1. 클래스 간의 관계

1. 상속

상속이란 기존의 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 작성하는 것이다.

• 적은 양의 코드로 새로운 클래스를 작성할 수 있다.
• 코드를 공통으로 관리 할 수 있다.
• 상속받고자하는 클래스 이름을 extends 와 함께 사용하면 상속이 가능하다.
• 생성자와 초기화 블럭은 상속되지 않는다. 멤버만 상속된다.
• 자손클래스의 멤버 개수는 부모 클래스보다 항상 같거나 많다.

→ 상속받은 자손 클래스는 부모 클래스의 모든 멤버를 상속받기때문에 Child클래스는 Parent 클래스의 멤버들을 모두 포함 할 수 있다.

단일 상속(single inheritance)

자바에서는 오직 하나의 클래스만을 상속받을 수 있는 단일 상속만을 허용한다.

→ 클래스간의 관계가 보다 명확해지고 코드를 더욱 신뢰할 수 있게 만들어 준다는 장점이 있다.

Object 클래스 - 모든 클래스의 부모

Object클래스는 모든 클래스의 상속계층도의 최상위에 있는 부모클래스이다.

→ 결국 마지막 최상위 조상은 Object 클래스이다.

→ toString(), equals와 같은 메서드를 정의하지 않고 사용할 수 있었던 이유는 이 메서드들이 모두 Object클래스에 정의된 것들이기 때문이다.

2. 포함

클래스 내부에서 새로운 클래스를 다시 만드는 것을 포함 관계를 맺는다고 한다.

class Circle {
	Point c = new Point();
	int r;
}

클래스의 관계 결정하기

is - a 관계 : 상속

• ~은 ~이다
• ex) 원(Circle)은 점(Point)이다

has - a 관계 : 포함

• ~은 ~을 가지고 있다.
• ex) 원(Circle)은 점(Point)를 가지고 있다.

2. 오버라이딩(overriding)

부모클래스로부터 상속받은 메서드의 내용을 변경하는 것을 오버라이딩이라고 한다.

• 상속받은 메서드를 그대로 사용할 수 도 있지만, 자손 클래스 자신에 맞게 변경해야 할 경우 사용한다.

조건

오버라이딩은 메서드의 내용만을 작성하는 것이므로 메서드의 선언부는 조상의 것과 완전히 일치해야 한다.

• 이름이 같아야한다
• 매개변수가 같아야한다
• 반환타입이 같아야한다.
• 접근 제어자를 조상 클래스의 메서드보다 좁은 범위로 변경할 수 없다
• 예외는 조상 클래스의 메서드보다 많이 선언할 수 없다.
• 인스턴스 메서드를 static메서드로 또는 그 반대로 변경 할 수 없다.

super

상속받은 멤버와 자신의 멤버와 이름이 같을 때는 super와 this를 사용하여 구별이 가능하다.

super.변수 (부모의 변수)
this.변수 (자식 즉 자신의 변수)

변수 뿐만이 아니라 메서드 역시 마찬가지이다.

→ 조상 클래스의 메서드를 자손클래스에서 오버라이딩 한 경우 super를 사용하여 오버라이딩 전의 조상 클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

super() - 조상클래스의 생성자

super()는 조상 클래스의 생성자를 호출할 때 사용된다.

자식 클래스가 인스턴스를 생성하면, 조상의 멤버와 부모의 멤버가 모두 합쳐진 하나의 인스턴스가 생성된다

→ 이를 위해서 부모의 생성자가 필요하다, 만약 없을경우 컴파일러는 생성자의 첫줄에 자동적으로

super(); 를 추가해준다.

→ 조상클래스의 멤버변수는 조상의 생성자에 의해 초기화 되도록 해야한다.

3. Package와 import

패키지란 클래스의 묶음이다.

클래스가 물리적으로 하나의 클래스파일(.class)인 것처럼 패키지는 물리적으로 하나의 디렉토리이다.

