상속과 다형성은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념으로, 코드의 재사용성과 유연성을 극대화합니다.
상속은 기존 클래스(부모 클래스)를 재사용하여 새로운 클래스(자식 클래스)를 정의하는 방법입니다.
자식 클래스는 부모 클래스의 필드와 메서드를 상속받아 사용할 수 있으며, 필요에 따라 추가하거나 수정할 수 있습니다.
부모 클래스를 상위 클래스 또는 슈퍼 클래스(super class), 자식 클래스를 하위 클래스 또는 서브 클래스(sub class)라고도 합니다.
상속 관계를 표시하는 방법은 간단합니다. 상속받는 자식 클래스 뒤에 extends 키워드로 부모 클래스를 연결하면 됩니다.
class 자식 클래스명 extends 부모 클래스명 {
// 클래스 본문
}
// 부모 클래스
public class Parent {
String name;
public void sayHello() {
System.out.println("Hello from Parent.");
}
}
// 자식 클래스
public class Child extends Parent {
// Child는 Parent의 필드와 메서드를 상속받습니다.
}
public class Parent {
public void sayHello() {
System.out.println("Hello from Parent.");
}
}
public class Child extends Parent {
public void sayHello() {
System.out.println("Hello from Child.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Parent parent = new Parent();
Child child = new Child();
parent.sayHello(); // 출력: Hello from Parent.
child.sayHello(); // 출력: Hello from Child.
}
}
다형성은 객체지향 프로그래밍(OOP)의 핵심 개념 중 하나로, 같은 이름을 가진 메서드나 연산이 상황에 따라 다르게 동작할 수 있는 특성을 의미합니다. 쉽게 말해, 하나의 기능을 여러 방식으로 구현할 수 있는 것을 뜻합니다. 예를 들어, 같은 이름의 메서드라도 입력값에 따라 다른 결과를 내거나(오버로딩), 부모 클래스에서 정의한 메서드를 자식 클래스에서 변경하여 사용(오버라이딩)할 수도 있습니다.
자식 클래스가 부모 클래스를 상속받으면 메서드를 그대로 사용합니다. 그런데 자식 클래스에서 다른 동작을 수행하도록 메서드를 변형해서 사용할 수도 있습니다. 즉, 상속받은 메서드를 재정의할 수 있으며, 이를 메서드 오버라이딩이라고 합니다.
@Override 애너테이션으로 오버라이딩 여부를 명시합니다.오버라이딩은 상속 관계에서 일어납니다.
public class Parent {
public void hello() {
System.out.println("Hello from Parent.");
}
}
public class Child extends Parent {
@Override
public void hello() {
System.out.println("Hello from Child.");
}
}
메서드명은 같지만 매개변수의 개수와 순서, 자료형이 다른 메서드를 같은 클래스 안에 여러 개 정의하는 것입니다.
오버로딩은 한 클래스 안에서 일어납니다.
public class Calculator {
public int add(int a, int b) {
return a + b;
}
public double add(double a, double b) {
return a + b;
}
}
형변환이란 상속 관계에서 객체 타입을 변환하는 것을 의미합니다.
자식 클래스의 객체를 부모 클래스형으로 변환하는 것을 말합니다.
이는 명시적으로 형변환하지 않아도 자동으로 이루어집니다.
Parent parent = new Child(); // 업캐스팅
public class Parent {
public void hello() {
System.out.println("Hello from Parent.");
}
}
public class Child extends Parent {
@Override
public void hello() {
System.out.println("Hello from Child.");
}
public void play() {
System.out.println("Child is playing.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Parent parent = new Child(); // 업캐스팅
parent.hello(); // 오버라이딩된 메서드 실행: Hello from Child.
// parent.play(); // 오류: 부모 클래스에 정의되지 않은 메서드
}
}
Hello from Child.
다운캐스팅은 부모 클래스형으로 참조된 객체를 자식 클래스형으로 형변환하는 것을 말합니다.
이는 업캐스팅된 객체를 명시적으로 변환하여 자식클래스에 정의된 필드와 메서드에 접근하기 위해 사용됩니다.
