1.상속(inheritance)
상속이란?
기존의 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 작성하는 것이다.
적은 양의 코드로 새로운 클래스를 작성할 수 있고 코드를 공통적으로 관리할 수 잇기 때문에 코드의 추가 및 변경이 매우 용이하다.
코드의 재사용성을 높이고 코드의 중복을 제거하여 프로그램의 생산성과 유지보수에 크게 기여한다.
- 기존의 클래스를 재사용해서 새로운 클래스를 작성하는 것
- 두 클래스를 조상과 자손으로 관계를 맺어주는 것
- 자손은 조상의 모든 멤버를 상속받는다.(생성자, 초기화블럭 제외)
- 자손의 멤버개수는 조상보다 적을 수 없다.(같거나 많다.)
class 자손클래스 extends 조상클래스 {
// ...
}조상 클래스: 부모(parent)클래스, 상위(super)클래스, 기반(base)클래스
자손 클래스: 자식(child)클래스, 하위(sub)클래스, 파생된(derived)클래스
클래스간의 관계
-
상속관계(inheritance)
공통부분은 조상에서 관리하고 개별부분은 자손에서 관리한다.
조상의 변경은 자손에 영향을 미치지만, 자손의 변경은 조상에 아무런 영향을 미치지 않는다.
-
포함관계(composite)
한 클래스의 멤버변수로 다른 클래스를 선언하는 것
작은 단위의 클래스를 먼저 만들고, 이 들을 조합해서 하나의 커다란 클래스를 만든다.
클래스간의 관계결정하기 - 상속 vs 포함
- 가능한 한 많은 관계를 맺어주어 재사용성을 높이고 관리하기 쉽게 한다.
- ‘is-a’와 ‘has-a’를 가지고 문장을 만들어 본다.
- 상속관계 - ‘~은 ~이다.(is-a)’
- 포함관계 - ‘~은 ~을 가지고 있다.(has-a)’
단일상속(single inheritance)
- Java는 단일상속만을 허용한다.
- 비중이 높은 클래스 하나만 상속관계로, 나머지는 포함관계로 한다.
Object클래스 - 모든 클래스의 최고조상
- 조상이 없는 클래슨느 자동적으로 Object클래스를 상속받게 된다.
- 상속계층도의 최상위에는 Object클래스가 위치한다.
- 모든 클래스는 Object클래스에 정의된 11개의 메서드를 상속받는다.
다른 클래스로부터 상속 받지 않는 모든 클래스들은 자동적으로 Object클래스로부터 상속받게 한다.
CaptionTv → Tv → Object
class Tv {}
class captionTv extends Tv {}class Tv extends Object {}
class captionTv extends Tv {}2.오버라이딩(over riding)
오버라이딩이란?
조상클래스로부터 상속받은 메서드의 내용을 상속받는 클래스에 맞게 변경하는 것
오버라이딩의 조건
-
선언부가 같아야 한다.(이름, 매개변수, 리턴타입)
-
접근제어자를 좁은 범위로 변경할 수 없다.
조상의 메서드가 protected라면, 범위가 같거나 넓은 protected나 public으로만 변경할 수 없다.
-
조상클래스의 메서드보다 많은 수의 예외를 선언할 수 없다.
오버로딩(over loading) VS 오버라이딩(over riding)
- 오버로딩 - 기존에 없는 새로운 메서드를 정의하는 것(new)
- 매개변수(parameter) 여러개 지원. 매개변수가 변경 될 수 있다.
- 오버라이딩 - 상속받은 메서드의 내용을 변경하는 것(change, modify)
- 매개변수는 변경할 수 없고, 메서드 내용만 변경이 가능하다.
super - 참조변수
- this - 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수. 인스턴스의 주소가 저장되어있음. 모든 인스턴스 메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재
- super
- this와 같음
- 조상의 멤버와 자신의 멤버를 구별하는 데 사용
- this와 마찬가지로 super역시 static메서드에서는 사용할 수 없고 인스턴스 메서드에서만 사용할 수 있다.
super - 조상의 생성자
- 자손클래스의 인스턴스를 생성하면, 자손의 멤버와 조상의 멤버가 합쳐진 하나의 인스턴스가 생성된다.
