아이템 18. 상속보다는 컴포지션을 사용하라 #38

corock · 2022-12-27T15:25:11Z

corock
Dec 27, 2022
Maintainer

TL;DR

상속은 캡슐화(encapsulation)를 깨뜨린다.
- 상위 클래스(superclass)의 내부 구현이 달라질 때마다 하위 클래스(subclass)에 영향을 끼쳐 오동작을 유발할 수 있다.
합성(composition)은 특정 클래스 내 private 필드로 기존 클래스의 인스턴스를 참조하게 하는 것을 말한다.
- private 필드로 참조하는 합성 관계의 클래스 인스턴스 메서드는 기존 클래스의 대응하는 메서드 호출을 통해 결과를 반환한다.
래퍼 클래스(Wrapper Class)는 하위 클래스보다 견고하고 강력하다.
상속은 상위 클래스와 하위 클래스가 순수한 is-a 관계일 때만 사용해야 한다.
- 서브 타입(subtype)은 언제나 슈퍼 타입(supertype)으로 교체할 수 있어야 한다(a.k.a. LSP).

예시를 통해 문제상황 알아보기

시나리오

우리에게 HashSet 을 사용하는 프로그램이 존재한다.
이 HashSet 은 처음 생성된 이후 원소가 몇 개 더해졌는지 알 수 있어야 한다.
따라서 변형된 HashSet 을 만들어 추가된 원소의 수를 저장하는 변수와 접근자 메서드를 추가했다.
그다음 HashSet 에 원소를 추가하는 메서드인 add 와 addAll 을 재정의했다.

시나리오를 반영한 InstrumentedHashSet 클래스를 만들었다. 과연 잘 설계했다고 말할 수 있을까?

InstrumentedHashSet.java

public class InstrumentedHashSet<E> extends HashSet<E> {

    // 추가된 원소의 수
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedHashSet() {
    }

    public InstrumentedHashSet(int initCap, float loadFactor) {
        super(initCap, loadFactor);
    }

    @Override public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);
    }

    public int getAddCount() {
        return addCount;
    }

}

해당 클래스는 잘 구현된 것처럼 보이지만 제대로 작동하지 않는다.
이를 확인하기 위해 클라이언트 코드를 작성해보면 다음과 같다.

InstrumentedHashSet<String> ihs = new InstrumentedHashSet<>();
ihs.addAll(List.of("틱", "탁탁", "펑"));

이제 getAddCount 메서드를 호출하면 3 을 반환하리라 기대하겠지만, 실제로는 6 을 반환한다.
원인은 HashSet 의 addAll 메서드가 add 메서드를 사용해 구현된 데 있다.
이 경우 하위 클래스에서 addAll 메서드를 재정의하지 않으면 문제를 고칠 수 있다.
하지만 당장은 제대로 동작할지 모르나, HashSet 의 addAll 이 add 메서드를 이용해 구현했음을 가정한 해법이라는 한계가 있다.

컴포지션을 활용하여 문제 해결하기

InstrumentedSet.java

다른 Set 인스턴스를 감싸고(wrap) 있다는 뜻에서 InstrumentedSet 같은 클래스를 래퍼 클래스라고 한다.
다른 Set 에 계측 기능을 덧씌운다는 뜻에서 데코레이터 패턴(Decorator pattern)이라고도 부른다.
래퍼 클래스는 콜백(callback) 프레임워크와 어울리지 않는다는 점을 제외하고 단점이 거의 없다.
e.g. Guava 의 컬렉션 인터페이스용 전달 메서드

public class InstrumentedSet<E> extends HashSet<E> {

    // 추가된 원소의 수
    private int addCount = 0;

    public InstrumentedSet(Set<E> s) {
        super(s);
    }

    @Override public boolean add(E e) {
        addCount++;
        return super.add(e);
    }

    @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        addCount += c.size();
        return super.addAll(c);
    }

    public int getAddCount() {
        return addCount;
    }

}

ForwardingSet.java

public class ForwardingSet<E> implements Set<E> {

    private final Set<E> s;

    public ForwardingSet(Set<E> s)                               { this.s = s; }

    @Override public int size()                                  { return s.size(); }
    @Override public boolean isEmpty()                           { return s.isEmpty(); }
    @Override public boolean contains(Object o)                  { return s.contains(o); }
    @Override public Iterator<E> iterator()                      { return s.iterator(); }
    @Override public Object[] toArray()                          { return s.toArray(); }
    @Override public <T> T[] toArray(T[] a)                      { return s.toArray(a); }
    @Override public boolean add(E e)                            { return s.add(e); }
    @Override public boolean remove(Object o)                    { return s.remove(o); }
    @Override public boolean containsAll(Collection<?> c)        { return s.containsAll(c); }
    @Override public boolean addAll(Collection<? extends E> c)   { return s.addAll(c); }
    @Override public boolean retainAll(Collection<?> c)          { return s.retainAll(c); }
    @Override public boolean removeAll(Collection<?> c)          { return s.removeAll(c); }
    @Override public void clear()                                { s.clear(); }

}

Answered by JoisFe

Jan 2, 2023

상속보다는 구성(컴포지션)을 활용 디자인 원칙 중 정말 유명한 원칙이라 집중해서 정리하신 글을 읽었습니다.
특히 변형된 HashSet을 구현하는데 상속을 이용한 방법과 그로 인한 문제점을 구성으로 해결하는 예제가 이해하는데 매우 좋았던 것 같습니다.