선언

클래스나 인터페이스의 소스파일(.java)의 맨 위에 다음과 같이 적어주면 된다.

package 패키지명;

• 클래스명과 구분하기 위해서 소문자로 하는것을 원칙으로한다
• 모든 클래스는 반드시 하나의 패키지에 포함되어야한다
• 맨위에 package가 적혀있지 않을 경우 기본적으로 제공하는 이름없는 패키지(unnamed package)에 포함된다.

import문

import 문으로 사용하고자 하는 클래스의 패키지를 미리 명시해주면 소스코드에 사용되는 클래스이름에서 패키지명은 생략 할 수 있다.

import java.util.*;
import java.util.ArrayList;
// 이렇게 적을시 util패키지에서 쓸 수 있는 모든것은 패키지명을 생략해도 된다.
// 만약 import 를 하지 않았을 경우 java.util.ArrayList 이런식으로 패키지 명도 항상 추가해야한다.

static import

static import 문을 사용하면 가지고올 클래스의 이름까지 생략할 수 있다.

import static java.lang.System.out;
import static java.lang.Math.*;

class StaticImportEx1 {
	public static void main(String[] args){
		//System.out.println(Math.random()); 해당 라인을 아래처럼 바꿀 수 있다.
		out.println(random());
	}
}

4. 제어자 (modifier)

접근제어자

• public
• protected
• default
• private

그 외

• static
• final
• abstract
• 등

static - 클래스의, 공통적인

static은 클래스에 관계 된 것이기 때문에 인스턴스를 생성하지 않고도 사용할 수 있다.

• static은 멤버변수, 메서드, 초기화 블럭에서 사용가능하다.

final - 마지막의, 변경될 수 없는

변수에 사용되면 값을 변경할 수 없는 상수가 된다.

메서드에 사용되면 오버라이딩을 할 수 없게 된다.

클래스에 사용되면 자신을 확장하는 자손클래스를 정의하지 못하게 된다.

ex) 대표적인 final class로 String과 Math가 있다.

abstract - 추상의, 미완성의

abstract는 메서드의 선언부만 작성하고 실제 수행내용은 구현하지 않은 추상 메서드를 선언하는데 사용된다.

abstract클래스는 자체로는 쓸모가 없지만, 다른 클래스가 이 클래스를 상속받아서 일부의 원하는 메서드만 오버라이딩 해도 된다는 장점이 있다. (interface와의 차이)

접근제어자 (private, default, protected, public)

접근제어자는 외부로부터 데이터를 보호하기 위해, 외부에는 불필요한, 내부적으로만 사용되는 부분을 감추기 위해서 사용된다.

private

• 같은 클래스 내에서만 접근이 가능하다

default

• 같은 패키지 내에서만 접근이 가능하다

protected

• 같은 패키지 내에서, 그리고 다른 패키지의 자손클래스에서 접근이 가능하다..

public

• 접근 제한이 전혀 없다

public > protected > default > private

접근 제어자를 통해 객체지향의 개념인 캡슐화(encapsulation)을 할 수 있다.

• 멤버변수의 값을 읽는 메서드의 이름을 ‘get멤버변수이름’ (getter라고 부름)
• 멤버변수의 값을 변경하는 메서드의 이름을 ‘set멤버변수이름’ (setter라고 부름)

싱글톤 만들기

class Singleton{
	private static Singleton s = new Singleton();
	// instance 가 미리 생성되어야 하므로 static으로 선언해야한다.
	private Singleton(){
		// 생성자 내용
	}
	public static Singleton getInstance(){
		return s;
	}
}

5. 다형성

다형성이란?

다형성이란 여러가지 형태를 가질 수 있는 능력을 의미한다.

• 조상클래스 타입의 참조변수로 자손 클래스의 인스턴스를 참조 할 수 있다.
• 참조변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수는 인스턴스의 멤버의 개수보다 같거나 적어야한다.
• 자손타입의 참조변수로 조상타입의 인스턴스를 참조할 수 없다

class Tv{
	boolean power;
	int channel;

	void power() { power = !power; }
	void channelUp() { ++channel;}
	void channelDown() {--channel; }
}

class CaptionTv extends Tv {
	String text;
	void caption() { /*내용 생략*/ }
}

위에 예제에서 다형성에 의해 다음과 같은 선언이 가능하다.

CaptionTv c = new CaptionTv();
Tv t = new CaptionTv();

단 둘다 같은 타입의 인스턴스지만 참조변수의 타입에 따라 사용할 수 있는 멤버의 개수가 달라진다

• Tv는 CaptionTv의 조상클래스이므로 Tv는 text라는 멤버변수를 사용할 수 없다.

참조변수의 형변환

기본형 변수처럼 참조변수도 형변환이 가능하다.

