객체 지향 설계 SOLID 원칙

두문자 약어 이름 개념
S SRP 단일 책임 원칙
Single Responsibility Principle
한 클래스는 하나의 책임을 가져야 한다.
O OCP 개방-폐쇄 원칙
Open-Closed Principle
소프트웨어 개체(클래스, 모듈 등)는 확장에는 열려있으나, 수정에는 닫혀 있어야 한다.
L LSP 리스코프 치환 원칙
Liskov Substitution Principle
객체의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 상위클래스의 객체를 하위클래스의 객체로 바꿀 수 있어야한다.
I ISP 인터페이스 분리 원칙
Interface Segregation Principle
범용적인 인터페이스보다 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 더 낫다.
D DIP 의존관계 역전 원칙
Dependency Inversion Principle
추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.

 

 

 

의존관계 역전 원칙

DIP 원칙이란 사용자는 Class를 직접 참조하는것이 아니라 그 Class의 추상클래스 또는 인터페이스를 참조해야한다는 원칙입니다. 이 원칙을 따르면, 상위 계층이 하위 계층에 의존하는 의존관계를 역전(반전)시킴으로써 상위 계층이 하위 계층의 구현으로부터 독립되게 할 수 있습니다.

 

  1. 상위 모듈은 하위 모듈에 의존해서는 안된다. 상위 모듈과 하위 모듈 모두 추상화에 의존해야 한다.
  2. 추상화는 세부 사항에 의존해서는 안된다. 세부사항이 추상화에 의존해야 한다.

 

 

 

 

1. DIP 원칙 위반

public class Robot {

}

public class RacingCar {
    
}

public class Game {
    
}

public class Kid {

    private Robot robot;

    public void setRobot(Robot robot) {
        this.robot = robot;
    }
    
    public void getToyType() {
        System.out.println(robot.toString());
    }
}

 

Kid 클래스에는 한가지의 장난감이 들어가야합니다. 하지만 장난감은 Robot만 존재하지 않습니다. 만약 장난감을 변경해야한다면 Kid(사용자) 클래스를 수정해야합니다.

 

즉 이 코드는 하위 모듈을 의존하고 있습니다.

 

 

 

2. DIP 원칙 적용

public interface Toy { ... }

public class Robot implements Toy { ... }

public class RacingCar implements Toy { ... }

public class Game implements Toy { ... }


public class Kid {

    private Toy toy;

    public void setToy(Toy toy) {
        this.toy = toy;
    }

    public void getToyType() {
        System.out.println(toy.toString());
    }
}

 

Kid 클래스가 Toy 인터페이스를 의존하도록 한다면 Kid 클래스의 변경 없이 OCP 원칙 또한 지키게 되었습니다.

객체 지향 설계 SOLID 원칙

두문자 약어 이름 개념
S SRP 단일 책임 원칙
Single Responsibility Principle
한 클래스는 하나의 책임을 가져야 한다.
O OCP 개방-폐쇄 원칙
Open-Closed Principle
소프트웨어 개체(클래스, 모듈 등)는 확장에는 열려있으나, 수정에는 닫혀 있어야 한다.
L LSP 리스코프 치환 원칙
Liskov Substitution Principle
객체의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 상위클래스의 객체를 하위클래스의 객체로 바꿀 수 있어야한다.
I ISP 인터페이스 분리 원칙
Interface Segregation Principle
범용적인 인터페이스보다 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 더 낫다.
D DIP 의존관계 역전 원칙
Dependency Inversion Principle
추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.

 

 

 

인터페이스 분리 원칙

ISP 원칙이란 범용적인 인터페이스보다 사용자가 실제로 사용하는 Interface를 만들어야한다는 의미입니다.

즉, 자신이 이용하지 않는 메소드에 의존하지 않아야하는 원칙인데요. 큰 덩어리의 인터페이스들을 구체적이고 작은 단위들로 분리시킴으로써 사용자들이 꼭 필요한 메소드들만 이용할 수 있게 하는 것이 중요합니다.

