본 글은 백기선님의 live-study를 진행하며 작성한 자료입니다. 자료에서 사용한 예제 코드는 직접 만들었습니다.
자바의 상속에 대해 학습하세요.
- 자바 상속의 특징
- super 키워드
- 메소드 오버라이딩
- 다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)
- 추상 클래스
- final 키워드
- Object 클래스
객체 지향 프로그램에서는 부모 클래스의 맴버를 자식 클래스에게 물려줄 수 있다. 부모 클래스를 상위(Super) 클래스라고 부르기도 하고, 자식 클래스를 하위(Sub) 클래스, 또는 파생 클래스라고 부른다.
- 상속은 이미 잘 개발된 클래스를 재사용해서 새로운 클래스를 만들기 때문에 코드의 중복을 줄여준다.
- 상속을 이용하면 클래스의 수정을 최소화시킬 수 있다.
- 예를 들면 어떤 상위 클래스를 상속받은 하위 클래스가 여러개 있을때 공통적인 부분을 수정하려면 상위 클래스만 수정하면 되지만, 상속을 받지 않았을 경우에는 모든 하위 클래스 코드를 수정해야한다.
자바에서 상속의 구현은 다음과 같다. 새로 작성하고자 하는 클래스 이름 뒤에 상속받고자 하는 클래스의 이름을 키워드 extends와 함께 작성해주면 된다.
Car.java
public class Car {
public int wheel;
public String color;
public Car(int wheel, String color) {
this.wheel = wheel;
this.color = color;
}
public void drive(){
System.out.println("[Car] --- drive");
}
public void stop() {
System.out.println("[Car] --- stop");
}
}CarA.java
public class CarA extends Car{
public CarA(int wheel, String color, String model) {
super(wheel, color);
this.model = model;
}
}CarB.java
public class CarB extends Car{
public CarB(int wheel, String color, String model) {
super(wheel, color);
this.model = model;
}
}CarA 와 CarB 의 공통적으로 포함하는 부분은 wheel(바퀴), color(색)이다.
따라서 위의 공통적인 부분을 Car으로 묶고 CarA와 CarB는 Car을 상속하고, 나머지를 구현하는 것이 코드의 중복과 수정을 줄일 수 있는 방법이다.
다른 언어와는 달리 자바는 다중 상속을 허용하지 않는다. 그러므로 다음과 같이 extends 뒤에는 단 하나의 부모 클래스만 와야한다.
//불가능
public class 자식클래스 extends 부모클래스1, 부모클래스2 { ... }//가능
public class 자식클래스 extends 부모클래스1 { ... }자바의 모든 클래스는 최상위 클래스 Object의 서브 클래스이다.
public class Main {
public static void main(String[] args){
School school = new School("신사초등학교", "서울");
Object teacher = new Teacher(school, "홍길동", 30);
Object student = new Student(school, "김철수", 9);
}
}super는 자식 클래스에서 부모 클래스로부터 상속받은 멤버를 참조하는데 사용되는 참조 변수이다. 생성자에서 멤버변수와 매개 변수의 이름이 같을 때 this 를 붙여서 구별했듯이 상속받은 멤버와 자신의 클래스에 정의된 멤버의 이름이 같을 때는 super 를 붙여서 구별할 수 있다.
static 메서드(클래스 메서드)는 인스턴스와 관련이 없기 때문에 this 와 마찬가지로 super 역시 static 메서드에서는 사용할 수 없고 인스턴스 메서드에서만 사용할 수 있다.
class Parent {
int x = 10;
}
class Child extends Parent {
int x = 20;
void method() {
System.out.println("x = " + x);
System.out.println("this.x = " + this.x);
System.out.println("super.x = " + super.x);
}
}결과화면
x = 20
this.x = 20
super.x = 10
자바에서 자식 객체를 생성하면, 부모 객체가 먼저 생성되고 자식 객체가 그 다음에 생성된다.
super() 는 부모 클래스의 생성자를 호출하는데 사용된다.
public class CarA extends Car{
public CarB(int wheel, String color) {
super(wheel, color);
}
}CarA 은 super(wheel, color) 을 사용하여 부모 클래스의 생성자를 호출하였다.
