💾 [CS] 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)란 무엇일까요?

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)의 원칙과 개념을 바탕으로, 프로그램을 객체라는 독립적인 단위로 설계하는 방법을 의미합니다.
• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 프로그램의 구성 요소를 클래스와 객체로 나누고, 이들 간의 관계를 정의하여 효율적이고 재사용 가능하며 유지보수하기 쉬운 소프트웨어를 만드는 것을 목표로 합니다.

🙋‍♂️ 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)란 무엇일까요?

1️⃣ 객체지향 설계의 핵심 개념.

1️⃣ 객체(Object)

• 객체는 데이터(속성, 상태)와 이 데이터를 조작하는 메서드(동작)가 결합된 독립적인 단위입니다.
• 현실 세계의 사물이나 개념을 모델링하여 프로그램 내에서 사용할 수 있는 형태로 만들기 때문에, 직관적으로 이해하고 설계할 수 있습니다.

2️⃣ 클래스(Class)

• 클래스는 객체를 생성하기 위한 청사진 또는 설계도입니다.
  • 객체가 가지는 속성과 메서드를 정의합니다.
• 클래스는 객체의 특성(속성)과 행동(메서드)을 정의하여, 같은 형태의 객체를 다수 생성할 수 있게 합니다.

3️⃣ 객체 간의 관계.

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)에서는 객체 간의 관계를 정의하는 것이 중요합니다.
  • 이러한 관계는 다음과 같이 나뉩니다.
    • 연관 관계(Association)
    • 집합 관계(Aggregation)
    • 구성 관계(Composition)
    • 상속 관계(Inheritance)

1️⃣ 연관 관계(Association)

• 두 객체가 서로 관련된 관계입니다.
  • 예: 학생 객체와 수업 객체가 서로 연결될 수 있음.

2️⃣ 집합 관계(Aggregation)

• 객체가 다른 객체의 일부로 포함되는 관계이지만, 부분 객체는 독립적으로 존재할 수 있습니다.
  • 예: 팀과 팀원.

3️⃣ 구성 관계(Composition)

• 부분 객체가 전체 객체에 완전히 소속되어 있으며, 전체 객체가 사라지면 부분 객체도 함께 사라집니다.
  • 예: 집과 방.

4️⃣ 상속 관계(Inheritance)

• 객체가 다른 객체의 특성을 상속받는 관계입니다.
  • 예: 동물 클래스가 있고, 이를 상속받아 개, 고양이 클래스를 정의.

2️⃣ 객체지향 설계의 원칙(SOLID)

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)에서는 SOLID 원칙이 자주 언급되며, 이는 유연하고 유지보수하기 좋은 소프트웨어 설계를 위한 중요한 지침입니다.

🙋‍♂️ SOLID 원칙.

1️⃣ 단일 책임 원칙(Single Responsibility Principle, SRP)

• 클래스는 하나의 책임만 가져야 하며, 그 책임을 완벽하게 수행하도록 설계해야 합니다.
• 즉, 클래스가 변경되는 이유는 하나의 이유여야 합니다.
• 예: Order 클래스가 주문 처리와 주문 데이터 저장을 모두 수행하는 것이 아니라, 주문 처리 로직을 담당하는 Order 클래스와 주문 데이터를 저장하는 OrderRespository 클래스로 나누는 것이 좋습니다.

2️⃣ 개방-폐쇄 원칙(Open-Closed Principle, OCP)

• 클래스는 확장에는 열려 있고, 수정에는 닫혀 있어야 합니다.
• 즉, 기존 코드를 수정하지 않고도 기능을 추가할 수 있어야 합니다.
• 예: 새로운 기능을 추가할 때 기존 클래스의 코드를 수정하지 않고도 상속이나 인터페이스 구현을 통해 기능을 확장할 수 있어야 합니다.

3️⃣ 리스코프 치환 원칙(Liskov Substitution Principle, LSP)

• 서브 클래스는 언제나 기반 클래스로 대체할 수 있어야 합니다.
• 즉, 상위 클래스의 객체를 사용하는 코드에서 하위 클래스의 객체를 사용할 수 있어야 하며, 프로그램이 정상적으로 동작해야 합니다.
• 예: Bird 클래스의 하위 클래스인 Penguin이 fly() 메서드를 구현하지만, 현실에서는 펭귄이 날지 못하기 때문에 이 원칙을 위반할 수 있습니다. 이러한 경우 설계를 다시 고려해야 합니다.