 

 

 

 

 

인터페이스 분리 원칙의 예

 

 

1. ISP 위반 예제

public interface Phone {

    void call(String number);
    void message(String number, String text);
    void app();
    void camera();

}

public class IPhone15 implements Phone{

    @Override
    public void call(String number) {

    }

    @Override
    public void message(String number, String text) {

    }

    @Override
    public void app() {

    }

    @Override
    public void camera() {

    }
}

 

스마트폰을 추상화했습니다. 스마트폰에는 많은 기능들이 포함되어있습니다.

여기서 아이폰을 구현한다면 모든 기능들을 오버라이드 하면 문제가 없어보입니다.

 

만약 버전이 올라가면서 기능이 추가되거나

이전 버전의 핸드폰을 추가할때 지원하지 않는 기능은 어떻게 될까요?

public class FolderPhone implements Phone{

    @Override
    public void call(String number) {
        
    }

    @Override
    public void message(String number, String text) {

    }

    @Override
    public void app() {
        throw new NotSupportedException();
    }

    @Override
    public void camera() {

    }
}

public class IPhone20 implements Phone{

    @Override
    public void call(String number) {

    }

    @Override
    public void message(String number, String text) {
        throw new NotSupportedException();
    }

    @Override
    public void app() {

    }

    @Override
    public void camera() {

    }
}

 

이전 버전의 폴더폰은 app 기능이 없어서 예외를 던지고, 이후 버전이 올라가면서 더이상 message 기능을 사용하지 않는다면 이후 기능들에서 모든 message는 예외를 던지게됩니다.

 

2. ISP 적용

public interface Phone {

    void call(String number);
}

public interface Message {

    void message(String number, String text);
}

public interface App {

    void app();
}

public interface Camera {

    void camera();
}

 

각각의 기능별로 인터페이스를 분리했습니다.

 

 

public class FolderPhone implements Phone, Message, Camera{

    @Override
    public void call(String number) {
        
    }

    @Override
    public void message(String number, String text) {

    }

    @Override
    public void camera() {

    }
}

public class IPhoneXR implements Phone, Message, App, Camera{

    @Override
    public void call(String number) {

    }

    @Override
    public void message(String number, String text) {

    }

    @Override
    public void app() {

    }

    @Override
    public void camera() {

    }
}

public class IPhone20 implements Phone, App, Camera{

    @Override
    public void call(String number) {

    }

    @Override
    public void app() {

    }

    @Override
    public void camera() {

    }
}

 

작은 단위로 인터페이스가 분리되어 지원되는 기능만을 구현할 수 있게되었습니다.

 

 

 

객체 지향 설계 SOLID 원칙

두문자 약어 이름 개념
S SRP 단일 책임 원칙
Single Responsibility Principle
한 클래스는 하나의 책임을 가져야 한다.
O OCP 개방-폐쇄 원칙
Open-Closed Principle
소프트웨어 개체(클래스, 모듈 등)는 확장에는 열려있으나, 수정에는 닫혀 있어야 한다.
L LSP 리스코프 치환 원칙
Liskov Substitution Principle
객체의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 상위클래스의 객체를 하위클래스의 객체로 바꿀 수 있어야한다.
I ISP 인터페이스 분리 원칙
Interface Segregation Principle
범용적인 인터페이스보다 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 더 낫다.
D DIP 의존관계 역전 원칙
Dependency Inversion Principle
추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.

 

 

 

리스코프 치환 원칙

리스코프 치환 원칙이란 부모 객체와 자식 객체가 있을 때 부모 객체를 호출하는 동작에서 자식 객체로 대체하였을때 정확성을 깨뜨리지 않으면서 완전히 대체 가능해야한다는 원칙입니다.

쉽게 말해 부모객체에서 자식객체로 변경되었어도 문제가 생기지 않아야 한다는 뜻입니다.

