: Software 분야에서 Application을 개발에 빈번히 쓰여지는 범용 기능을 한꺼번에 제공해 Application의 토대로서 기능하는 Software이다. Application의 아웃라인으로 개발에 Framework를 이용하면 독자적으로 필요로하는 부분만 개발하면 되기 때문에 개발 효율의 향상을 기대할 수 있다.
e.g., Spring, Django, node.js 등
1.1. 특징
공통적인 개발 환경을 제공한다. (개발 편의성)
개발할 수 있는 범위가 정해져있다.
Application 제어의 역전이 발생한다.
2. Library
: 개발자가 사용할 수 있는 API들을 종류나 목적에 따라 나누어 정의한 API 묶음으로 재사용 가능한 Code의 집합이다. Library는 System에 기본적으로 설치되어있는 기본 Library와 제조사나 외부 메이커에 의해 만들어지는 확장 Library로 나뉜다.
e.g.,
import random # random Library를 사용하겠다.
random_num = random.randrange(1, 7) # random Library에 포함되어 있는 함수를 이용해 값 반환
2.1. 특징
개발에 필요한 것들을 모아둔 일종의 저장소이다.
필요할 때 호출해서 사용한다.
Application의 흐름을 제어한다 ☞ Framework와 반대
3. API(Application Programming Interface)
: 응용 프로그램에서 사용할 수 있도록 운영체제나 다른 프로그램이 제공하는 기능을 제어할 수 있게 만든 Interface이다.
3.1. 특징
응용 프로그램을 다른 운영체제나 Program과 연결해주는 다리 역할을 한다.
직접 구현하는 것이 아닌 제어를 담당한다.
API를 조합해 원하는 Program을 만들 수 있다.
4. 비유를 통한 Framework, Library, API의 이해
집을 지을 때 아래의 조건이 만족되어야 한다고 가정해보자.
1. 3개의 방, 1개의 화장실이 존재해야 한다. 2. 에어컨이 존재해야 한다. 3. 조명, 가전제품 등을 제어할 수 있는 리모컨이 존재해야 한다.
1번 조건 : 맨땅에 헤딩하기보다는 평면도를 이용해 여러 사람이 협업하면 효율성이 높아질 것이다. ☞ 평면도 = Framework
2번 조건 : 에어컨을 실제로 만들기보다는 기존에 만들어져 있는 에어컨을 구매해 가져다 놓으면 불필요한 시간과 노력을 줄일 수 있을 것이다. ☞ 기존 제품 = 외부 Library
3번 조건 : 리모컨을 이용해 제품을 제어한다면 리모컨 없이 제어할 때보다 더 쉽게 제어할 수 있을 것이다. ☞ 리모컨 = API
: 절차지향 프로그래밍이 오로지 컴퓨터 관점에서의 프로그래밍 패러다임이라면 객체지향은 인간이 구분할 수 있는 요소를 객체로 표현한 인간 중심적 프로그래밍 패러다임
2. 기본 구성 요소
2.1. 클래스(Class)
: OOP에서 객체를 생성하기 위해 사용되는 Data Type으로 같은 종류의 집단에 속하는 속성(Attribute)과 행위(Behavior)를 변수와 메서드로 정의한 것이다.
사용자가 원하는 Data Type을 가지는 변수 및 함수를 포함할 수 있기 때문에 사용자 정의형 데이터(User-defined Data Type)로 볼 수 있다. 이 때, Class는 사용자가 원하는 Data Type을 구현하는 일종의 틀이므로 해당 Class에 대한 객체를 생성하지 않는다면 구현한 Class는 의미가 없어진다.
부모 Class의 속성을 자식 Class가 그대로 물려받아 사용할 수 있는 상속 기능을 가지고 있다.
# Person이라는 이름을 가진 class 선언
class Person:
# Attribute
name = 'Jae Young'
age = 24
family = ['Dad', 'Mom', 'Sister']
# Method
def sleep(self, time):
return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)
# Me 라는 객체를 선언
# 객체를 선언함으로써 Person Class는 의미를 갖는다
Me = Person()
# Person Class에 속해있는 Attribute의 값이 출력됨
print(Me.name)
print(Me.age)
print(Me.family)
# Person Class에 속해있는 Method가 실행됨
print(Me.sleep(8))
Jae Young 24 ['Dad', 'Mom', 'Sister'] Jae Young은 8시간 잡니다.
2.2. 객체(Object)
: Class에서 정의한 것을 토대로 실제 메모리에 할당된 것으로 Instance라고 부른다.
객체는 자신 고유의 속성(Attribute)을 가지며 Class에 정의한 행위(Behavior)를 수행할 수 있다. 객체의 행위는 Class에 정의된 행위에 대한 정의를 공유함으로써 메모리를 경제적으로 사용
Attribute(속성) : Instance가 가지고 있는 변수를 의미한다. e.g., Instance를 자동차로 봤을 때 핸들, 바퀴 등을 Attribute로 볼 수 있다.