위와 같이 부모 클래스가 매개 변수가 있는 생성자만 있다면 반드시 자식 클래스 생성자에서는 super(매개값, ...) 을 호출해야한다.
부모 클래스에 기본 생성자가 존재하면 super() 을 작성하지 않아도 된다. 컴파일러가 자동으로 추가하기 때문이다.
만약 자식 클래스 생성자에서 매개 변수가 있는 생성자를 호출하려면 super(매개값, ...) 을 작성해야한다.
매소드 오버라이딩(@Override)은 상속된 메소드의 내용이 자식 클래스에 맞지 않을 경우, 자식 클래스에서 동일한 메소드를 재정의하는 것을 말한다.
오버라이딩은 메서드의 내용만을 새로 작성하는 것이므로 메서드의 선언부는 부모의 것과 완전히 일치해야 한다. 따라서 다음 조건을 만족해야한다.
- 부모의 메소드와 동일한 시그너처(리턴 타입, 메소드 이름, 매개 변수 리스트)를 가져야 한다.
- 접근 제한을 더 강하게 오버라이딩할 수 없다.
- 새로운 예외를 throw할 수 없다.
여기서 반환타입의 경우 JDK1.5부터 공변 반환타입(covariant return type)이 추가되어, 반환타입을 자식 클래스의 타입으로 변경하는 것이 가능하도록 되었다.
위의 조건들을 간단히 요약하면 선언부가 서로 일치해야 한다는 것이다. 단 접근 제어자(access modifier)와 예외(exception)는 제한된 조건 하에서만 다르게 변경할 수 있다.
-
접근 제어자는 부모 클래스의 메서드보다 좁은 범위로 변경할 수 없다.
- 만일 부모 클래스에 정의된 메서드의 접근 제어자가 protected라면, 이를 오버라이딩하는 자식 클래스의 메서드는 접근 제어자가 protected나 public이어야 한다. 대부분의 경우 같은 범위의 접근 제어자를 사용한다.
-
부모 클래스의 메서드보다 많은 수의 예외를 선언할 수 없다.
public class CarB extends Car{
public CarB(int wheel, String color) {
super(wheel, color);
}
@Override
public void drive() {
System.out.println("[CarB] --- drive");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("[CarB] --- stop");
}
}자바는 객체지향 프로그래밍언어로서 객체들간의 메시지 전송을 기반으로 문제를 해결해나간다.
메세지 전송이라는 표현은 결국 메서드를 호출하는 것인데, 이것을 디스패치(dispatch)라고 부른다.
디스패치(dispatch)는 정적 디스패치(static dispatch)와 동적 디스패치(dynamic dispatch)가 있는데
정적(static)은 구현 클래스를 이용해 컴파일 시점에서부터 어떤 메서드가 호출될 지 정해져 있는 것이고,
동적(dynamic(은 인터페이스를 이용해 참조함으로서 호출되는 메서드가 동적으로 정해지는 것을 의미한다.
public class Parent {
public void method1(){
System.out.println("Parent method1입니다");
}
}public class Child extends Parent{
@Override
public void method1() {
System.out.println("Child method1입니다");
}
}public class Main {
public static void main(String[] args){
Child child = new Child();
child.method1(); //동적 메소드 디스패치
}
}위의 코드에서 Child 클래스의 method1 메소드는 부모 클래스 Parent 의 method1을 오버라이딩을 하였다.
Main 클래스에서 child.method1()을 호출했을 때 Child 타입의 객체를 생성했기 때문에 우리는 Child 클래스의 오버라이딩 된 함수가 불릴 것을 알고 있다.
자바에서 객체 생성은 Runtime 시에 호출된다. 즉, 컴파일 시점에 알 수 있는 것은 타입에 대한 정보이다.