 

 

 

LSP 위반 예제

public class Counter {

    private List<Member> memberList = new ArrayList<>();
    private int count = 0;

    public void addAll(List<Member> list) {
        for (Member member : list) {
            add(member);
        }
    }

    public void add(Member member) {
        memberList.add(member);
        addCount();
    }

    protected void addCount() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Counter counter = new Counter();
        counter.add(new Member());

        List<Member> members = List.of(new Member(), new Member(), new Member(), new Member(), new Member());
        counter.addAll(members);


        System.out.println(counter.getCount()); // 6
    }

}

 

List의 개수를 count를 하는 클래스를 만들었습니다. Counter의 addAll은 자신의 클래스내에 존재하는 add를 호출하여 카운트를 합니다.

 

public class ArrayCounter extends Counter{

    @Override
    public void addAll(List<Member> list) {
        super.addAll(list);
        for (Member member : list) {
            addCount();
        }
    }

}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        ArrayCounter counter = new ArrayCounter();
        counter.add(new Member());

        List<Member> members = List.of(new Member(), new Member(), new Member(), new Member(), new Member());
        counter.addAll(members);
        
        System.out.println(counter.getCount()); // 11
    }

}

addAll 메소드안에서 add 메소드르 호출하는 것을 몰랐던 개발자는 List의 사이즈를 카운트 하기 위해 addCount()메소드를 호출합니다.따라서 ArrayCounter에서 add가 11번이 호출되었고,

그 결과 Counter 객체의 결과는 6, ArrayCounter 객체의 결과는 11이 나왔습니다. 이는 부모객체를 자식객체로 대체되었을 때 완전히 대체되지 않으므로 LSP 위반입니다.

 

 

결론

LSP 원칙을 잘 적용한 예제는 우리가 자주 사용하는 컬렉션 프레임워크입니다.

        Collection<Integer> collection = new HashSet<>();
        collection.add(1);

        collection = new TreeSet<>();
        collection.add(2);

Collection 안에서 Hashset 자료형을 사용하다가 TreeSet으로 변경하더라도 add() 메소드가 동작하는데에는 전혀 문제가 되지 않습니다.

 

리스코프 치환 원칙은 자바를 배우면서 사용해온 다형성을 규칙으로서 문서화한 것이 LSP 원칙이라고 생각하시면 됩니다.

객체 지향 설계 SOLID 원칙

두문자 약어 이름 개념
S SRP 단일 책임 원칙
Single Responsibility Principle
한 클래스는 하나의 책임을 가져야 한다.
O OCP 개방-폐쇄 원칙
Open-Closed Principle
소프트웨어 개체(클래스, 모듈 등)는 확장에는 열려있으나, 수정에는 닫혀 있어야 한다.
L LSP 리스코프 치환 원칙
Liskov Substitution Principle
객체의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 상위클래스의 객체를 하위클래스의 객체로 바꿀 수 있어야한다.
I ISP 인터페이스 분리 원칙
Interface Segregation Principle
범용적인 인터페이스보다 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 더 낫다.
D DIP 의존관계 역전 원칙
Dependency Inversion Principle
추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.

 

 

OCP 개방-폐쇄 원칙이란

확장에는 열려있고, 수정에는 닫혀있어야 한다.

 

개방-폐쇄 원칙이란 기존의 코드를 변경하지 않으면서(Closed), 기능을 추가할 수 있도록(Open) 설계해야 한다는 원칙입니다.

 

 

 

 

 

개방-폐쇄 원칙의 예

추첨기를 만들어 보겠습니다.

 

 

1. OCP 적용 전

public class LotteryMachine {

    private final RandomStrategy strategy;
    
    public LotteryMachine(RandomStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public User select(List<User> userList) {

        if (strategy == 랜덤) {
            Collections.shuffle(userList);
        }
        if (strategy == 오름차순) {
            userList.sort(Comparator.comparingInt(User::getScore));
        }
        if (strategy == 내림차순) {
            userList.sort((o1, o2) -> Integer.compare(o2.getScore(), o1.getScore()));
        }

        return userList.get(0);
    }
}

 

이 추첨기에서 추첨방식을 추가한다면 기존의 코드를 수정하게 됩니다. 즉 OCP 위반입니다. 기존의 코드를 수정하지 않고 추첨방식을 추가하려면 어떻게 해야 할까요? 자바의 다형성을 이용하여 추첨방식을 추상화하여 사용하는 겁니다.