자식클래스 변수명 = (자식클래스) 부모클래스 변수명;instanceof 연산자를 사용할 수 있습니다.ClassCastException 예외가 발생합니다.public class Parent {
public void hello() {
System.out.println("Hello from Parent.");
}
}
public class Child extends Parent {
public void play() {
System.out.println("Child is playing.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Parent parent = new Child(); // 업캐스팅
parent.hello(); // 출력: Hello from Parent.
// 다운캐스팅
Child child = (Child) parent;
child.play(); // 출력: Child is playing;
}
}
Hello from Parent.
Child is playing.
instanceof를 사용한 예제다운캐스팅 시, 부모 클래스형 참조 변수가 실제로 자식 클래스 객체를 참조하지 않으면 ClassCastException이 발생합니다. 이를 방지하려면 instanceof 연산자로 다운캐스팅 가능 여부를 확인하면 됩니다.
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Parent parent = new Parent();
// 안전한 다운캐스팅
if (parent instanceof Child) {
Child child = (Child) parent;
child.play(); // 실행되지 않음
} else {
System.out.println("Cannot cast Parent to Child.");
}
}
}
Cannot cast Parent to Child.
super는 부모 클래스의 멤버(필드, 메서드, 생성자)를 참조하거나 호출할 때 사용되는 특별한 키워드입니다.
주로 상속 관계에서 부모 클래스의 기능을 활용하거나 재정의된 메서드에서 부모 클래스의 동작을 유지할 때 사용됩니다.
super를 사용하면 부모 클래스의 필드를 참조할 수 있습니다.public class Parent {
String name = "Parent";
}
public class Child extends Parent {
String name = "Child";
public void showName() {
System.out.println("Child's name: " + name); // 자식 클래스의 name 필드
System.out.println("Parent's name: " + super.name); // 부모 클래스의 name 필드
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Child child = new Child();
child.showName();
}
}
Child's name: Child
Parent's name: Parent
super를 사용하면 부모 클래스의 원래 메서드를 호출할 수 있습니다.public class Parent {
public void hello() {
System.out.println("Hello from Parent.");
}
}
public class Child extends Parent {
@Override
public void hello() {
System.out.println("Hello from Child.");
}
public void helloParent() {
super.hello(); // 부모 클래스의 hello 메서드 호출
}
}
public class Main {
public static void main(Stirng[] args) {
Child child = new Child();
child.hello(); // 출력: Hello from Child.
child.helloParent(); // 출력: Hello from Parent.
}
}
Hello from Child.
Hello from Parent.
super 키워드를 사용하면 부모 클래스의 생성자를 호출할 수 있습니다.public class Parent {
public Parent(String message) {
System.out.println("Parent constructor: " + message);
}
}
public class Child extends Parent {
public Child(String message) {
super(message); // 부모 클래스의 생성자 호출
System.out.println("Child constructor: " + message);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Child child = new Child("Hello!");
}
}
Parent constructor: Hello!
Child constructor: Hello!
super는 반드시 첫 줄에 작성해야 합니다.super를 명시적으로 호출해야 합니다.super는 부모 클래스의 멤버에만 접근 가능하며, 조부모 클래스의 멤버에는 직접 접근할 수 없습니다.super를 사용하려고 하면 컴파일 오류가 발생합니다.super는 자식 클래스의 코드에서 부모 클래스의 멤버를 참조할 때만 사용할 수 있습니다.상속에서 중요한 개념 중 하나로 추상 클래스가 있습니다.
추상은 '여러 가지 사물이나 개념에서 공통되는 특성이나 속성 따위를 추출해 파악하는 작용(여러 개별적인 것들에서 공통적인 본질을 뽑아내어 하나의 개념으로 정리하는 과정)'입니다. 그리고 추상적이란 '어떤 사물이 일정한 형태와 성질을 갖추고 있지 않은 것(구체적인 형태가 없거나, 개념적으로만 존재하는 것)'을 뜻합니다.