따라서 컴파일러 역시 이 메소드를 호출하고 실행시켜야되는 것을 명확하게 알고 있다.
우리는 이를 정적 메소드 디스패치라 부른다.
public class Parent {
public void method1(){
System.out.println("Parent method1입니다");
}
}public class Child extends Parent{
@Override
public void method1() {
System.out.println("Child method1입니다");
}
}public class Main {
public static void main(String[] args){
Parent parent = new Child();
parent.method1(); //동적 메소드 디스패치
}
}자바에서는 위와 같은 Parent parent = new Child() 과 같은 객체의 생성과 바인딩을 허락한다.
이 코드에서 parent.method1() 을 사용하면 어떤 메소드가 호출될까?
위에서 말했던 것처럼 컴파일러는 타입만 체크한다.
따라서 parent 객체는 Parent 이라는 클래스 타입이기 때문에 Child 클래스를 할당할지라도 Child 클래스의 method1에 접근할 수가 없다. Parent 객체이기 때문이다.
하지만 결과는 Child 클래스의 method1() 이 호출된다.
그 이유는 컴파일러가 어떤 메소드를 호출해야되는지 모르지만 런타임에 정해져서 메서드를 호출하기 때문이다.
이를 동적 메소드 디스패치라고 부른다.
동적 디스패치를 두 번하는 기법이다.
4가지 조합이 나오는 추상 Post레벨과 이를 활용하는 SNS레벨간의 조합처리되는 예제이다.
interface Post {
void postOn(SNS sns);
}
class Text implements Post{
@Override
public void postOn(SNS sns) {
System.out.println("text -> " + sns.getClass().getSimpleName());
}
}
class Picture implements Post{
@Override
public void postOn(SNS sns) {
System.out.println("picture -> " + sns.getClass().getSimpleName());
}
}
interface SNS {}
class FaceBook implements SNS {}
class Twitter implements SNS {}
public class DynamicTest {
public static void main(String[] args) {
List<Post> posts = Arrays.asList(new Text(), new Picture());
List<SNS> sns = Arrays.asList(new FaceBook(), new Twitter());
posts.forEach(p-> {
sns.forEach(p::postOn);
});
}
}- SNS 구현체에 따라 로직이 달라지는 경우를 고려하지 않았다.
interface Post {
void postOn(SNS sns);
}
class Text implements Post{
@Override
public void postOn(SNS sns) {
if(sns instanceof Facebook){
System.out.println("text -> facebook");
}
if(sns instanceof Twitter){
System.out.println("text -> twitter");
}
}
}
class Picture implements Post{
@Override
public void postOn(SNS sns) {
if(sns instanceof Facebook){
System.out.println("picture -> facebook");
}
if(sns instanceof Twitter){
System.out.println("picture -> twitter");
}
}
}
interface SNS {}
class FaceBook implements SNS {}
class Twitter implements SNS {}
class GooglePlus implements SNS{}
public class DynamicTest {
public static void main(String[] args) {
List<Post> posts = Arrays.asList(new Text(), new Picture());
List<SNS> sns = Arrays.asList(new FaceBook(), new Twitter());
posts.forEach(p-> {
sns.forEach(p::postOn);
});
}
}-
SNS의 새로운 구현체가 생기면 분기문을 추가해야한다.
-
만약 실수로 분기문을 추가하지 않으면 의도치 않게 exception이 발생한다.
interface Post {
void postOn(Facebook sns);
void postOn(Twitter sns);
}
class Text implements Post{
public void postOn(Facebook sns){
System.out.println("text -> facebook");
}
public void postOn(Twitter sns){
System.out.println("text -> twitter");
}
}
class Picture implements Post{
public void postOn(Facebook sns){
System.out.println("picture -> facebook");
}
public void postOn(Twitter sns){
System.out.println("picture -> twitter");
}
}
interface SNS {}
class FaceBook implements SNS {}
class Twitter implements SNS {}
class GooglePlus implements SNS{}
public class DynamicTest {
public static void main(String[] args) {
List<Post> posts = Arrays.asList(new Text(), new Picture());
List<SNS> sns = Arrays.asList(new FaceBook(), new Twitter(), new GooglePlus());
posts.forEach(p-> {
sns.forEach(s -> p.postOn(s)); //컴파일 에러 발생
});
}
}-
메소드 오버로딩은 static dispatch 이므로 컴파일 시점에 어떤 클래스의 메소드를 수행할지 알아야한다.
