자바의 상속에 대해 학습하세요

자바 상속의 특징

상속

한 클래스의 멤버(fields & methods & nested class)를 다른 클래스가 물려받는 것.

상속의 구성요소

멤버를 물려주는 클래스: superclass(base class or parent class)
멤버를 물려받는 클래스: subclass(derived class or child class)

자바에서의 상속

Object 클래스는 superclass를 가지지 않는다.
Object를 제외한 모든 클래스는 단 하나의 superclass를 가진다.
superclass가 보이지 않는 클래스는 Object 클래스를 이미 상속하고 있다.
따라서 Object 클래스를 제외한 모든 클래스는 Object 클래스의 descendants라고 할 수 있다.
superclass의 멤버는 subclass에 상속된다.
- 접근 제어자에 따라서 달라진다.
생성자는 멤버가 아니기에 subclass에 상속되지 않는다.
하지만 superclass의 생성자는 subclass에서 호출할 수 있다.

super 키워드

오라클 공식 문서에서 소개된 super 키워드의 역할은 두가지이다.

superclass 멤버에 접근

/* SuperClass.java */
public class SuperClass {
    public void printMethod() {
        System.out.println("Printed in Superclass.");
    }
}

/* SubClass.java */
public class SubClass extends Superclass {
    public void printMethod() {
        super.printMethod();
        System.out.println("Printed in Subclass.");
    }
}

/* App.java */
public final class App {
    private App() {
    }

    /**
     * Says hello to the world.
     * @param args The arguments of the program.
     */
    public static void main(String[] args) {
        SubClass s = new SubClass();
        s.printMethod();
    }
}

//>> Printed in Superclass.
//>> Printed in Subclass.

superclass의 생성자 호출

public MountainBike(int startHeight, 
                    int startCadence,
                    int startSpeed,
                    int startGear) {
    super(startCadence, startSpeed, startGear);
    seatHeight = startHeight;
}

Oracle Java Documentation

메소드 오버라이딩

클래스는 instance 메소드와 static 메소드를 가질 수 있다.
인터페이스 또한 default 메소드를 가지며 클래스는 이를 오버라이딩할 수 있다.
superclass의 메소드를 오버라이드하는 메소드는 superclass의 메소드와 같은 메소드 명, 같은 파라미터 타입과 갯수, 같은 반환 타입을 가진다.

instance 메소드 오버라이딩

instance 메소드에 대한 오버라이딩에서는 공변 반환 타입을 반환 타입으로 설정할 수 있다.

공변 반환 타입을 반환 타입으로 설정할 수 있다는 말은 superclass를 상속 받는 subclass를 반환 타입으로 지정할 수 있다는 뜻이다.

그리고 @Override 어노테이션을 통해 컴파일러에 오버라이딩을 알릴 수 있다.

static 메소드 오버라이딩(hiding)

static 메소드에 대한 오버라이딩은 hiding이라는 말로 정의된다.

런타임에 생성된 인스턴스의 메소드가 호출되지 않고 컴파일 시에 선언된 객체의 메소드가 호출되는 static 메소드에 대해서는 다형성이 적용되지 않는다.

public class Animal {
    public static void testClassMethod() {
        System.out.println("The static method in Animal");
    }
    public void testInstanceMethod() {
        System.out.println("The instance method in Animal");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    public static void testClassMethod() {
        System.out.println("The static method in Cat");
    }
    public void testInstanceMethod() {
        System.out.println("The instance method in Cat");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal myCat = new Cat();
        Animal myAnimal = myCat;
        Animal.testClassMethod();       // 1.
        myAnimal.testInstanceMethod();  // 2.
    }
}

//>> The static method in Animal
//>> The instance method in Cat

myAnimal 객체로 testClassMethod()를 호출할 수 없다.
- 호출할 때 참조되는 클래스에 따라서 testClassMethod()의 결과가 달라진다.
Animal의 testInstanceMethod()를 오버라이드한 myCat의 testInstanceMethod()가 호출되었다.

인터페이스 default 메소드 오버라이딩

인터페이스는 기본적으로 메소드 내용을 구현할 수 없지만 메소드에 default 선언을 통해 메소드 바디를 구현할 수 있다. 또한 해당 인터페이스를 구현하는 클래스는 default 메소드를 오버라이딩할 수 있다.

다만 같은 시그니처를 가지는 여러개의 default 메소드를 구현하는 경우 두가지 원칙으로 이름 충돌을 막는다.

인스턴스 메소드가 이미 구현되어 있으면 인터페이스의 default 메소드는 무시하고 인스턴스 메소드를 따른다.

public class Horse {
    public String identifyMyself() {
        return "I am a horse.";
    }
}
public interface Flyer {
    default public String identifyMyself() {
        return "I am able to fly.";
    }
}
public interface Mythical {
    default public String identifyMyself() {
        return "I am a mythical creature.";
    }
}
public class Pegasus extends Horse implements Flyer, Mythical {
    public static void main(String... args) {
        Pegasus myApp = new Pegasus();
        System.out.println(myApp.identifyMyself());
    }
}
//>> I am a horse.

공통된 ancestor를 가지는 인터페이스들이 있을 때, 이미 오버라이딩이 되어있는 인터페이스의 default 메소드를 따른다.

public interface Animal {
    default public String identifyMyself() {
        return "I am an animal.";
    }
}
public interface EggLayer extends Animal {
    default public String identifyMyself() {
        return "I am able to lay eggs.";
    }
}
public interface FireBreather extends Animal { }

public class Dragon implements EggLayer, FireBreather {
    public static void main (String... args) {
        Dragon myApp = new Dragon();
        System.out.println(myApp.identifyMyself());
    }
}
//>> I am able to lay eggs.

