[Java] Lecture - Day 8

🖥 Basic Java - Day 8

👉🏻 [Chapter 05] 상속

상속(inheritance)

• 객체 지향 언어에서의 상속
  • 자식이 부모 유전자를 물려받는 것과 유사한 개념
• 상속의 필요성
  • 상속을 이용한 경우 코드의 중복을 제거, 클래스를 간결하게 구현 가능
• 상속의 장점
  • 클래스 사이이 멤버 중복 선언 불필요
    • 클래스의 간결화
  • 클래스들의 계층적 분류로 클래스 관리 용이
  • 클래스 재사용과 확장을 통한 소프트웨어 생산성 향상

클래스 상속과 객체

• 상속 선언
  • extends 키워드로 선언
    • 부모 클래스를 물려받아 확장한다는 의미
  • 부모 클래스 -> 슈퍼 클래스(super class)
    • 슈퍼 클래스의 private 멤버
      • 서브 클래스에서 접근할 수 없음
    • 슈퍼 클래스의 default 멤버
      • 서브 클래스가 동일한 패키지에 있을 때, 접근 가능
    • 슈퍼 클래스의 public 멤버
      • 서브 클래스는 항상 접근 가능
    • 슈퍼 클래스의 protected 멤버
      • 같은 패키지 내의 모든 클래스 접근 허용
      • 패키지 여부와 상관없이 서브 클래스는 접근 가능
  • 자식 클래스 -> 서브 클래스(sub class)
    • 서브 클래스는 슈퍼 클래스의 private 멤버를 제외한 모든 멤버에 접근할 수 있음
• 서브 클래스 객체의 모양
  • 슈퍼 클래스 객체와 서브 클래스 객체는 별개
  • 서브 클래스 객체는 슈퍼 클래스 멤버 포함

자바 상속의 특징

• 클래스 다중 상속(multiple inheritance) 불허
  • Cpp은 다중 상속 가능
    • 다중 상속으로 멤버가 중복 생성되는 문제가 있음
  • 자바는 인터페이스(interface)의 다중 상속 허용
• 모든 자바 클래스는 묵시적으로 Object 클래스를 상속받음
  • Java.lang.Object 클래스는 모든 클래스의 슈퍼 클래스

protected 멤버

• 같은 패키지의 모든 클래스에게 허용
• 상속되는 서브 클래스(같은 패키지든 다른 패키지든 상관 없음)에게 허용

서브 클래스/슈퍼 클래스의 생성자 호출과 실행

• 서브 클래스의 객체가 생성될 때
  • 슈퍼 클래스 생성자와 서브 클래스 생성자 모두 실행
    • 서브 클래스의 생성자 먼저 호출
    • 서브 클래스의 생성자는 실행 전 슈퍼 클래스 생성자 호출
  • 슈퍼 클래스의 생성자가 먼저 실행된 후 서브 클래스의 생성자 실행

서브 클래스와 슈퍼 클래스의 생성자 선택

• 슈퍼 클래스와 서브 클래스
  • 각각 여러 개의 생성자 작성 가능
• 서브 클래스의 객체가 생성될 때
  • 슈퍼 클래스 생성자 1개와 서브 클래스 생성자 1개가 실행
• 서브 클래스의 생성자와 슈퍼 클래스의 생성자가 결정되는 방식
  • 개발자의 명시적 선택
    • 서브 클래스 개발자가 슈퍼 클래스의 생성자 명시적 선택
    • super() 키워드를 이용하여 선택
      • super(parameter)
        • 인자를 이용하여 슈퍼 클래스의 적당한 생성자 호출
        • 반드시 서브 클래스 생성자 코드의 제일 첫 라인에 와야 함
  • 컴파일러가 기본 생성자 선택
    • 서브 클래스 개발자가 슈퍼 클래스의 생성자를 선택하지 않는 경우
    • 컴파일러가 자동으로 슈퍼 클래스의 기본 생성자 선택

업캐스팅(upcasting)

class Person { ... }
class Student extends Person { ... }

Person p;
Student s = new Student();
p = s; // 업캐스팅, p = (Person)s 처럼 명시적 타입 변환 불필요

• 서브 클래스 레퍼런스를 슈퍼 클래스 레퍼런스에 대입
• 슈퍼 클래스 레퍼런스로 서브 클래스 객체를 가리키게 되는 현상
• 업캐스팅한 레퍼런스로는 오직 슈퍼 클래스의 멤버만 접근
• 업캐스팅은 상속 관계에서만 발생
• 업캐스팅된 레퍼런스로는 객체의 실제 타입을 구분하기 어려움
  • 슈퍼 클래스는 여러 서브 클래스에 상속되기 때문

다운캐스팅(downcasting)

class Person { ... }
class Student extends Person { ... }

Person p = new Student("박화비"); // 업캐스팅
Student s = (Student)p; // 다운캐스팅, 강제 타입 변환
Student s = p; // 잘못된 방식

• 슈퍼 클래스 레퍼런스를 서브 클래스 레퍼런스에 대입
• 업캐스팅된 것을 다시 원래대로 되돌리는 것
• 반드시 명시적 타입 변환 지정

instanceof 연산자

Person p = new Professor();

if(p instanceof Person) // true
if(p instanceof Student) // false. Student를 상속받지 않기 때문
if(p instanceof Researcher) // true
if(p instanceof Professor) // true

if("java" instanceof String) // true
if(3 instanceof int) // 오류. instanceof는 객체에 대한 레퍼런스에만 사용됨