Behavior(행위) : Instance 내의 Attribute가 수행하는 행위를 의미한다. 즉, Class 내의 Method가 Behavior에 속한다. e.g., Instance를 자동차로 봤을 때 자동차가 앞으로 이동하는 행위, 자동차가 뒤로 이동하는 행위는 모두 Method 즉, Behavior가 될 수 있다.
2.3. 메서드(Method), 메시지(Message)
: Class를 선언했을 때 Class 내에서 정의되는 함수를 말한다. 즉 Method는 Class에 속한 행위(Behavior)를 의미한다.
객체 간의 통신은 메시지를 통해 이루어진다.
3. 특징
: 자료 추상화를 기초로해 상속, 다형 개념이 시스템의 복잡성을 제어하기 위해 서로 맞물려 기능한다.
3.1. 자료 추상화
: 불필요한 정보는 숨기고 중요한 정보만을 표현함으로써 프로그램을 간단히 만드는 것
자료 추상화를 통해 정의된 자료형을 추상 자료형이라고 하며 추상 자료형은 자료형의 자료 표현과 자료형의 연산을 캡슐화한 것으로 접근 제어를 통해 자료형의 정보를 은닉할 수 있다.
객체 지향 프로그래밍에서 일반적으로 추상 자료형을 Class, 추상 자료형의 인스턴스를 객체, 추상 자료형에서 정의된 연산을 메소드, 메소드의 호출을 생성자라고 함
3.2. 캡슐화(Encapsulation)
: 객체의 Attribute와 Method를 논리적으로 묶어놓은 형태를 의미한다.
캡슐화의 목적 1. 코드를 재수정 없이 재활용 : 관련된 기능과 특성을 한 곳에 모으고 분류하기 때문에 객체 재활용이 원활해진다. 2. 정보 은닉 : 객체가 외부에 노출하지 않아야 할 정보 또는 기능을 접근 제어자를 통해 제어 권한이 있는 객체에서만 접근할 수 있도록 한다.
Protected: 자신의 Class 내부 혹은 상속받은 Class 내부에 존재하는 Method에서만 접근을 허용한다.
Public: 어떤 Class 내부에 존재하는 Method에서도 접근을 허용한다.
3.3. 상속
: Class를 정의할 때 계층이 나뉘어 새로운 클래스(자식 Class = Sub Class)가 기존의 클래스(부모 Class = Super Class)의 속성과 기능을 이용할 수 있게 하는 기능이다.
기능의 일부분을 변경해야할 경우 상속받은 자식 Class에서 해당 기능만 다시 수정(정의)해 사용할 수 있다.
절차 지향 프로그래밍에서 Library를 통해 다른 사람이 짜놓은 소스 코드를 가져와 사용할 수 있지만 내 의도에 맞게 수정하면 다른 Library가 되어 버전에 따라 동작하지 않을 수 있고 불필요한 코드 수정 작업을 해야하는데 이런 문제를 해결하기 위해 도입되었다.
e.g., Person이라는 Class가 정의되어 있고, Student와 Worker라는 객체가 있다고 가정했을 때 Student와 Worker가 모두 필요로 하는 공통 속성이 있을 것이고 각자 고유하게 필요로 하는 속성이 있을 것이다. 이럴 때 Inheritance를 사용하게 되면 불필요한 반복을 줄일 수 있다.
# Person Class 정의
class Person():
# 생성자를 이용해 각 객체의 초기값 설정
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def sleep(self, time):
return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)
# Student Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Student Class는 자식 Class가 됨
class Student(Person):
def study(self, time):
return '{}은 {}시간 공부합니다.'.format(self.name, time)
# Worker Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Worker Class는 자식 Class가 됨
class Worker(Person):
def work(self, time):
return '{}은 {}시간 일합니다.'.format(self.name, time)
student = Student('Jae Young', 24)
worker = Worker('Gil Dong', 48)
# 각 Class 내에는 name이 존재하지 않지만 Super Class에 존재하는
# 객체의 name 속성을 상속받아 출력
print(student.study(10))
print(worker.work(12))
print()
# 각 Class 내에는 sleep()이라는 Method가 존재하지 않지만 Super Class에 존재하는
# sleep() Method를 상속받아 출력
print(student.sleep(8))
print(worker.sleep(6))
Jae Young은 10시간 공부합니다. Gil Dong은 12시간 일합니다.
Jae Young은 8시간 잡니다. Gil Dong은 6시간 잡니다.
3.4. 다형성
: 어떤 한 요소에 여러 개념을 넣어 놓는 것으로 하나의 변수명, 함수명 등이 상황에 따라 다른 의미로 해석될 수 있는 것이다.
일반적으로 Overriding이나 Overloading을 의미한다.
Overriding 영어로 '최우선인'이라는 뜻을 가지고 있어 말 그대로 Class 간의 상속이 이루어질 때 Overriding할 Method를 정의하는 것이다. Super Class와 Sub Class에 동일한 이름과 동일한 Parameter를 가지는 Method가 존재한다고 가정했을 때 Sub Class의 Method가 우선순위를 가져 동작하게 된다.