단어 뜻처럼 추상 클래스는 일반 클래스의 공통 부분을 추출해서 만든 완전하지 않은 클래스입니다. 추상 클래스는 구체적인 객체를 만들기 위한 설계도 역할을 하며, 이를 상속받아 자식 클래스에서 구체적인 동작을 정의하게 됩니다.
abstract 키워드를 사용하여 선언합니다.public abstract class ClassName { ... }abstract 키워드를 사용하여 선언합니다.public abstract void methodName();new 키워드로 직접 객체를 생성할 수 없습니다.public abstract class Animal {
// 필드
String name;
// 일반 메서드
public void sleep() {
System.out.println(name + "is sleeping.");
}
// 추상 메서드
public abstract void makeSound(); // 내용 없음
}
선언
선언은 변수, 메서드, 클래스 등의 이름과 타입을 정의하는 것입니다. 선언 자체로 어떤 동작이 수행되지는 않습니다. 선언은 변수, 메섣, 클래스 등의 정보를 컴파일러에게 알려주는 역할만 합니다.
구현
구현은 선언한 메서드, 클래스가 실제 수행하는 기능을 정의하는 것입니다. 어떤 동작을 하는지 코드를 작성하는 부분입니다. 변수를 초기화하는 것도 일종의 구현 행위입니다.
// 추상 클래스 Animal
public abstract class Animal {
String name;
// 일반 메서드
public void sleep() {
System.out.println(name + " is sleeping.");
}
// 추상 메서드
public abstract void makeSound(); // 구현하지 않음
}
// Dog 클래스
public class Dog extends Animal {
// 추상 메서드는 반드시 구현해야 함
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("멍멍 왈왈!");
}
}
// Cat 클래스
public class Cat extends Animal {
// 추상 메서드는 반드시 구현해야 함
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("야옹~");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Animal animal = new Animal(); // 오류: 추상 클래스는 직접 객체 생성 불가
// 자식 클래스 객체 생성
Animal dog = new Dog();
dog.name = "군밤";
dog.sleep(); // 출력: 군밤 is sleeping.
dog.makeSound; // 출력: 멍멍 왈왈!
Animal cat = new Cat();
cat.name = "도도";
cat.sleep(); // 출력: 도도 is sleeping.
cat.makeSound; // 출력: 야옹~
}
}
군밤 is sleeping.
멍멍 왈왈!
도도 is sleeping.
야옹~
추상 클래스가 직접 객체를 생성하지 못하는 이유는 추상 클래스가 완전하지 않은 클래스이기 때문입니다. 추상 클래스는 설계도 역할을 하며, 일부 메서드는 구현되지 않은 추상 메서드로 남아 있습니다. 객체 생성은 구체적인 동작이 모두 정의된 클래스에서만 가능합니다.
public abstract class Animal {
public abstract void makeSound(); // 추상 메서드
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// Animal animal = new Animal(); // 오류: 추상 클래스는 객체를 생성할 수 없음
}
}
makeSound 메서드는 구현되지 않았으므로, Animal 객체를 생성하고 메서드를 호출하면 어떻게 동작해야 할지 알 수 없습니다.public abstract class Animal {
public abstract void makeSound(); // 추상 메서드
}
public class Dog extends Animal {
@Override
public void makeSoune() {
System.out.println("멍멍!");
}
}
public clas Main {
public static void main(String[] args) {
Animal dog = new Dog(); // 자식 클래스 객체 생성
dog.makeSound(); // 출력: 멍멍!
}
}
Animal은 추상 클래스이므로 객체를 생성할 수 없습니다.Dog 클래스에서 makeSound를 구현했기 때문에, Dog 객체를 생성하여 사용할 수 있습니다.추상 클래스와 부모 클래스는 둘 다 상속을 통해 자식 클래스에 멤버(필드, 메서드)를 전달합니다.
하지만 추상 클래스는 강제성을 추가적으로 제공하며, 이는 두 개념의 주요 차이점 중 하나입니다.
public abstract class Animal {
public abstract void makeSound(); // 추상 메서드
}
public class Dog extends Animal {
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("멍멍!");
}
}
makeSound 메서드를 구현하지 않아도 됩니다.public class Animal {
public void makeSound() {
System.out.println("동물 사운드 출력");
}
}
public class Dog extends Animal {
// makeSound 구현 필요 없음 (선택 사항)
}
현실 세계에서 상속은 부모뿐만 아니라 조부모나 친척 등으로부터 받을 수 있습니다. 이처럼 만약 자바에서 자식 클래스가 여러 부모 클래스로부터 상속받을 수 있다면, 더 많은 동작을 수행할 수 있어 유용할 것처럼 보입니다.