-
하지만 s는 SNS라는 interface의 타입이기 때문에 어떤 구현체(Facebook, Twitter 등)의 타입인지 컴파일러가 알 수 없다.
-
따라서 컴파일 에러 발생
interface Post {
void postOn(SNS sns);
}
class Text implements Post{
@Override
public void postOn(SNS sns) {
sns.post(this);
}
}
class Picture implements Post{
@Override
public void postOn(SNS sns) {
sns.post(this);
}
}interface SNS {
void post(Text text);
void post(Picture picture);
}
class FaceBook implements SNS {
@Override
public void post(Text text) {
System.out.println(text.getClass().getSimpleName() + " ->" + this.getClass().getSimpleName());
}
@Override
public void post(Picture picture) {
System.out.println(picture.getClass().getSimpleName() + " ->" + this.getClass().getSimpleName());
}
}
class Twitter implements SNS {
@Override
public void post(Text text) {
System.out.println(text.getClass().getSimpleName() + " ->" + this.getClass().getSimpleName());
}
@Override
public void post(Picture picture) {
System.out.println(picture.getClass().getSimpleName() + " ->" + this.getClass().getSimpleName());
}
}public class DynamicTest {
public static void main(String[] args) {
List<Post> posts = Arrays.asList(new Text(), new Picture());
List<SNS> sns = Arrays.asList(new FaceBook(), new Twitter());
posts.forEach(p-> {
sns.forEach(p::postOn);
});
}
}-
두 번의 다이나믹 디스패치를 사용했다.
- Post 중 어떤 구현체의 postOn 메소드를 실행할지 dynamic dispatch 한 번 사용
- postOn 메소드 내부에서 SNS 중 어떤 구현체의 post 메소드를 실행할지 dynamic dispatch 한 번 사용
-
새로운 구현체가 생기면 다음 코드만 추가하면 된다.
class Instagram implements SNS { public void post(Text text) { // text -> instagram } public void post(Picture picture) { // picture -> instagram } }
-
구현체를 추가할때 기존의 코드를 수정하지 않고 자유롭게 추가할 수 있다. (SNS의 구현체에 따라 로직을 분리할 수 있다.)
abstract class 클래스이름{
...
}추상 클래스는 클래스를 만들기 위한 일종의 설계도로 인스턴스를 생성할 수 없는 클래스이다. 이를 사용하기 위해서는 반드시 자식 클래스에서 상속을 받아 클래스를 모두 구현해야만 한다.
추상 클래스는 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
- 자체 인스턴스 생성 불가능
- 생성자와 멤버변수, 일반 메서드 모두를 가질 수 있다.
- 하나 이상의 추상 메서드를 포함한다.
abstract 리턴타입 메서드이름();추상클래스는 메서드의 선언부만 작성하고 구현부는 미완성인 채로 남겨두는 메소드를 말한다. 추상클래스는 보통 주석을 통해 어떤 기능을 수행하는 지 알려주고, 구현부는 각각 상속받는 자식클래스마다 다르게 구현된다.
- 메서드의 선언부만 작성하고, 구현부는 미완성이다.
- 자식클래스는 반드시 추상메서드를 구현해야하며, 만약 구현하지 않을 경우 자식클래스도 추상클래스가 되어야 한다.
- 추상 메서드의 접근 지정자에는 private를 사용할 수 없다.
