용하기 쉽습니다.
물론, 단점이 없는 것은 아닙니다.
단일 책임 원칙에 의해 클래스 수가 증가하고, 그로 인해 간접 참조 수가 증가하며, 디버깅이 복잡해지는 등의 단점이 있습니다.
하지만, 이러한 단점보다 가지는 장점이 더 크기 때문에 단일 책임 원칙을 지키며 설계하는 것이 좋습니다.
개방-폐쇄 원칙 (Open/Closed Principle, OCP)
개방-폐쇄 원칙이란, 객체(클래스, 모듈, 함수 등)가 확장에는 열려 있어야 하고 변경에는 닫혀(폐쇄) 있어야 한다는 것입니다.
즉, 기능을 추가(확장)할 때 기존 코드를 변경하지 않고 확장할 수 있어야 한다는 뜻입니다.
목적
개방 폐쇄 원칙을 사용하는 목적은 다음과 같습니다.
확장에는 열려있어야 한다.
- 객체는 확장성을 가지고 있어야 한다. (언제든지 확장할 수 있다.)
- 새로운 변경사항이 발생한 경우, 유연하게 코드를 추가하는 것으로 유지 보수에 좋아야 한다.
변경에는 닫혀있어야 한다.
- 기존에 동작하고 있던 객체를 직접 수정하지 않고 변경사항을 적용할 수 있어야 한다.
이는 객체를 구현에 의존하기 보다, 추상화(추상 클래스 or 인터페이스)에 의존하도록 하는 것으로 지킬 수 있습니다.
자세한 내용은 [SOLID 원칙] 개방-폐쇄 원칙 (Open-Closed Principle, OCP) 글에서 자세히 다루기로 하고 넘어가겠습니다.
리스코프 치환 원칙 (Liskov Substitution Principle, LSP)
리스코프 치환 원칙은, 파생 클래스는 기본 클래스를 대신할 수 있어야 한다라는 원칙입니다.
좀 더 원문에 가깝게 말하면, ‘프로그램의 기능이나 동작을 바꾸지 않고도 상위 타입(T)을 하위 타입(S)으로 대체할 수 있어야 한다’는 원칙입니다.
컴퓨터 프로그램에서 자료형 𝑆가 자료형 𝑇의 서브타입(하위 타입)이라면 필요한 프로그램의 속성(정확성, 수행하는 업무 등)의 변경 없이 자료형 𝑇의 객체를 자료형 𝑆의 객체로 교체(치환)할 수 있어야 한다는 원칙이다.
사실, 이렇게만 설명하면 조금 어렵습니다.
심지어는 설명이 헷갈려 상위 타입과 하위 타입을 바꿔서 읽다가 더 헷갈리게 만들기도 하고, 어쩌다 이해하다가도 바꿔서 이해하면 ‘상속을 하면 기능을 확장한다는 건데, 어떻게 파생 클래스 대신 기본 클래스를 써도 괜찮게 만들라는 거지?’라는 오해를 하기도 합니다.
자세한 내용은 [SOLID 원칙] 리스코프 치환 원칙 (Liskov Substitution Principle, LSP)에서 다루기로 하고, 간략히 설명하자면, 객체 지향(OOP)의 상속을 제대로 사용하자는 것에 해당합니다.
파생 클래스가 기본 클래스를 대신할 수 있어야 한다는 말은, 기본 클래스에서 제공하던 기능을 파생 클래스에서도 일관되게 동작하도록 해야 한다는 말이 됩니다.
기본 클래스에서 제공하던 기능을 파생 클래스에서 사용하지 못하게 하거나, 엉뚱한 기능으로 바꿔 놓는다면, 다형성에 대한 여러 문제가 발생할 수 있게 됩니다.
예를 들어, 모든 새가 날 수 있다고 생각하고 코드를 작성했는데, 펭귄이 날 수 없어서 예외가 발생하는 등의 문제가 발생합니다.
따라서, 코드의 신뢰성을 잃게 되고, 기능의 변경이나 코드의 변경이 필요할 때 기존 클래스를 수정해야 하는 문제 등이 발생할 수 있기 때문에 파생 클래스가 기본 클래스의 기능을 망가뜨리지 않고 확장할 수 있도록 설계해야 합니다.
