[Design Pattern] Object-Oriented Programming (OOP)

Object-Oriented Programming (객체지향 프로그래밍, OOP)의 이해

객체지향 프로그래밍(Object-Oriented Programming, OOP)은 실세계의 사물이나 개념을 객체로 모델링하여 소프트웨어를 개발하는 프로그래밍 패러다임입니다.

• 이 접근 방식은 데이터(속성)와 그 데이터를 처리하는 데 필요한 기능(함수 또는 메소드)을 하나의 단위로 묶어서 생각합니다.
• 예를 들어서 Car라는 객체가 있을때?

속성: fuel: 차량의 연료 양, speed: 차량의 현재 속도, steering wheel: 핸들의 위치, coordinate: 차량의 현재 위치
함수: accelerate(): 차량의 속도를 증가시킵니다. takeLeft(): 차량을 왼쪽으로 조향합니다. takeRight(): 차량을 오른쪽으로 조향합니다.

---

Object-Oriented Programming (객체지향 프로그래밍)

Object(객체)

객체(object)는 프로그램을 구성하는 기본 단위로, 실세계의 사물이나 개념을 추상화하여 표현합니다.

• 각 객체는 그 객체만의 속성(상태)과 행위(메소드)를 가지며, 프로그램은 이러한 객체들의 상호 작용을 통해 원하는 기능을 수행합니다.
• 또한 객체는 다른 객체와 상호 작용을 하며 목적을 달성합니다.
• 예를 들어 객체 Person과 Car는 프로그램 내 각각의 객체지만 Person은 Car를 이용할수 있습니다.
• 프로그램으로 무언가를 구현할 때 그 세계관 내부의 의미 있는 정보의 단위들, 이런 개념입니다.

---

Example: Object-Oriented Programming (객체지향 프로그래밍):

• 예를 들어 OOP로 IoT기반의 첨단커피숍 운영에 대한 Scope를 구현한다고 생각해 보겠습니다.
• 테이블, 장비(에어컨, 냉장고, TV등), 상품, 재고관리, 계산대와 같은 것들이 객체로 표현할 수 있는 단위로 생각할 수 있습니다.
• 추상화 할 때는 실제 눈에 보이는 물리적인 객체가 아닌 추상적인 객체로 생각해야 합니다.

---

Class(클래스)

클래스는 객체지향 프로그래밍(OOP)에서 중심적인 역할을 하는 개념입니다

• 클래스는 객체를 생성하기 위한 '틀' 또는 '설계도'로서, 특정 유형의 객체들이 공통적으로 가져야 할 속성(Attributes)과 행동(Methods)을 정의합니다.
• 클래스는 속성과 행동을 포함하는 객체를 정의합니다.

Attributes(속성)

• 클래스 내에서 정의된 변수들로, 객체의 상태를 나타내는 데이터를 저장합니다. 또한 속성은 데이터의 요소이고 함수는 특정 작업을 수행합니다.
• 예를 들어, Person클래스에는 name, age, gender와 같은 속성을 포함될 수 있습니다.

Method(메소드)

• 클래스 내에서 정의된 함수들로, 객체의 행동(행위)를 나타냅니다.
• 메소드는 클래스의 속성을 사용하거나 수정하는 역할을 하며, 객체 간의 상호작용을 구현하여 Task를 수행하는데 사용됩니다.

---

Object-Oriented Programming, OOP의 주요기능

캡슐화

캡슐화는 객체의 상태(데이터)와 행위(메소드)를 하나로 묶고, 객체의 일부 구현 세부 사항을 외부로부터 숨기는 것입니다.

• 캡슐화의 주된 목적은 객체의 내부 구현을 보호하고, 외부의 불필요한 접근으로부터 객체를 보호하는 것입니다.
• 사용자는 객체의 내부 구조 및 상태를 직접 수정할 수 없고 대신 수정을 요청할 수 있습니다.
• 요청의 종류에 따라 객체는 getter, setter와 같은 특수 함수를 사용하여 내부 상태를 변경합니다.
• python에는 public, private, protected(C++, Java)와 같은 캡슐화에 필요한 접근 제어 키워드가 없기 때문에 캡슐화 개념이 존재하지 않습니다.

---

다형성 (Polymerphism)

다형성은 동일한 인터페이스나 메소드 호출이 다양한 객체들에 의해 서로 다른 방식으로 응답할 수 있게 하는 기능입니다

• 다형성(Polymerphism)에는 2가지 의미가 있습니다.
  • 객체는 함수 인자에 따라 다른 기능을 수행합니다.
  • 동일한 인터페이스를 여러 형식의 객체들이 공유합니다.
• Python은 다형성을 지원하는 언어이며, 예를 들어 + 연산자는 두 정수를 더하는 것도 가능합니다.
• 다만, 문자열을 피연산자로 사용하면 문자열이 합쳐지는 기능이 수행됩니다.

---

상속(Inheritance)

상속은 한 클래스(부모 클래스)의 속성과 메소드를 다른 클래스(자식 클래스)가 받아 사용할 수 있게 하는 기능입니다.

• 어떤 클래스의 기능이 부모 클래스로부터 파생되는것을 의미합니다.
• 그리고, 부모 클래스에서 정의된 함수를 재사용 할 수 있고, 기본기능을 확장할 수 있습니다.
• 또한 Python에서는 다중 상속을 지원하며, 클래스간 계층 구조를 형성하며, 코드를 재사용 할 수 있습니다.

# 상속 예시 코드
class A():
    def a1(self):
        print('a1')

class B(A):
    def b1(self):
        print('B')

b = B()
b.a1()

---

추상화 (Abstraction)

추상화(Abstraction)는 객체지향 프로그래밍(OOP)의 또 다른 핵심 개념입니다.
이는 복잡한 현실 세계를 더 간단하게 표현하기 위해 필수적인 속성이나 행동만을 추출하여 모델링하는 과정을 말합니다.

• 요약하면, 공통적인 속성을 묶어서 정의 하는 것을 추상화(abstraction)라고 합니다.
• 그리고 공통적인 속성을 따로 만들고, 상위의 개념으로 정의가 가능합니다.
• 그리고 각 기기에 의존되는 속성들에 의해 다른 클래스로 정의 하는것이 좋습니다.

---

컴포지션 (Composition)

한 클래스가 다른 클래스의 인스턴스를 포함하여 그 기능을 활용하는 방식을 말합니다.

• 객체나 클래스를 더 복잡한 자료 구조나 모듈로 묶는 행위입니다.
• 컴포지션을 통해 특정 객체는 다른 모듈의 함수를 호출 할 수 있습니다.
• 즉, 상속 없이 외부 기능을 사용 가능 합니다.

Loose Coupling(느슨한 결합): 시스템 내 여러 부분이 독립적으로 존재하며, 변경사항이 한 부분에 영향을 미치지 않음