• 서로 상속관계에 있는 클래스 사이에서만 가능하다. 즉 자손타입의 참조변수를 조상타입으로, 조상타입의 참조변수를 자손타입의 참조변수로의 형변환만 가능하다.

• 참조변수의 형변환도 캐스트연산자를 사용한다.

  • 다음과 같이 사용한다 : (변환하고자하는 클래스명)변환하고자하는참조변수

    자손타입 -> 조상타입(Up-casting) : 형변환 생략가능
    자손타입 <- 조상타입(Down-casting) : 형변환 생략불가

형변환은 참조변수의 타입을 변환하는 것이지 인스턴스를 변환하는 것이 아니기 때문에 참조변수의 형변화는 인스턴스의 아무런 영향을 미치지 않는다.

참조변수의 형변환을 통해서 참조하고 있는 인스턴스에서 사용할 수 있는 멤버의 범위(개수)를 조절하는 것이 가능하다.

참조변수가 가리키는 인스턴스의 자손타입으로 형변환은 허용되지 않는다.(더 넓은 범위를 갖는 것이기 때문) 따라서 참조변수가 가르키는 인스턴스의 타입이 무엇인지 확인하는 것이 중요하다.

instanceof 연산자

• 인스턴스의 실제 타입을 알아보기 위해 사용하는 연산자이다.
• intanceof를 이용한 연산결과로 true를 얻었다는 것은 참조변수가 검사한 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 의미한다.

class InstanceofTest{
	public static void main(String args[]){
		FireEngine fe = new FireEngine();

		if(fe instanceof FireEngine){
			System.out.println("This is a FireEngine Instance.");
		}
		if(fe instanceof Car){
			System.out.println("This is a Car Instance.");
		}
		if(fe instanceof Object){
			System.out.println("This is an Object Instance");
		}
	}
}
class Car{}
class FireEngine extends Car{}

/*
결과는 다음과 같다
This is a FireEngine Instance
This is a Car Instance
This is a Object Instance
*/

• 생성된 인스턴스는 FireEngine의 인스턴스이며 Car의 인스턴스이고, Object의 인스턴스이다.
• Object클래스는 모든 클래스의 조상클래스이다.

매개변수의 다형성

참조변수의 다형적인 특징에 의해 매개변수도 마찬가지로 다형성을 지닌다.

아래 예시의 Computer와 Audio가 Product를 extends했다고 치면

void buy(Computer c){
	money = money - c.price;
	bonusPoint = bonusPoint + c.bonusPoint;
}
void buy(Audio a){
	money = money - a.price;
	bonusPoint = bonusPoint + a.bonusPoint;
}
// 위에 중복되는 두개의 메서드는 조상 클래스인 Product에 멤버변수로 price와 bonusPoint가 있다면
// 다음과 같이 하나의 메서드로 처리해줄 수 있다.
void buy(Product p){
	money = money - p.price;
	bonusPoint = bonusPoint + p.bonusPoint;
}

여러 종류의 객체를 배열로 다루기

만약 아래의 Tv, Computer, Audio클래스가 모두 Product클래스를 extends 했다고 가정하면 다음과 같이 사용할 수 있다.

Product p1 = new Tv();
Product p2 = new Computer();
Product p3 = new Audio();
// 위에 3줄을 아래와 같이 배열로 바꿀 수 있다.
Product[] p= new Product[3];
p[1] = new Tv();
p[2] = new Computer();
p[3] = new Audio();

6. 추상클래스

• 추상클래스는 미완성의 설계도이다.
• 미완성의 메서드(추상메서드)를 포함하고 있다.
• 추상클래스로는 인스턴스를 생성할 수 없다. 하지만 츠상클래스는 상속을 통해 자손클래스에 의해서만 완성될 수 있다.
• 추상클래스는 클래스에 키워드 abstract만 붙이면 된다.
• 추상클래스에도 생성자가 있으며, 멤버변수와 메서드도 가질 수 있다.

abstract class 추상클래스이름 {
	// 다음과 같이 선언하여 사용한다.
}

추상메서드

추상메서드는 선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 채로 남겨 둔 메서드를 말한다. 즉 설계만 해놓고 실제 수행될 내용을 작성하지 않은 미완성의 메서드이다.

