객체지향 - 캡슐화와 정보은닉

객체 지향 설계의 중요성을 느끼고 다시 공부중이다 ...ㅎㅎ

객체를 설계할 때는 내부의 메서드 공개 여부를 결정하는 것도 중요하다. 오늘은 이와 관련해서 짧게 학습을 해보자!

접근 제어 지시자와 정보은닉

📌 접근 제어 지시자

클래스 외부에서 클래스의 멤버 변수, 메서드, 생성자에 접근할 수 있는지를 결정하는 키워드이다.

private : 같은 클래스 내부에서만 접근 가능 (외부 클래스, 상속 관계의 클래스에서도 접근 불가)
아무것도 없음 (default) : 같은 패키지 내부에서만 접근 가능 (상속 관계라도 패키지가 다르면 접근 불가)
protected : 같은 패키지나 상속 관계의 클래스에서 접근 가능. 그 외 외부에서는 접근이 불가능
public : 클래스 외부 어디서나 접근 가능

📌 get()/ set() 메서드

그렇다면 외부에서 private으로 선언된 멤버 변수에 접근할 수 있는 방법은 없을까?

get, set 메서드를 사용하면 private 멤버 변수에도 접근할 수 있다. (단 해당 메서드는 public으로 제공한다.)

get 메서드만 제공 되는 경우는 read-only 필드라고도 볼 수 있다.

📌 그런데 왜 굳이 get, set 메서드를 사용하는 걸까?

여기까지 배우면 한 가지 의문이 든다. get, set 메서드를 사용해서 private 멤버 변수에 접근하고 싶다면 그냥 멤버 변수를 public으로 선언하면 되지 않나? 왜 get, set 메서드를 사용하는 걸까?

그 이유를 알아보기 위해 예시로 한 가지 클래스를 만들어보자.

학년과 전공과 대학정보를 지닌 UnivStudent라는 클래스가 있다.
grade, major, univ는 getter와 setter 메소드가 있다.
대학교에는 1학년부터 4학년까지만 있다고 가정하고, setGrade()안에서 1미만, 4초과의 수가 들어올 경우 isValid를 false로 바꿔 유효하지 않은 수임을 나타낸다.

showStudent라는 메소드에서는 isValid를 통해 유효하지 않은 grade일 경우 "유효하지 않은 학생 정보입니다." 를 출력하고 유효할 경우 위와 같이학생의 정보를 출력한다.

UnivStudent클래스를 테스트해보기 위해 UnivStudentTest라는 클래스를 만들고 set메서드를 사용해서 멤버 변수 값을 할당하고 showStudent를 실행해보자.

나는 5학년이므로 당당히 setGrade에 5를 넣어줬다.

그러나 setGrade() 내부의 유효성 검사로 인해 isValid가 false가 되어 showStudent에서 "유효하지 않는 학생 정보입니다." 를 출력하는 것을 볼 수 있다...

grade에 4를 넣어주면 학생 정보를 잘 보여주는 것을 알 수 있다.

이제 UnivStudent의 멤버 변수들을 public으로 다 바꿔보자. 그리고 UnivStudentTest를 다음과 같이 작성한다.

set메서드를 사용하지않아도 멤버 변수에 바로 접근할 수 있다. 즉, set 메서드의 유효성 검사가 일어나지 않고 바로 멤버 변수에 값을 넣을 수 있다. isValid또한 임의로 true로 변경할 수 있다.

콘솔창을 보면 grade는 1학년부터 4학년까지만 유효하나 5학년이라고 출력되는 것을 볼 수 있다. (다시는 5학년을 무시하지마라)

위 예시처럼 멤버 변수에 바로 접근이 가능하다면 의도치않은 값(grade가 5)이 들어가고 프로그램 오류가 발생할 확률이 증가한다.

때문에 자바는 멤버 변수에 대한 정보를 은닉한다. 자바와 같이 객체 지향 프로그램에서는 데이터 자체는 외부에서 접근 할 수 없도록하고, 메소드만 공개해서 이 중 유효한 값들을 데이터로 저장한다.

📌 정보 은닉

private로 제어한 멤버 변수도 public 메서드가 제공되면 접근 가능하지만 변수가 public으로 공개되었을 때보다 private일 때 각 변수에 대한 제한을 public 메서드에서 제어할 수 있다.

객체 지향 프로그램에서 정보 은닉은 필요한 외부에서 접근 가능한 최소한의 정보를 오픈함으로써 객체의 오류를 방지하 클라이언트 객체가 더 효율적으로 객체를 활용할 수 있도록 해준다.

캡슐화

마찬가지로 private이나 public을 이용해서 정보를 숨기는 것이다. 객체를 감싸서 꼭 필요한 메서드만 외부에 오픈함.

대부분의 멤버 변수와 메서드를 감추고 외부에 통합된 인터페이스만은 제공하여 일관된 기능을 구현 하게 함

아래 예시를 보자.

package ch10;

public class StudentReport {
	StringBuffer buffer = new StringBuffer();

    private String line = "============================================================\n";
    private String title = " name\t  univ\t\t grade\t\t major\n";

    private void makeHeader(){
        buffer.append(line);
        buffer.append(title);
        buffer.append(line);
    }

    private void generateBody(){
        buffer.append("hongo\t");
        buffer.append("inha\t\t");
        buffer.append("5\t\t");
        buffer.append("computer-science\n");
    }

    private void makeFooter(){
        buffer.append(line);
    }

    public String getReport(){
        makeHeader();
        generateBody();
        makeFooter();
        return buffer.toString();
    }
}

public class StudentReportTest {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		StudentReport report = new StudentReport();
		String builder = report.getReport();
		System.out.println(builder);
	}

}

StudentReport클래스를 보면 report의 헤더와 바디, 푸터를 생성하는 메서드는 private이고 makeHeader(), generateBody(), makeFooter()를 순서대로 실행하는 getReport()함수만이 public인 것을 볼 수 있다.
만약 사용자가 StudentReport 클래스를 사용하는데 있어 세부 내용은 알 필요 없고 레포트 획득 로직만이 필요하다면 위와 같이 레포트를 획득하는 getReport()만이 외부에서 접근가능하게 설정할 수 있다.
이처럼 대부분의 멤버변수와 메서드는 숨기고 getReport()와 같이 필요한 메서드만을 공개해 인터페이스처럼 제공하는 것을 캡슐화라고 한다.

회고

오늘은 정보은닉과 캡슐화를 알아보았다. 캡슐화란 단순히 세부적인 정보를 숨기고 필요한 정보만 인터페이스로 보여준다는 것만 알았는데 오늘 왜 캡슐화가 필요한지, 캡슐화가 얻는 이점에 대해 알게 되었다.

이전에는 객체 지향에 대해 깊게 이해하는게 귀찮아서 대충 대충 넘어갔는데 코드를 짜면서 단순히 동작하는 코드가 아니라 잘 설계된 예쁜 코드를 작성하는 것이 중요하다는 것을 알게되었다. 나도... 하나의 함수에 막 우겨넣은 코드가 아니라 기능별로 클래스&패키지 나눠서 재사용하기 편한 코드 짜고 싶다!!!

앞으로도 객체지향과 디자인 패턴에 대해 쭉 학습해볼 예정이다. 뇽