[Swift] 프로토콜 지향 프로그래밍(Protocol Oriented Programming, POP)

안녕하세요~ 차니에요!

오늘은 Swift 언어의 특징 중 하나인 POP에 대해 알아보겠습니다.

1. Protocol Oriented Programming(POP) 탄생 배경

일반적으로 OOP에서 클래스의 상속 개념을 통해 공통 기능들을 모듈화하여 사용할 수 있었으나, 구조체 혹은 열거형의 경우에는 상속이 불가하기에 같은 타입에 대해서 공통적인 기능 구현을 위해서는 다른 방법을 이용해야 합니다.

이를 해결하기 위한 방안이 Apple WWDC15(Swift 2)에서 Extension 발표되었습니다.

Protocol(청사진)을 구현하고 Extension으로 해당 프로토콜의 기능을 확장하는 형태로 사용합니다.

이를 프로토콜 초기 구현(Protocol Default Implementation)이라고 표현합니다.

1-1. POP의 장점

코드의 중복을 최소화 할 수 있다.
가볍고 안전하다.
- 상속과 달리 필요한 것만 골라서 쓸 수 있다.
- 상속의 경우, 참조 타입이므로 참조 추적을 위한 비용이 많이 발생하기 때문에 속도측면에서 다소 느리다.
값 타입의 상속 효과
- 공통된 기능을 쉽게 구현할 수 있다.
수평적인 확장 기능
- Class는 하나의 상속만 가능하고 수직적인 구조가 나타나지만 Protocol을 이용하면 수평적인 확장이 가능합니다.
제네릭의 활용
- 예를 들어, Swift의 Array의 경우 데이터 타입의 관계 없이 만들 수 있고 이들 모두가 그에 따른 메서드를 사용할 수 있습니다.

2. 프로토콜

프로토콜은 특정 기능 수행에 필수적인 요소를 정의한 청사진(blueprint)입니다.
프로토콜을 만족시키는 타입을 프로토콜을 따른다(conform)고 말합니다.
프로토콜에 필수 구현을 추가하거나 추가적인 기능을 더하기 위해 프로토콜을 확장(extend)하는 것이 가능합니다.

어디서 많이 들어본 개념이지않나요?

자바의 인터페이스와 다를게 없어보이는데.. 용어가 다른 이유가 있을까요?

이는 5번 탭에서 이어서 진행하겠습니다.

2-1. 프로토콜 문법

protocol SomeProtocol {
    // protocol definition goes here
}

프로토콜의 문법은 기존 클래스, 구조체, 열거형과 비슷합니다.

2-2. 프로퍼티 요구사항

protocol SomeProtocol {
    var mustBeSettable: Int { get set }
    var doesNotNeedToBeSettable: Int { get }
}

프로토콜에서는 프로퍼티의 이름과 타입 그리고 gettable, settable을 명시합니다.

필수 프로퍼티는 항상 var로 선언해야 합니다.

protocol AnotherProtocol {
    static var someTypeProperty: Int { get set }
}

타입 프로퍼티는 static 키워드를 적어 선언합니다.

2-3. 메소드 요구사항

protocol SomeProtocol {
    static func someTypeMethod()
}

필수 메소드 지정시 함수명과 반환값을 지정할 수 있고, 구현에 사용하는 괄호는 적지 않아도 됩니다.

3. 프로토콜 초기 구현(Protocol Default Implementation)

extension으로 protocol에 정의된 것들을 미리 구현함으로서 해당 protocol을 구현하는 대상들이 코드의 중복을 피할 수 있게 해줌

// 프로토콜 정의
protocol Person {
    var name: String? { get }
    var age: Int? { get }
    
    func getName() -> String?
    func getAge() -> Int?
}

// 프로토콜 기능 확장
extension Person {
    func getName() -> String? {
        return self.name
    }
    
    func getAge() -> Int? {
        return self.age
    }
}

위 설명대로 protocol에는 선언부(정의)만 표기하고 해당 기능을 확장(extension)하여주었습니다.

struct Student: Person {
    var name: String?
    var age: Int?
    
    init(name: String?, age: Int?) {
        self.name = name
        self.age = age
    }
}

이어서 Student 구조체가 Person 프로토콜을 채택(준수)합니다.

let channy = Student(name: "channy", age: 28)
print(channy.getName()) // channy

Student 구조체를 초기화하고 .(dot) 문법을 통해 getName 메소드를 호출하면 이름이 출력됩니다.

4. 제네릭의 활용

// 프로토콜 정의
protocol Stackable {
    associatedtype item
    var items: [item] { get set }

    mutating func push(with item: item)
    mutating func pop() -> item?
}

// 프로토콜 기능 확장
extension Stackable {
    mutating func push(with item: item) {
        items.append(item)
    }

    mutating func pop() -> item? {
        return items.popLast()
    }
}

// Stackable 프로토콜을 준수하는 제네릭 타입 구조체 정의
struct Stack<T>: Stackable {
    var items: [T]
    typealias item = T
}

var myStack = Stack<Int>(items: [1, 2, 3, 4])
myStack.push(with: 5)
print(myStack.pop()) // 5

스위프트에는 Stack이나 Queue의 자료구조가 없기 때문에 직접 구현해서 사용해야합니다.

associatedtype은 해당 프로토콜을 채택하는 데이터 타입이 제네릭일 때 사용합니다.
mutating 키워드를 사용해 인스턴스에서 변경 가능하다는 것을 표시할 수 있습니다. 이 mutating 키워드는 값타입 형에만 사용합니다.

5. 자바 인터페이스와 프로토콜의 차이점

	인터페이스	프로토콜
1. 파라미터 기본 값을 지정할 수 있는가?	O	X
2. 인터페이스/프로토콜에서 정의한 모든 메서드를 구현해야 하는가? (optional)	O	X
3. 정적 변수를 선언할 수 있는가?	X	O

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