 

 

2. OCP 적용 후

public class LotteryMachine {

    private final ShuffleStrategy strategy;

    public LotteryMachine(ShuffleStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public User select(List<User> userList) {
        
        strategy.shuffle(userList);

        return userList.get(0);
    }
}

 

 

public interface ShuffleStrategy {

    void shuffle(List<User> userList);
}

public class RandomStrategy implements ShuffleStrategy{
    @Override
    public void shuffle(List<User> userList) {
        Collections.shuffle(userList);
    }
}

public class AscStrategy implements ShuffleStrategy{
    @Override
    public void shuffle(List<User> userList) {
        userList.sort(Comparator.comparingInt(User::getScore));
    }
}

public class DescStrategy implements ShuffleStrategy{
    @Override
    public void shuffle(List<User> userList) {
        userList.sort((o1, o2) -> Integer.compare(o2.getScore(), o1.getScore()));
    }
}

 

 

추첨기는 인터페이스화된 ShuffleStrategy를 의존하도록 하고 생성자를 통해서 구현체를 주입해주었습니다.

이렇게 하면 추첨방식을 추가하더라도 기존의 추첨기 클래스의 수정이 일어나지 않습니다.

 

3. 추첨기의 확장

public class NoneStrategy implements ShuffleStrategy{
    @Override
    public void shuffle(List<User> userList) {
        
    }
}

섞지 않는 추첨방식을 손쉽게 확장했습니다.

객체 지향 설계 SOLID 원칙

두문자 약어 이름 개념
S SRP 단일 책임 원칙
Single Responsibility Principle
한 클래스는 하나의 책임을 가져야 한다.
O OCP 개방-폐쇄 원칙
Open-Closed Principle
소프트웨어 개체(클래스, 모듈 등)는 확장에는 열려있으나, 수정에는 닫혀 있어야 한다.
L LSP 리스코프 치환 원칙
Liskov Substitution Principle
객체의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 상위클래스의 객체를 하위클래스의 객체로 바꿀 수 있어야한다.
I ISP 인터페이스 분리 원칙
Interface Segregation Principle
범용적인 인터페이스보다 클라이언트를 위한 인터페이스 여러개가 더 낫다.
D DIP 의존관계 역전 원칙
Dependency Inversion Principle
추상화에 의존해야지, 구체화에 의존하면 안된다.

 

 

 

SRP 단일 책임 원칙이란

한 클래스는 하나의 책임을 가져야 한다.

 

단일 책임 원칙이란 모든 객체는 하나의 책임만 가지며, 객체는 그 책임을 완전히 캡슐화 해야한다는 원칙입니다. 한개의 객체에 책임이 많아질 수록 변경이 자주 일어나며 객체간의 의존성과 결합도가 높아질 것입니다.

 

 

 

단일 책임 원칙의 예

문서를 작성하고 프린터로 출력하는 객체를 만들어 보겠습니다.

 

 

1. SRP 적용 전

public class Printer {
    
    private String text;

    public void write(String text) {
        this.text = text;
    }

    public void print() {
        System.out.println(text);
    }

}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Printer printer = new Printer();

        printer.write("보고서 작성");
        printer.print(); // 보고서 작성

    }
}

 

언뜻보면 잘 만들어진 것 같지만 Printer는 2가지의 책임을 가지고 있습니다. 현실에서 생각해보아도 프린터에서 글을 쓰고 용지를 선택하지 않습니다. 프린터는 출력하는 일만 하고, 문서에서 글을 쓰는 일만 합니다. 

 

 

2. SRP 적용 후

public class Printer {

    private Paper paper;

    public Printer(Paper paper) {
        this.paper = paper;
    }

    public void print() {
        System.out.println(paper);
    }

}

public class Paper {

    private String text;

    public void write(String text) {
        this.text = text;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return text;
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Paper paper = new Paper();
        paper.write("보고서 작성");

        Printer printer = new Printer(paper);
        printer.print(); // 보고서 작성

    }
}

 

Printer와 Paper의 책임을 분리했습니다. Printer는 출력기능만 존재하고,  Paper는 문서를 작성하는 기능만 존재합니다.

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