자바, 객체지향 프로그래밍(3)

<Java의 정석 개정3판>을 기본으로 배운 내용입니다.

 

목차

• 1. 다형성
• 2. 추상클래스
• 3. 인터페이스
• 4. 내부클래스

 

 

1. 다형성 polymorphism

1-1) 다형성이란?

• 하나의 객체가 여러 가지 타입을 가질 수 있는 것
• 자바에서는 이러한 다형성을 부모 클래스 타입의 참조 변수로 자식 클래스 타입의 인스턴스를 참조할 수 있도록 하여 구현한다.
• 다형성은 상속, 추상화와 더불어 객체 지향 프로그래밍을 구성하는 중요한 특징 중 하나이다.

 

1-2) 참조 변수의 다형성

• 부모 클래스 타입의 참조 변수로 자식 클래스 타입의 인스턴스를 참조할 수 있다.
• 이때 참조 변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수가 실제 인스턴스의 멤버 개수보다 같거나 적어야 참조할 수 있다.

class Parent { ... }
class Child extends Parent { ... }
...
Parent pa = new Parent(); // 허용
Child ch = new Child();   // 허용

Parent pc = new Child();  // 허용
Child cp = new Parent();  // (오류 발생)참조 변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수 > 실제 인스턴스의 멤버 개수


//같은 타입의 인스턴스들
Child ch = new Child();
Parent pc = new Child();

 

1-3) 참조 변수의 타입 변환 : 참조변수의 형변환을 통해, 참조하고 있는 멤버의 개수를 조절할 수 있다.

(변환할타입의클래스이름) 변환할참조변수

조건 1. 서로 상속 관계에 있는 클래스 사이에만 타입 변환을 할 수 있다. 2. 자식 클래스 타입에서 부모 클래스 타입으로의 타입 변환은 생략할 수 있다. 3. 하지만 부모 클래스 타입에서 자식 클래스 타입으로의 타입 변환은 반드시 명시해야한다.

 

1-4) instanceof 연산자

• 참조 변수가 참조하고 있는 인스턴스의 실제 타입을 확인할 수 있는 연산자
• 왼쪽에 전달된 참조 변수가 실제로 참조하고 있는 인스턴스의 타입이 오른쪽에 전달된 클래스 타입이면 true를 반환하고, 아니면 false를 반환한다. 만약에 참조 변수가 null을 가리키고 있으면 false를 반환한다

참조변수 instanceof 클래스이름

 

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2. 추상클래스 abstract method : 미완성 설계도

2-1) 추상 메서드(abstract method)

• 자식 클래스에서 반드시 오버라이딩해야만 사용할 수 있는 메소드
• 추상 메소드가 포함된 클래스를 상속받는 자식 클래스가 반드시 추상 메소드를 구현하도록 하기 위해 사용한다.
• 추상 메소드는 선언부만이 존재하며, 구현부는 작성되어 있지 않다. 바로 이 작성되어 있지 않은 구현부를 자식 클래스에서 오버라이딩하여 사용하는 것이다.

abstract 반환타입 메소드이름();

 

2-2) 추상 클래스(abstract class)

• 하나 이상의 추상 메소드를 포함하는 클래스
• 추상 클래스는 객체 지향 프로그래밍에서 중요한 특징인 다형성을 가지는 메소드의 집합을 정의할 수 있도록 해줍니다.
• 반드시 사용되어야 하는 메소드를 추상 클래스에 추상 메소드로 선언해 놓으면, 이 클래스를 상속받는 모든 클래스에서는 이 추상 메소드를 반드시 재정의해야한다.
• 추상 클래스는 동작이 정의되어 있지 않은 추상 메소드를 포함하고 있으므로, 인스턴스를 생성할 수 없다. 추상클래스에서 인스턴스는 상속을 통해서 자손클래스에 의해서만 생성할 수 있다.
• 추상 클래스는 추상 메소드(미완성 메서드)를 포함하고 있다는 점을 제외하면, 일반 클래스와 모든 점이 같다.

abstract class 클래스이름 {
    ...
    abstract 반환타입 메소드이름();  //추상메서드
   
    ...
}

 

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3. 인터페이스 interface : 기본설계도 

3-1) 인터페이스(interface)

• 자바에서는 클래스를 통한 다중 상속은 지원하지 않지만, 다중 상속의 이점을 버릴 수는 없기에 자바에서는 인터페이스라는 것을 통해 다중 상속을 지원하고 있다.
• 인터페이스(interface)란 다른 클래스를 작성할 때 기본이 되는 틀을 제공하면서, 다른 클래스 사이의 중간 매개 역할까지 담당하는 일종의 추상 클래스이다.
• 자바에서 추상 클래스는 추상 메소드뿐만 아니라 생성자, 필드, 일반 메소드도 포함할 수 있다. 하지만 인터페이스는 오로지 추상 메소드와 상수만을 포함할 수 있다.