하지만 자바에서는 다중 상속을 허용하지 않습니다.
자바에서는 다중 상속을 지원하지 않는 대신 유사한 기능을 제공하는 인터페이스를 도입했습니다.
인터페이스는 클래스에서 구현할 메서드들이 선언된 집합입니다. 인터페이스에 선언된 메서드의 동작 구현은 각 클래스에서 담당합니다. 클래스는 여러 인터페이스를 구현할 수 있으므로, 다중 상속과 비슷한 효과를 낼 수 있습니다.
implements 키워드를 사용합니다.public abstract입니다. abstract를 붙이지 않아도 자동으로 추상 메서드로 인식됩니다.public static final로 고정됩니다. 인터페이스는 상수만 포함 가능하며 해당 상수에 접근할 때는 인터페이스명을 사용합니다.default 메서드: 기본 구현을 가진 메서드를 선언할 수 있습니다. 디폴트 메서드는 메서드 동작이 구현된 메서드입니다. 디폴트 메서드는 인터페이스를 구현한 클래스에서 오버라이딩할 수 있습니다.static 메서드: 인터페이스 자체에서 호출 가능한 정적 메서드를 선언할 수 있습니다. 인터페이스 이름으로 직접 호출할 수 있으며, 디폴트 메서드처럼 동작이 구현되어 있지만, 구현 클래스에서 오버라이딩할 수 없습니다.[접근 제한자] interface 인터페이스명 {
자료형 변수명 = 값; // 상수
반환형 메서드명(매개변수1, 매개변수2, ...) {}; // 추상 메서드
default 반환형 메서드명(매개변수1, 매개변수2, ...) {}; // 디폴트 메서드
}
public interface Animal {
void makeSound(); // 추상 메서드
}
public class Dog implements Animal {
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("멍멍!");
}
}
public class Cat implements Animal {
@Override
public void makeSount() {
System.out.println("야옹~");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Animal dog = new Dog();
Animal cat = new Cat();
dog.makeSound(); // 출력: 멍멍!
cat.makeSound(); // 출력: 야옹~
}
}
public interface Vehicle {
void start();
void stop();
}
public interface Electric {
void chargeBattery();
}
public class ElectricCar implements Vehicle, Electric {
@Override
public void start() {
System.out.println("시동 켜짐.");
}
@Override
public void stop() {
System.out.println("시동 꺼짐.");
}
@Override
public void chargeBattery() {
System.out.println("배터리 충전 중...");
}
}
public static void main(String[] args) {
ElectricCar car = new ElectricCar();
car.start(); // 출력: 시동 켜짐.
car.chargeBattery(); // 출력: 배터리 충전 중...
car.stop(); // 출력: 시동 꺼짐.
}
public static fianl로 고정됩니다.public: 어디서든 접근이 가능합니다.static: 인터페이스 자체와 연결되어 있으며, 객체 생성 없이 사용이 가능합니다.final: 한 번 값이 설정되면 변경할 수 없습니다.인터페이스의 모든 멤버(메서드와 필드)는 자바 명세에 따라 기본 접근 제한자가 고정되어 있습니다. 즉, 접근 제한자를 명시하지 않아도 컴파일러가 자동으로 처리해줍니다.
public abstract로 지정됩니다.public)되며, 구현이 없으므로 추상적(abstract)입니다.public interface Animal {
void makeSound(); // 컴파일러가 public abstract를 자동으로 추가합니다.
}default 메서드(자바 8 이후)public 입니다.default void run() {
System.out.println("Animal is running.");
}static 메서드public으로 고정됩니다.static void info() {
System.out.println("Static method in interface");
}public static final로 고정됩니다.public interface Constants {
int MAX = 100; // 컴파일러가 자동으로 public static final을 추가합니다.
}
public interface Constants {
public static final int MAX = 100;
}