Overloading 영어로 '중복'이라는 뜻을 가지고 있어 말 그대로 Operator를 중복(덮어씌워)해 동작되도록 하는 것을 말한다. Class를 정의하고 객체를 생성했을 때 Class는 기본적으로 User-defined Data Type이기 때문에 산술 연산 등의 Operator가 동작하지 않는다. 이 때 객체간의 연산을 위해 Operator Overloading을 사용한다.
# Person Class 정의
class Person():
# 생성자를 이용해 각 객체의 초기값 설정
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def duty(self, time):
return '{}은 {}시간 일합니다.'.format(self.name, time)
# Student Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Student Class는 자식 Class가 됨
class Student(Person):
# Method Overriding
def duty(self, time):
return '{}은 {}시간 공부합니다.'.format(self.name, time)
def sleep(self, time):
return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)
# Worker Class를 정의
# 이 때 부모 Class는 Person Class가 되며 Worker Class는 자식 Class가 됨
class Worker(Person):
def sleep(self, time):
return '{}은 {}시간 잡니다.'.format(self.name, time)
student = Student('Jae Young', 24)
worker = Worker('Gil Dong', 48)
# Student Class의 경우 Method Overriding이 일어났기 때문에
# Sub Class에 존재하는 Method가 우선 순위를 가져 동작
print(student.duty(10))
# Worker Class의 경우 Method Overriding이 일어나지 않았기 때문에
# Super Class에 존재하는 Method를 상속받아 동작
print(worker.duty(12))
Jae Young은 10시간 공부합니다. Gil Dong은 12시간 일합니다.
Overloading
# Number Class 정의
class Number:
# 객체의 초기값 설정
def __init__(self, num):
self.num = num
# number라는 객체 생성
number = Number(3)
# print()를 사용했을 때 원하는 결과가 출력되지 않음
print(number)
# Class 객체와 int형 Data간의 산술연산을 지원하지 않음
number + 3
# Number Class 정의
class Number:
# 객체의 초기값 설정
def __init__(self, num):
self.num = num
# str()의 재정의를 통해 print() Overloading
def __str__(self):
return str(self.num)
# add()의 재정의를 통해 '+' Operator Overloading
def __add__(self, other_num):
return self.num + other_num
# number라는 객체 생성
number = Number(3)
# print()를 사용했을 때 원하는 결과가 출력
print(number.num)
# Class 객체와 int형 Data간의 산술연산을 지원
print(number + 3)
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3.5. 다중 상속
: 클래스가 2개 이상의 클래스로부터 상속받을 수 있게 하는 기능이다.
클래스들의 기능이 동시에 필요할 때 용이하나 클래스의 상속관계에 혼란을 줄 수 있고(e.g. 다이아몬드 상속) 프로그래밍 언어에 따라 사용 가능 유무가 다르므로 주의해서 사용해야 한다. (JAVA는 지원하지 않음)
4. 장점 vs 단점
장점
단점
소프트웨어 공학의 관점에서 볼 때 SW의 질을 향상시키기 위해 강한 응집력(Strong Cohesion)과 약한 결합력(Week Coupling)을 지향해야 하는데, OOP의 경우 하나의문제 해결을 위한 데이터를 클래스에 모아놓은 데이터형을 사용함으로써 응집력 강화하고클래스간에 독립적인 디자인을 함으로써 결합력을 약하게 한다.
코드 재사용 용이 : 남이 만든 클래스를 가져와서 이용할 수 있고 상속을 통해 확장해서 사용할 수 있다.
유지보수가 쉬움 : 절차 지향 프로그래밍에서는 코드를 수정해야할 때 일일이 찾아 수정해야하는 반면 객체 지향 프로그래밍에서는 수정해야할 부분이 클래스 내부에 멤버 변수 혹은 메서드로 존재하기 때문에 해당 부분만 수정하면 된다.
대형 프로젝트에 적합 : 클래스 단위로 모듈화 시켜서 개발할 수 있으므로 대형 프로젝트처럼 여러 명, 여러 회사에서 프로젝트를 개발할 때 업무 분담하기 쉽다.
멤버 변수에 직접 접근하지 못하게 private으로 접근 지정자를 설정하고 public으로 getter, setter 메서드를 만드는 방식을 사용하면 아무나 접근 가능한데 왜 private으로 할까?
getter, setter를 사용하면 메서드를 통해서 접근하기 때문에 메서드 안에서 매개변수같이 어떤 올바르지 않은 입력에 대해 사전에 처리할 수 있게 제한하거나 조절할 수 있기 때문이다. e.g., setter에서 유효범위를 넘은 정수가 들어왔을 때의 처리를 하고 나서 set하거나 예외 처리를 해버릴 수 있고, getter도 마찬가지로 자료에 무언가 더하거나 빼고 준다던지가 가능하다.