상속보다는 구성을 활용 한다는 것이 "A is a B" 보다 "A has a B"가 나을 수 있기 때문입니다. 한국말로 풀어보면 "A는 B이다" 보다는 "A에는 B가 있다"가 더 나을 수 있기 떄문입니다.

구성을 활용하는 방식이 디자인 패턴의 여러 패턴에서도 많이 쓰이기에 정말 중요하다고 알 고 있고 @corock 님께서 설명해주신 예시 뿐만 아니라 전략 패턴 (Strategy Pattern) 에서도 쓰여서 해당 예시를 참고하는 것도 좋은 것 같아 올립니다.

정말 유명한 예인데 추상 클래스 Duck과 추상메서드 quack()이 있을때 오리 종류마다 quack을 다르게 구현하고 싶은 상황이 있다고 가정합시다.

상속을 이용한다면 오리 종류마다 quack 메서드를 재정의 할 수 있으니 좋다고 판단하여 상속을 이용해 구현해보았습니다.

public abstract class Duck {
    abstract void quack();
}

public class JoisFeDuck extends Duck {

    @Override
    void quack() {
        System.o…

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JoisFe · 2023-01-02T06:08:46Z

JoisFe
Jan 2, 2023
Maintainer

TL;DR는 어떤 의미가 숨어있는 것 인가요?

3 replies

corock Jan 2, 2023
Maintainer Author

센스있는 질문이네요 😄

Too Long; Didn't Read. 의 약어로 너무 길어서 읽고 싶지 않을 때 쓰는 속어로 알고 있습니다.
해당 아이템의 핵심을 요약해서 두괄식으로 배치하려고 했는데 "그래서 3줄 요약 좀" 같은 한국인의 정서를 반영해봤습니다.

JoisFe Jan 2, 2023
Maintainer

아하 그렇군요
IUN(I understand now)

YuDeokRin Jan 3, 2023
Maintainer

TL;DR 좋네요 나중에 활용해봐야겠군요

JoisFe · 2023-01-02T06:50:38Z

JoisFe
Jan 2, 2023
Maintainer

상속보다는 구성(컴포지션)을 활용 디자인 원칙 중 정말 유명한 원칙이라 집중해서 정리하신 글을 읽었습니다.
특히 변형된 HashSet을 구현하는데 상속을 이용한 방법과 그로 인한 문제점을 구성으로 해결하는 예제가 이해하는데 매우 좋았던 것 같습니다.

상속보다는 구성을 활용 한다는 것이 "A is a B" 보다 "A has a B"가 나을 수 있기 때문입니다. 한국말로 풀어보면 "A는 B이다" 보다는 "A에는 B가 있다"가 더 나을 수 있기 떄문입니다.

구성을 활용하는 방식이 디자인 패턴의 여러 패턴에서도 많이 쓰이기에 정말 중요하다고 알 고 있고 @corock 님께서 설명해주신 예시 뿐만 아니라 전략 패턴 (Strategy Pattern) 에서도 쓰여서 해당 예시를 참고하는 것도 좋은 것 같아 올립니다.

정말 유명한 예인데 추상 클래스 Duck과 추상메서드 quack()이 있을때 오리 종류마다 quack을 다르게 구현하고 싶은 상황이 있다고 가정합시다.

상속을 이용한다면 오리 종류마다 quack 메서드를 재정의 할 수 있으니 좋다고 판단하여 상속을 이용해 구현해보았습니다.

public abstract class Duck {
    abstract void quack();
}

public class JoisFeDuck extends Duck {

    @Override
    void quack() {
        System.out.println("꾸에에엑");
    }
}

public class CoRockDuck extends Duck {

    @Override
    void quack() {
        System.out.println("코엑");
    }
}

문제점

오리가 소리내는 것 말고 나는 fly() 메서드 또한 추가 해야 하는 경우 상속 받는 모든 클래스에 fly() 메서드를 구현해야 함!! (현재는 JoisFeDuck, CoRockDuck 만 존재하지만 상속 받는 클래스가 많았다면 ??? 끔찍..) --> 유지 보수가 쉽지 않음..
일부 상속받은 클래스는 fly() 메서드와 적합하지 않은 경우도 있을 것임

해결책

구성을 활용한 전략 패턴

전략 패턴 : 알고리즘군을 정의하고 캡슐화해서 각각의 알고리즘군을 수정해서 쓸 수 있게 해줌

전략 패턴을 사용시 클라이언트로 부터 알고리즘을 분리해서 독립적으로 변경 가능.