4️⃣ 인터페이스 분리 원칙(Interface Segregation Principle, ISP)

• 구현하지 않는 메서드가 있는 인터페이스를 사용하지 않도록, 작고 구체적인 인터페이스로 나누어야 합니다.
• 하나의 큰 인터페이스보다는 여러 개의 작은 인터페이스를 설계하여, 필요한 기능만 구현하도록 합니다.
• 예: Printer 인터페이스가 print(), scan(), fax()를 포함하고 있을 때, 프린터만 필요한 경우에도 스캐너와 팩스 기능을 구현해야 한다면, Printable, Scannable, Faxable과 같이 인터페이스를 나누는 것이 좋습니다.

5️⃣ 의존 역전 원칙(Dependency Inversion Principle, DIP)

• 상위 모듈은 하위 모듈에 의존해서는 안되며, 둘 다 추상화에 의존해야 합니다.
• 구체적인 클래스가 아닌, 추상화된 인터페이스에 의존하도록 설계하여 유연한 코드를 작성할 수 있습니다.
• 예: Service 클래스가 Repository 인터페이스를 사용하고, 실제 데이터 저장 로직은 FileRepository나 DatabaseRepository 같은 클래스에서 구현할 수 있도록 설계합니다.

3️⃣ 객체지향 설계의 장점.

1️⃣ 재사용성.

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)의 모듈성 덕분에, 하나의 객체를 다양한 프로그램에서 재사용할 수 있습니다.
  • 이는 코드를 재사용 가능하게 하여 개발 시간을 줄이고 비용을 절감할 수 있습니다.

2️⃣ 유지보수성.

• 각 객체가 독립적이기 때문에, 문제가 발생했을 때 해당 객체만 수정하면 됩니다.
  • 다른 객체에 미치는 영향을 최소화할 수 있어, 유지보수가 용이합니다.

3️⃣ 확장성.

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 새로운 기능을 추가할 때 기존 코드를 수정하지 않고도 확장할 수 있도록 유연한 구조를 제공합니다.
• 새로운 클래스나 메서드를 추가함으로써 기능을 확장할 수 있어, 변화하는 요구 사항에 쉽게 대응할 수 있습니다.

4️⃣ 캡슐화.

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 캡슐화(Encapsulation)를 통해 객체 내부 상태를 보호하고, 외부에서 접근할 수 있는 방법을 제한합니다.
• 이는 데이터의 무결성을 유지하고, 코드의 복잡성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

📝 데이터의 무결성(Data Integrity)

데이터가 정확하고 일관되며 신뢰할 수 있는 상태를 유지하는 것을 의미합니다.
이는 데이터의 정확성, 일관성, 유효성을 보장하기 위한 개념으로, 데이터가 저장, 처리, 전송되는 동안 손상, 변조, 유실 등이 발생하지 않도록 하는 것을 목표로 합니다.
데이터 무결성(Data Integrity)은 데이터베이스 시스템을 비롯한 다양한 소프트웨어 시스템에서 매우 중요한 개념으로, 데이터의 품질을 유지하는 핵심 요소입니다.

4️⃣ 객체지향 설계의 예.

1️⃣ Car 클래스 설계 예.

public class Car {
    private Engine engine; // 캡슐화된 엔진 객체
    
    public Car(Engine engine) { // 의존성 주입
        this.engine = engine;
    }
    
    public void start() {
        engine.start();
    }
}

• 위 설계에서는 Car 클래스가 Engine 객체를 사용하지만, Engine 클래스의 구체적인 구현에 의존하지 않고, Engine 인터페이스를 통해 동작합니다.
• 만약 전기 엔진이나 가솔린 엔진을 사용하고 싶다면, Engine 인터페이스를 구현한 새로운 클래스만 추가하면 됩니다.
  • 이는 의존 역전 원칙(Dependency Inversion Principle, DIP)을 적용한 예입니다.

5️⃣ 요약.

• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 객체와 클래스를 중심으로 프로그램을 설계하여, 재사용성과 유지보수성이 높은 소프트웨어를 만드는 방법입니다.
• 객체지향 설계(Object-Oriented Design, OOD)는 SOLID 원칙을 통해 효율적이고 유연한 시스템 구조를 제공하며, 캡슐화, 상속, 다형성, 추상화와 같은 객체지향 프로그래밍의 개념을 적극 활용합니다.
• 이를 통한 복잡한 시스템을 더 쉽게 이해하고 관리할 수 있으며, 변화하는 요구 사항에도 유연하게 대응할 수 있습니다.