만약, default 메소드끼리 충돌이 나거나 추상 메소드와 충돌이 나는 경우는 컴파일러가 에러를 띄운다.

Oracle Java Documentation
https://joochang.tistory.com/75
https://inor.tistory.com/7
https://programmers.co.kr/learn/courses/5/lessons/241

다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)

다이나믹 메소드 디스패치는 컴파일 타임에 정의된 메소드가 아닌 런타임에 오버라이딩된 메소드를 호출하는 메커니즘이다.

superclass 참조로 오버라이딩된 메소드가 호출되었을 때, 자바는 호출이 발생할 때 참조된 객체의 유형에 기반해 어떤 버전(superclass/subclass)의 메소드가 호출될지를 결정한다. 따라서 해당 결정은 런타임에 만들어진다.
런타임에는 참조되는 객체의 타입에 의존해 호출될 메소드를 결정한다.

class A 
{ 
    void m1() 
    { 
        System.out.println("Inside A's m1 method"); 
    } 
} 
  
class B extends A 
{ 
    // overriding m1() 
    void m1() 
    { 
        System.out.println("Inside B's m1 method"); 
    } 
} 
  
class C extends A 
{ 
    // overriding m1() 
    void m1() 
    { 
        System.out.println("Inside C's m1 method"); 
    } 
} 
  
// Driver class 
class Dispatch 
{ 
    public static void main(String args[]) 
    { 
        // object of type A 
        A a = new A(); 
  
        // object of type B 
        B b = new B(); 
  
        // object of type C 
        C c = new C(); 
  
        // obtain a reference of type A 
        A ref; 
          
        // ref refers to an A object 
        ref = a; 
  
        // calling A's version of m1() 
        ref.m1(); 
  
        // now ref refers to a B object 
        ref = b; 
  
        // calling B's version of m1() 
        ref.m1(); 
  
        // now ref refers to a C object 
        ref = c; 
  
        // calling C's version of m1() 
        ref.m1(); 
    } 
}

//>> Inside A's m1 method
//>> Inside B's m1 method
//>> Inside C's m1 method

자바에서는 오버라이드는 메소드에만 할 수 있기 때문에 data member에는 적용되지 않는다.

// class A 
class A 
{ 
    int x = 10; 
} 
  
// class B 
class B extends A 
{ 
    int x = 20; 
} 
  
// Driver class 
public class Test 
{ 
    public static void main(String args[]) 
    { 
        A a = new B(); // object of type B 
  
        // Data member of class A will be accessed 
        System.out.println(a.x); 
    } 
} 

//>> 10

Dynamic Method Dispatch or Runtime Polymorphism in Java - GeeksforGeeks

추상 클래스

abstract 키워드로 선언된 클래스를 말한다.
이는 abstract 메소드를 포함할 수 있다.
인스턴스로는 만들 수 없다.

추상 메소드

구현없이 선언만 된 메소드를 말한다.
abstract 키워드로 선언된다.

abstact void moveTo(double deltaX, double deltaY);

추상 클래스를 상속 받는 클래스가 있다면, 해당 클래스는 부모 클래스의 모든 추상 메소드를 구현해야한다. 구현을 하지 않을 경우에는 상속받은 클래스또한 abstract로 선언되어야 한다.

Abstract class vs Interface

	추상 클래스	인터페이스
인스턴스화	불가능	불가능
fields	선언 가능(`static`이나 `final`이 아닌 필드만)	자동으로 `public`, `static`, `final`이 된다
methods	`public`, `protected`, `private`으로 정의 가능	모든 메소드가 `public`

Oracle Java Documentation

final 키워드

final 키워드로 선언되는 entity는 그 값이 변경될 수 없음을 의미한다. 그 entity는 변수, 파라미터, 메소드, 클래스가 될 수 있다.

final variables

final 키워드와 함께 선언된 변수는 한번 초기화되면 다시는 바뀔 수 없다. 하지만 선언과 함께 초기화될 필요는 없다.

final parameters

final로 선언된 파라미터는 그 함수 어디에서도 파라미터의 값을 변경할 수 없음을 의미한다.

final methods

final로 선언된 메소드는 override나 hide될 수 없다.

final classes

final로 선언된 클래스는 subclass를 가질 수 없다.

What is the final keyword in Java? - educative.io

Object 클래스

모든 클래스의 superclass이다. 따라서 모든 클래스는 Object 클래스의 메소드를 사용할 수 있으며 오버라이딩도 가능하다.

Object 클래스가 가지는 메소드

`protected Object clone()`

해당 객체를 생성하고 copy된 객체를 반환한다.

`boolean equals(Object obj)`

다른 객체와 해당 객체가 같은 지를 비교하여 Boolean 타입의 결과값을 반환한다.

`protected void finalize()`

garbage collector가 해당 객체가 더 이상 참조되지 않는다고 판단했을 때, 해당 객체의 finalize() 메소드를 호출한다.

`Class<?> getClass()`

해당 객체의 런타임 클래스를 반환한다.

`int hashCode()`

해당 객체의 hash code 값을 반환한다.

`String toString()`

해당 객체의 문자열 표현을 반환한다.

Oracle Java Documentation

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Object 클래스가 가지는 메소드

protected Object clone()

boolean equals(Object obj)

protected void finalize()

Class<?> getClass()

int hashCode()

String toString()

`protected Object clone()`

`boolean equals(Object obj)`

`protected void finalize()`

`Class<?> getClass()`

`int hashCode()`

`String toString()`