• 레퍼런스가 가리키는 객체의 타입 식별
  • 객체레퍼런스 instanceof 클래스타입
    • 연산의 결과 : boolean 값

class Person { ... }
class Student extends Person { ... }
class Researcher extends Person { ... }
class Professor extends Researcher { ... }

public class InstanceOfEx {
    static void print(Person p) {
        if(p instanceof Person)
            System.out.print("Person ");
        if(p instanceof Student)
            System.out.print("Student ");
        if(p instanceof Researcher)
            System.out.print("Researcher ");
        if(p instanceof Professor)
            System.out.print("Professor");
        System.out.println();
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("new Student() -> "); print(new Student());
        System.out.print("new Researcher() -> "); print(new Researcher());
        System.out.print("new Professor() -> "); print(new Professor());
    }
}

// Result
new Student() -> Person Student
new Researcher() -> Person Researcher
new Professor() -> Person Researcher Professor

• instanceof 예제

메소드 오버라이딩(Method Overriding)

• 서브 클래스에서 슈퍼 클래스의 메소드를 중복 작성
• 슈퍼 클래스의 메소드를 무력화, 항상 서브 클래스에 오버라이딩한 메소드가 실행되도록 보장
• "메소드 무시하기", "메소드 재정의하기" 로 번역되기도 함
• 오버라이딩 조건
  • 슈퍼 클래스 메소드의 원형(메소드 이름, 인자 타입 및 개수, 리턴 타입)과 동일하게 작성
• 오버라이딩의 목적
  • 다형성 실현
    • 하나의 인터페이스(같은 이름)에 서로 다른 구현
    • 슈퍼 클래스의 메소드를 서브 클래스에서 각각 목적에 맞게 다르게 구현

동적 바인딩(dynamic binding)

• 실행할 때 메소드를 컴파일할 때(compile time)에 결정하지 않고 실행할 때(run time)에 결정하는 것
• 자바는 동적 바인딩을 통해 서브 클래스에 구현되어 있는 오버라이딩 메소드가 항상 실행되도록 보장
• super
  • 슈퍼 클래스의 멤버에 접근할 때 사용되는 레퍼런스
    • super.슈퍼 클래스의 멤버
  • 서브 클래스에서만 사용
    • 슈퍼 클래스의 필드 접근
    • 슈퍼 클래스의 메소드 호출
  • super로 이루어지는 메소드 호출은 정적 바인딩

추상 클래스(abstract class)

• abstract method
  • abstract로 선언된 메소드, 메소드의 코드는 없고 원형만 선언
• abstract class
  • 추상 메소드를 가지며, abstract로 선언된 클래스
  • 추상 메소드 없이, abstract로 선언한 클래스
• 추상 클래스는 온전한 클래스가 아니기에 인스턴스를 생성할 수 없음
• 추상 클래스 상속
  • 추상 클래스를 상속받으면 추상 클래스가 됨
  • 서브 클래스도 abstract로 선언해야 함
• 추상 클래스 구현
  • 서브 클래스에서 슈퍼 클래스의 모든 추상 메소드를 오버라이딩하여 실행 가능한 코드로 구현하는 것
  • 추상 클래스를 구현한 서브 클래스는 추상 클래스가 아님
    • 추상 클래스를 구현한 서브 클래스는 인스턴스를 생성할 수 있음
• 추상 클래스 목적
  • 상속을 위한 슈퍼 클래스로 활용하는 것
  • 추상 클래스는 추상 메소드를 통해 서브 클래스가 구현할 메소드의 원형을 알려주는 역할
  • 다형성 실현

인터페이스

• 장점
  • 인터페이스만 준수하면 통합에 신경쓰지 않고 다양한 형태로 새로운 클래스 개발 가능
  • 자바는 클래스의 다중 상속을 지원하지 않지만, 인터페이스로 다중 상속의 효과를 간접적으로 얻을 수 있음
• 자바의 인터페이스
  • 클래스가 구현해야 할 메소드들이 선언되는 추상형
  • 인터페이스 선언
    • interface 키워드로 선언
• 자바 인터페이스에 대한 변화
  • Java 7까지
    • 인터페이스는 상수와 추상 메소드로만 구성
  • Java 8부터
    • 상수와 추상 메소드 포함
    • default 메소드 포함 (Java 8)
    • private 메소드 포함 (Java 9)
    • stativ 메소드 포함 (Java 9)
  • 여전히 인터페이스에는 필드(멤버 변수) 선언 불가
• 인터페이스의 구성 요소들
  • 상수
    • public만 허용, public static final 생략
  • 추상 메소드
    • public abstract 생략 가능
  • default 메소드
    • 인터페이스에 코드가 작성된 메소드
    • 인터페이스를 구현하는 클래스에 자동 상속
    • public 접근 지정만 허용하며 생략 가능함
  • private 메소드
    • 인터페이스 내에 메소드 코드가 작성되어야 함
    • 인터페이스 내에 있는 다른 메소드에 의해서만 호출 가능
  • static 메소드
    • public, private 모두 지정 가능하며 생략하면 public
• 자바 인터페이스의 특징
  • 인터페이스의 객체 생성 불가
  • 인터페이스 타입의 레퍼런스 변수 선언 가능
• 인터페이스 상속
  • 인터페이스 간 상속 가능
    • 인터페이스를 상속하여 확장된 인터페이스 작성 가능
    • extends 키워드로 상속 선언
  • 인터페이스 다중 상속 허용
• 인터페이스 구현
  • 인터페이스의 추상 메소드를 모두 구현한 클래스 작성
    • implements 키워드 사용
    • 여러 개의 인터페이스 동시 구현 가능