// 주석을 통해 어떤 기능을 수행할 목적으로 작성하였는지 설명한다.
abstract 리턴타입 추상메서드이름();

메서드를 작성할 때 식제 작업내용인 구현부보다 더 중요한 부분은 선언부이다. 추상메서드를 사용하는 이유는 해당 메서드는 내용을 구현해주어야 한다는 사실을 인식하고 각자 알맞게 자신의 클래스에 맞춰서 구현하도록 알려주는 신호이다.

• 자손클래스에서 추상메서드를 반드시 구현하도록 강요하기 위해서이다.

7. 인터페이스

인터페이스는 일종의 추상클래스이다

인터페이스는 추상클래스처럼 추상메서드를 갖지만 추상클래스보다 추상화 정도가 높다. 추상클래스가 ‘미완성의 설계도’라면 인터페이스는 밑그림만 그려져 있는 ‘기본 설계도’이다.

• 몸통을 갖춘 일반 메서드를 가질 수 없다.
• 멤버변수를 가질 수 없다.
• 오직 추상메서드와 상수만을 멤버로 가질 수 있다.

interface 인터페이스이름{
	public static final 타입 상수이름 = 값;
	public abstract 추상메서드(매개변수);
}

위에 예시와 같이 인터페이스를 작성 할 수 있다.

• 모든 멤버변수는 public static final 이어야 하며 이를 생략할 수 도 있다.
• 모든 메서드는 public abstract 이어야 하며 이를 생략 할 수도 있다.

인터페이스의 상속

인터페이스는 인터페이스로부터만 상속받을 수 있으며, 클래스와는 달리 다중 상속, 즉 여러개의 인터페이스로부터 상속을 받는것이 가능하다.

interface Movable{
	void move(int x, int y);
}
interface Attackable{
	void attack(Unit u);
}
interface Fightable extends Movable, Attackable{}

따라서 Fightable 자체에는 정의된 멤버가 하나도 없지만 조상인터페이스로부터 상속받은 두개의 추상메서드 move, attack을 멤버로 갖게 된다.

인터페이스의 구현

인터페이스도 추상클래스처럼 그 자체로는 인스턴스를 생성할 수 없다.

implements 라는 키워드를 사용하여 인터페이스를 구현한다.

class 클래스이름 implements 인터페이스이름{
	// 인터페이스에 정의된 추상메서드를 구현해야한다.
}

만약 구현하는 인터페이스의 메서드 중 일부만 구현한다면 abstract를 붙여서 추상클래스 선언해야한다

인터페이스의 모든 추상메서드를 구현 할 때만 implments를 사용한다.

인터페이스를 이용한 다형성

다형성에서 자손클래스의 인스턴스를 조상타입의 참조변수로 참조하는 것이 가능했다. 마찬가지로 인터페이스도 이를 구현한 클래스의 조상이라고 할 수 있으므로, 구현한 클래스의 인스턴스는 해당 인터페이스의 타입으로 참조 할 수 있으며 형변환 또한 가능하다.

인터페이스 Fightable을 클래스 Fighter가 구현했을 떄 다음과 같이 참조하는 것이 가능하다

Fightable f = (Fightable) new Fighter();
Fightable f = new Fighter();

// 또한 인터페이스는 다음과 같이 매개변수의 타입으로 사용 될 수 있다.
void attack(Fightable f){
	// 내용
}

// 또한 리턴타입이 인터페이스라는 것은 메서드가 해당 인터페이스를 구현한 클래스의 인터페이스를 반환한다는 것을 뜻한다.
Fightable method() {
	Fighter f = new Fighter();
	return f;
}

인터페이스의 장점

• 개발 시간을 단축시킬 수 있다
• 표준화가 가능하다
• 서로 관계없는 클래스들에게 관계를 맺어 줄 수 있다.
• 독립적인 프로그래밍이 가능하다.

디폴트 메서드

인터페이스에 메서드를 추가할때 발생하는 문제

• 인터페이스에 메서드를 추가하는 것은, 추상 메서드를 추가한다는 것이기 때문에 이 인터페이스를 구현한 기존의 모든 클래스들이 새로 추가된 메서드를 구현해야한다.

따라서 디폴트 메서드라는 것을 만들었다.

• 디폴트메서드는 앞에 default 키워드를 붙인다.
• 추상메서드와 달리 일반메서드처럼 몸통{} 이 있어야한다

interface My{
	void method();
	default void newMethod();
}

Reference

• 남궁성, Java의 정석 (3rd Edition), 도우출판