목적
결국, 리스코프 치환 원칙의 목적은 상속과 다형성을 올바르게 사용하여 프로그램의 일관성과 안정성을 유지시키는 원칙입니다.
- 코드의 일관성과 예측 가능성을 유지: 기본 클래스에 대한 기능과 동작이 파생 클래스에서도 일관 되도록 유지하여, 이후 상속을 이어나가거나 기존 코드를 변경하더라도 예측 가능하도록 만들어야 한다.
- 유지보수성 향상: 기본 클래스의 인스턴스를 파생 클래스로 교체하더라도 프로그램이 예상대로 동작하도록 하여 코드 수정을 최소화 한다.
- 다형성의 효과적인 사용: 기본 클래스의 참조를 통해 다양한 파생 클래스의 객체에 대한 동작을 올바르게 처리할 수 있게 한다.
인터페이스 분리 원칙 (Interface Segregation Principle, ISP)
인터페이스 분리 원칙은 이름이 매우 직관적인 원칙입니다.
원칙의 내용은 범용 인터페이스보다 특정 기능을 위한 작은 인터페이스 여러개로 분리해 사용하는 것이 더 낫다는 것입니다.
즉, 인터페이스를 보다 작고 구체적으로 분리하여, 클래스가 자신이 사용하지 않는 메서드에 의존하지 않도록 하는 것입니다.
목적
- 클래스의 단순화
- 인터페이스를 작고 특정한 역할로 분리함으로써, 클래스는 자신이 필요로 하는 메서드만 사용할 수 있습니다.
- 유지보수성 향상
- 인터페이스가 작고 구체적일수록 변경의 영향, 범위를 줄일 수 있습니다.
- 하나의 큰 인터페이스를 수정하면 이를 구현한 모든 클래스에 영향을 미치지만, 작은 인터페이스를 수정하면 그 인터페이스를 사용하는 클래스에만 영향을 미칩니다.
- 재사용성 증가
- 작은 인터페이스는 다양한 컨텍스트에서 재사용하기 쉽습니다.
의존 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle, DIP)
의존 역전 원칙은 다음 두 가지의 내용을 담고 있습니다.
- 상위 모듈은 하위 모듈에 의존해서는 안 되며, 둘 다 추상화에 의존해야 한다.
- 추상화는 세부 사항에 의존해서는 안 되며, 세부 사항은 추상화에 의존해야 한다.
조금 어렵게 느껴질 수 있지만, 쉽게 말하자면, 두 클래스가 서로의 동작을 직접적으로 사용하는 관계가 되어서는 안된다는 것입니다.
만약 두 클래스가 종속(dependency)되거나 결합(coupling) 된다면, 이후 수정 사항이 발생할 때, 상당히 많은 부분을 수정하게 되어 유지보수성을 해칠 수 있습니다.
그렇기 때문에, 중간에 추상화 된 인터페이스 등을 추가해 추상화에 의존하도록 하여 모듈 간의 결합도를 낮추고 유연성과 재사용성을 높이는 원칙입니다.
이를 통해 소프트웨어의 변경에 유연하게 대응할 수 있으며, 테스트가 용이해지고, 유지보수성이 향상됩니다.
자세한 내용은 [SOLID 원칙] 의존 역전 원칙 (Dependency Inversion Principle, DIP) 글을 참조해 주세요.
목적
- 유연성 증가: 고수준 모듈과 저수준 모듈 간의 결합도가 낮아져서 변경에 유연하게 대응할 수 있습니다.
- 재사용성 향상: 추상화를 통해 모듈 간의 의존성을 줄임으로써, 모듈을 다른 프로젝트나 컨텍스트에서 쉽게 재사용할 수 있습니다.
- 테스트 용이성: DIP를 적용하면 모듈을 독립적으로 테스트하기 쉬워집니다. 구체적인 구현 대신 인터페이스나 추상 클래스에 의존하므로, 테스트 시 모의 객체(mock object)를 쉽게 사용할 수 있습니다.
마무리
이 글은 어느 정도 SOLID 원칙을 이해하고 있거나 공부한 적이 있을 때, 가볍게 돌아보며 머리에 새기기 위한 글입니다. 만약, 이해가 안 되는 부분이 있다면, 자세히 정리한 글을 참고해 주시기를 바랍니다.
참고
[SOLID 원칙] 개방-폐쇄 원칙 (Open-Closed Principle, OCP)