 

3-2) 선언

• 인터페이스를 선언할 때에는 접근 제어자와 함께 interface 키워드를 사용하면 된다.
• 클래스와는 달리 인터페이스의 모든 필드는 public static final이어야 하며, 모든 메소드는 public abstract이어야 한다.  이 부분은 모든 인터페이스에 공통으로 적용되는 부분이므로 이 제어자는 생략할 수 있고, 이렇게 생략된 제어자는 컴파일 시 자동으로 추가된다.

접근제어자 interface 인터페이스이름 {
    public static final 타입 상수이름 = 값;
    ...
    public abstract 메소드이름(매개변수목록);
    ...
}

 

3-3) 구현

인터페이스는 추상 클래스와 마찬가지로 자신이 직접 인스턴스를 생성할 수는 없다. 따라서 인터페이스가 포함하고 있는 추상 메소드를 구현해 줄 클래스를 작성해야한다.

class 클래스이름 implements 인터페이스이름 { ... }  //구현
class 클래스이름 implements 인터페이스이름 extend 상위클래스이름 { ... }  //구현+상속

 

다음은 인터페이스를 사용한 다중 상속의 예제이다.

interface Animal { public abstract void cry(); }
interface Pet { public abstract void play(); }
 
class Cat implements Animal, Pet {
    public void cry() {
        System.out.println("냐옹냐옹!");
    }
    public void play() {
        System.out.println("쥐 잡기 놀이하자~!");
    }
}
 
class Dog implements Animal, Pet {
    public void cry() {
        System.out.println("멍멍!");
    }
    public void play() {
        System.out.println("산책가자~!");
    }
}
 
public class Polymorphism04 {
    public static void main(String[] args) {
        Cat c = new Cat();
        Dog d = new Dog();
 
        c.cry();
        c.play();
        d.cry();
        d.play();
    }
}

 

3-4) 장점

1. 대규모 프로젝트 개발 시 일관되고 정형화된 개발을 위한 표준화가 가능하다.
2. 클래스의 작성과 인터페이스의 구현을 동시에 진행할 수 있으므로, 개발 시간을 단축할 수 있다.
3. 클래스와 클래스 간의 관계를 인터페이스로 연결하면, 클래스마다 독립적인 프로그래밍이 가능하다.

 

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4. 내부클래스 inner class

4-1) 내부 클래스(inner class) : 하나의 클래스 내부에 선언된 또 다른 클래스

class Outer {     // 외부 클래스
    ...
    class Inner { // 내부 클래스
        ...
    }
    ...
}

내부클래스의 종류	선언 위치	특징
instance class	외부 클래스의 멤버변수 선언위치	외부 클래스의 인스턴스멤버처럼 다뤄지고, 주로 그와 관련된 작업에 사용된다.
static class	외부 클래스의 멤버변수 선언위치	외부 클래스의 static멤버처럼 다뤄지고, 주로 그와 관련된 작업에 사용된다.
local class	외부 클래스의 메서드나 초기화블럭 안	선언된 영역 내부에서만 사용될 수 있다.
anonymous class		클래스의 선언과 객체의 생성을 동시에 하는 이름없는 클래스(일회용)

 

4-2) 내부 클래스의 장점

1. 내부 클래스에서 외부 클래스의 멤버에 손쉽게 접근할 수 있다.
2. 서로 관련 있는 클래스를 논리적으로 묶어서 표현함으로써, 코드의 캡슐화를 증가시킨다.
3. 외부에서는 내부 클래스에 접근할 수 없으므로, 코드의 복잡성을 줄일 수 있다.

 

4-3) 익명 클래스(anonymous class)

• 다른 내부 클래스와는 달리 이름을 가지지 않는 클래스
• 익명 클래스는 클래스의 선언과 동시에 객체를 생성하므로, 단 하나의 객체만을 생성하는 일회용 클래스이다.
• 생성자를 선언할 수도 없고, 오로지 단 하나의 클래스나 단 하나의 인터페이스를 상속받거나 구현할 수 있다.
• 구현해야 하는 메소드가 매우 적은 클래스를 구현할 때 사용된다.

// 익명 클래스는 선언과 동시에 생성하여 참조변수에 대입함.
클래스이름 참조변수이름 = new 클래스이름(){
    // 메소드의 선언
};