여기서 주의할 점은 여기서 캡슐화는 우리가 객체의 필드를 캡슐화하는 것과 다른 개념임

캡슐화 : 달리지는 부분(코드)을 찾아서 나머지 코드에 영향을 주지 않도록 분리하는 것.

캡슐화를 하면 바뀌지 않는 부분엥 영향을 미치지 않고 그 부분만 고치거나 확장할 수 있기에 유연한 코드가 됨!

그래서 전략 패턴을 적용해보면

public abstract class Duck {
    FlyBehavior flyBehavior;
    QuackBehavior quackBehavior;

    public Duck() {
    }
}

public class JoisFeDuck extends Duck {

    public JoisFeDuck() {
        super.quackBehavior = new JoQuack();
        super.flyBehavior = new FlyWithWings();
    }
}

public class CoRockDuck extends Duck {

    public CoRockDuck() {
        super.quackBehavior = new CoQuack();
        super.flyBehavior = new FlyNoWay();
    }
}

public interface QuackBehavior {

    void quack();
}

public class JoQuack implements QuackBehavior {

    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("꾸에에엑");
    }
}

public class CoQuack implements QuackBehavior {

    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("코엑");
    }
}

public interface FlyBehavior {

    void fly();
}

public class FlyWithWings implements FlyBehavior {

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("날 수 있어!!");
    }
}

public class FlyNoWay implements FlyBehavior {

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("못 날라 댕김");
    }
}

달라지는 부분인 quack, fly를 캡슐화 하여 각각의 알고리즘 군을 수정해서 사용할 수 있게됨
--> 유지 보수 가능

특히 Duck에서는 상속이 아닌 구성을 통해 QuackBehavior, FlyBehavior 구현체를 가지게 함으로써 시스템을 만들었기에 유연성을 크게 향상시킬 수 있게 되었습니다.

즉 구성을 이용하여 단순히 알고리즘군을 별도의 클래스 집합으로 캡슐화 하였고 구성 요소로 사용하는 객체에서 올바른 행동 인터페이스를 구현하기만 하면 실행 시에도 행동을 바꿀 수 있는 유연한 코드가 되었습니다.

Reference : 페드퍼스트 디자인패턴 (한빛미디어)

2 replies

YuDeokRin Jan 2, 2023
Maintainer

답변이 거의 item 맡아서 쓴거 같네요 대단하십니다... ㄷㄷ

corock Jan 2, 2023
Maintainer Author

@JoisFe 오우 디자인 패턴까지... 답변 잘 읽었습니다 :)
전략 패턴을 구현하는 과정에서 컴포지션을 활용하는 코드가 잘 이해되네요.

언급하신 대로 전략 패턴은 특정 행위(보통 method 겠죠?)를 클래스로 캡슐화합니다.
말 그대로 전략(strategy)을 쉽게 바꿀 수 있도록 해주는 behavioral design pattern 으로, 이렇게 하면 조건문을 줄일 수 있다는 장점이 있죠.

e-Commerce 도메인을 예로 들어보면, 주문 및 결제 시 회원 등급이나 프로모션 등 다양한 케이스에 대해 코드로 구현 시 if-else 절이 많이 생길 겁니다.
이때, 전략 패턴을 적극 도입함으로써 conditional statement 를 확 줄일 수 있는 효과가 있고 좋은 코드로 이어지는 방법의 하나로 알고 있어 공유합니다.

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아이템 18. 상속보다는 컴포지션을 사용하라 #38

corock Dec 27, 2022 Maintainer

TL;DR

예시를 통해 문제상황 알아보기

시나리오

컴포지션을 활용하여 문제 해결하기

Replies: 2 comments · 5 replies

JoisFe Jan 2, 2023 Maintainer

corock Jan 2, 2023 Maintainer Author

JoisFe Jan 2, 2023 Maintainer

YuDeokRin Jan 3, 2023 Maintainer

JoisFe Jan 2, 2023 Maintainer

문제점

해결책

전략 패턴 : 알고리즘군을 정의하고 캡슐화해서 각각의 알고리즘군을 수정해서 쓸 수 있게 해줌

캡슐화 : 달리지는 부분(코드)을 찾아서 나머지 코드에 영향을 주지 않도록 분리하는 것.

즉 구성을 이용하여 단순히 알고리즘군을 별도의 클래스 집합으로 캡슐화 하였고 구성 요소로 사용하는 객체에서 올바른 행동 인터페이스를 구현하기만 하면 실행 시에도 행동을 바꿀 수 있는 유연한 코드가 되었습니다.

YuDeokRin Jan 2, 2023 Maintainer

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JoisFe
Jan 2, 2023
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