변수 앞에 final 이 붙으면, 값을 변경할 수 없는 상수가 된다.
final 이 붙은 변수는 상수이므로 일반적으로 선언과 동시에 초기화를 동시에 하지만, 인스턴스 변수의 경우 생성자에서 초기화 되도록 할 수 있다.
클래스 내에 매개변수를 갖는 생성자를 선언하여, 인스턴스를 생성할 때 final 이 붙은 멤버변수를 초기화하는데 필요한 값을 생성자의 매개변수로부터 제공받는 것이다. 이 기능을 활용하면 각 인스턴스마다 final 이 붙은 멤버변수가 다른 값을 갖도록 하는 것이 가능하다.
변경될 수 없는 클래스, 확장될 수 없는 클래스가 된다. 따라서 final로 지정된 클래스는 다른 클래스의 부모가 될 수 없다.
변경될 수 없는 메서드, final로 지정된 메서드는 오버라이딩을 통해 재정의 될 수 없다.
final을 쓰던, 안쓰던 코드를 이해하고 작성하면 문제없이 코딩이 가능하다.
그러나 다른 사람들과 오해를 최소화하고 도움을 줄 수 있는지 고민하면 좋을 것 같다.
- 개발의 의도를 나타내기 위함
- 코드 리뷰 등을 통해 명시적으로 변경, 상속, 확장을 막음으로서 실수를 최소화하고 버그를 줄일 수 있다.
- 코드의 가독성을 위함.
java.lang.Object 클래스는 모든 클래스의 최상위 클래스이다.
| 메소드 | 설명 |
|---|---|
| boolean equals(Object obj) | 두 객체가 같은지 비교한다. |
| String toString() | 객체의 문자열을 반환한다. |
| protected Object clone() | 객체를 복사한다. |
| protected void finalize() | 가비지 컬렉션 직전에 객체의 리소스를 정리할때 호출한다. |
| Class getClass() | 객체의 클레스형을 반환한다. |
| int hashCode() | 객체의 코드값을 반환한다. |
| void notify() | wait된 스레드 실행을 재개할 때 호출한다. |
| void notifyAll() | wait된 모든 스레드 실행을 재개할 때 호출한다. |
| void wait() | 스레드를 일시적으로 중지할 때 호출한다. |
| void wait(long timeout) | 주어진 시간만큼 스레드를 일시적으로 중지할 때 호출한다. |
-
기본동작 : 객체의 해시코드를 출력한다.
-
Override 목적 : 객체의 정보를 문자열 형태로 표현하고자 할 때
-
toString() 의 원형은 아래와 같다.
getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())
-
기본동작 : '==' 연산 결과 반환, 물리적 동일함을 확인
-
override 목적 : 물리적으로 다른 메모리에 위치하는 객체여도 논리적으로 동일함을 구현하기 위함 equals()를 사용해 두 객체의 동일함을 논리적으로 override할 수 있다.
-
'물리적 동일함' - 객체가 메모리에서 같은 주소값을 갖는 것을 의미
-
'논리적 동일함' - 물리적으로는 다른 위치에 있지만 같은 id의 회원객체, 같은 id의 주문객체와 같이 도메인을 구분할 수 있는 고유한 값 등에 의해 동일한 것을 의미
-
기본동작 : JVM이 부여한 코드값. 인스턴스가 저장된 가상머신의 주소를 10진수로 반환한다.
-
override 목적 : 두 개의 서로 다른 메모리에 위치한 객체가 동일성을 갖기 위함.
-
해시코드란, jvm이 인스턴스를 생성할 때 메모리 주소를 변환해서 부여하는 코드.
- 실제 메모리 주소값과는 별개의 값이며 실제 메모리 주소는 System 클래스의 identityHashCode()로 확인할 수 있다.
-
자바에서의 동일성
- equals()의 반환값이 true, hashCode() 반환값이 동일함을 의미한다. 보통 equals()와 hashCode()는 함께 override 한다.