[ 면접을 위한 cs 전공지식 노트 정리 ] 1. 디자인 패턴과 프로그래밍 패러다임 : 프로그래밍 패러다임

(출처 :  https://www.inflearn.com/course/%EA%B0%9C%EB%B0%9C%EC%9E%90-%EB%A9%B4%EC%A0%91-cs-%ED%8A%B9%EA%B0%95)

 

프로그래밍 패러다임이란 ?

 

프로그래머에게 프로그래밍의 관점을 갖게 해주는 역할을 하는 개발 방법론

 

프로그래밍 패러다임은 크게 선언형, 명령형으로 나누며, 선언형은 함수형이라는 하위 집합을 갖고 명령형은 다시 객체지향, 절차지향으로 나뉜다.

1.2 프로그래밍 패러다임

1.2.1 선언형과 함수형 프로그래밍
1.2.2 객체지향 프로그래밍
1.2.3 절차형 프로그래밍
1.2.4 패러다임의 혼합

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1.2 프로그래밍 패러다임

 

1.2.1 선언형과 함수형 프로그래밍

 

• 선언형과 함수형 프로그래밍(declarative programming)의 정의

• '무엇을' 풀어내는가에 집중하는 패러다임으로, '순수함수'들을 블록처럼 쌓아 로직을 구현하고 '고차 함수'를 통해 재사용성을 높인 프로그래밍 패러다임이다.
• "프로그램은 함수로 이루어진 것이다."라는 명제가 담겨있는 패러다임이기도 하며, 함수형 프로그래밍(functional programming)은 선언형 패러다임의 일종이다.

• 순수함수

• 출력이 입력에만 의존하는 것을 의미하며, 만약 다른 전역변수 등이 출력에 영향을 주면 순수함수가 아니다.

• 고차 함수

• 함수가 함수를 값처럼 매개변수로 받아 로직을 생성할 수 있는 것을 말한다.
• 일급객체
  고차 함수를 쓰기 위해서는 해당 언어가 일급 객체라는 특징을 가져야 하며 그 특징은 아래와 같다.
  - 변수나 메서드에 함수를 할당할 수 있음
  - 함수 안에 함수를 매개변수로 담을 수 있음
  - 함수가 함수를 반환할 수 있음
  

1.2.2 객체지향 프로그래밍

 

• 객체지향 프로그래밍(OOP, Object-Oriented Programming)의 정의

• 객체들의 집합으로 프로그램의 상호 작용을 표현하며 데이터를 객체로 취급하여 객체 내부에 선언된 메소드를 활용하는 방식을 말한다.
• 설계에 많은 시간이 소요되며, 처리 속도가 다른 프로그래밍 패러다임에 비해 상대적으로 느리다.

• 객체지향 프로그래밍의 특징

• 추상화(abstraction) 
  복잡한 시스템으로부터 핵심적인 개념 또는 기능을 간추려내는 것
  
  
• 캡슐화(encapsulation)
  객체의 속성과 메서드를 하나로 묶고 일부를 외부에 감추어 은닉하는 것
• 상속성(inheriance)
  상위 클래스의 특성을 하위 클래스가 이어받아서 재사용하거나 추가,확장하는 것
  코드의 재사용 측면, 계층적인 관계 생성, 유지보수성 측면에서 중요
  
  
• 다형성(polymoriphism)
  하나의 메서드나 클래스가 다양한 방법으로 동작하는 것
  
  - 오버로딩(overloading) : 같은 이름을 가진 메서드를 여러개 두는 것
     메서드의 타입, 매개변수의 유형, 개수 등으로 여러 개를 둘 수 있으며 컴파일 중에 발생하는 정적 다형성

class Person {

    public void eat(String a) {
        System.out.println("I eat " + a);
    }

    public void eat(String a, String b) {
        System.out.println("I eat " + a + " and " + b);
    }
}

public class CalculateArea {

    public static void main(String[] args) {
        Person a = new Person();
        a.eat("apple");
        a.eat("tomato", "phodo");
    }
}
/*
I eat apple
I eat tomato and phodo
*/

 

- 오버라이딩(overriding) : 상위 클래스로부터 상속받은 메서드를 하위 클래스가 재정의하는 것

class Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("mumu! mumu!");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void bark() {
        System.out.println("wal!!! wal!!!");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d = new Dog();
        d.bark();
    }
}
/*
wal!!! wal!!!
*/

 

• 설계원칙 (SOLID 원칙)
  

• 단일 책임 원칙(SRP, Single Responsibility Principle)
  모든 클래스는 각각 하나의 책임만 가져야 한다는 원칙
  A라는 로직이 존재한다면 어떠한 클래스는 A에 대한 클래스여야 하고 이를 수정한다고 해도 A와 관련된 수정이어야 함
  
  
• 개방-폐쇄 원칙(OCP, Open Closed Prinsiple)
  유지보수 사항이 생긴다면 코드를 쉽게 확장할 수 있게 하고 수정할 때는 닫혀 있어야 하는 원칙
  기존의 코드는 잘 변경하지 않으면서 확장은 쉽게 할 수 있어야 함
  
  
• 스코프 치환 원칙(LSP, Liskov Substritution Principle)
  프로그램의 객체는 프로그램의 정확성을 깨뜨리지 않으면서 하위 타입의 인스턴스로 바꿀 수 있어야하는 원칙
  상속된 부모, 자식 계층에서 부모 객체에 자식 객체를 넣어도 시스템이 문제없이 돌아가게 만드는 것
  
  
• 인터페이스 분리 원칙(ISP, Interface Segragation Principle)
  하나의 일반적인 인터페이스보다 구체적인 여러 개의 인터페이스를 만들어야 하는 원칙
• 의존 역전 원칙(DIP, Dependency Inversion Principle)
  자신보다 변하기 쉬운 것에 의존하던 것을 추상화된 인터페이스나 상위 클래스를 두어 변하기 쉬운 것의 변화에 영향받지 않게 하는 원칙
  상위 계층은 하위 계층의 변화에 대한 구현으로부터 독립해야 함
  예를들면 자동차의 타이어를 갈아끼울 수 있는 틀을 만들고 다양한 타이어를 교체할 수 있게 만들어야 함

 

1.2.3 절차형 프로그래밍

 

• 절차형 프로그래밍(Procedural Programming)의 정의

• 로직이 수행되어야 할 연속적인 계산 과정으로 이루어져 있으며, 일이 진행되는 방식으로 코드를 구현하기만 하면 되기 떄문에 코드의 가독성이 좋으며 실행 속도가 빨라 계산이 많은 작업 등에 쓰인다.

• 절차형 프로그래밍(Procedural Programming)의 사용예시

• 포트란(fortran)을 이용한 대기 과학 관련 연산작업, 머신 러닝의 배치 작업 등

• 절차형 프로그래밍(Procedural Programming)의 단점

• 모듈화하기가 어렵고 유지 보수성이 떨어진다.

 

1.2.4 패러다임의 혼합

 

하나의 패러다임을 기반으로 통일하여 서비스를 구축할 수도 있고, 여러 패러다임의 장점만 조합해 상황과 맥락에 따라 개발하는 것도 좋다.

예를 들어 백엔드에 머신러닝 파이프라인과 거래 관련 로직이 있다면 머신 러닝 파이프라인은 절차지향형 패러다임, 거래 관련 로직은 함수형 프로그래밍을 적용하는 것이 좋다.