- 조상의 멤버들도 초기화되어야 하기 때문에 자손의 생성자의 첫 문장에서 조상의 생성자를 호출해야 한다.
📙 Obeject클래스를 제외한 모든 클래스의 생성자 첫 줄에 생성자, this() 또는 super()를 호출해야 한다.
그렇지 않으면 컴파일러가 자동적으로 ‘super();’를 생성자의 첫줄에 삽입한다.
왼쪽의 코드와 같이 작성했을 경우 컴파일러는 오른쪽 코드와 같이 실행한다.
class Point {
int x;
int y;
Point() {
this(0,0);
}
Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}class Point extends Obejct {
int x;
int y;
Point() {
this(0,0);
}
Point(int x, int y) {
super();
this.x = x;
this.y = y;
}
}3. package와 import
패키지
- 서로 연관된 클래스와 인터페이스의 묶음
- 클래스가 물리적으로 클래스파일(*.class)인 것처럼, 패키지는 물리적으로 폴더이다. 패키지는 서브패키지를 가질 수 있으며, ‘.’으로 구분한다.
- 클래스의 실제 이름(full name)은 패키지명이 포함된 것이다.(String클래스의 full name은 java.lang.String → lang이 패키지이름. String이 클래스이름)
- rt.jar는 Java API의 기본 클래스들을 압축한 파일(JDK설치경로 jre lib에 위치) *rt: runtime의 약자
패키지의 선언
package 패키지명;
- 대소문자 모두 허용하지만, 클래스명과 쉽게 구분하기 위해 소문자로 하는 것을 원칙으로 하고 있다.
- 패키지는 소스파일에 첫 번째 문장(주석 제외)으로 단 한번 선언한다.
- 하나의 소스파일에 둘 이상의 클래스가 포함된 경우, 모두 같은 패키지에 속하게 된다.(하나의 소스파일에 단 하나의 public클래스만 허용한다.)
- 자바 컴파일시 -d옵션(javac -d Test.java)을 사용하면 소스파일에 선언된 패키지 구조를 지정된 경로에 자동적으로 생성해준다.
- 모든 클래스는 하나의 패키지에 속하며, 패키지가 선언되지 않은 클래스는 자동적으로 이름없는(unnamed)패키지에 속하게 된다.
클래스패스(classpath) 설정
클래스패스는 컴파일러나 JVM등이 클래스의 위치를 찾는데 사용되는 경로이다.
- 클래스패스는 클래스파일(.class)을 찾는 경로. 구분자는 ‘;’
- 클래스패스에 패키지가 포함된 폴더나 jar.파일을 나열한다.
[참고] java.exe의 ‘cp’옵션을 이용해서 일시적으로 클래스패스를 지정해 줄 수도 있다.
- 클래스패스로 자동 포함된 폴더 for 클래스파일: 수동생성 해야함. → 설치경로 jre classes
- 클래스패스로 자동 포함된 폴더 for jar파일: JDK설치시 자동생성됨. → 설치경로 jre lib ext
import문
- 사용할 클래스가 속한 패키지를 지정하는데 사용.
- import문을 사용하면 클래스를 사용할 때 패키지명을 생략할 수 있다.
- java.lang패키지의 클래스는 import하지 않고도 사용할 수 있다. String, Objectt, System, Tread등등
import문의 선언
- import문은 패키지문과 클래스선언의 사이에 선언한다. ⓵package문 ②import문 ③클래스 선언
- import문을 선언하는 방법은 다음과 같다.
import 패키지명.클래스명; // or import 패키지명.*; - import문은 컴파일 시에 처리되므로 프로그램의 성능에 아무런 영향을 미치지 않는다.
- 이름이 같은 클래스가 속한 두 패키지를 import할 때는 클래스 앞에 패키지명을 붙여줘야 한다.
static import문
import문을 사용하면 클래스의 패키지명을 생략할 수 있는 것과 같이 static import문을 사용하면 static멤버를 호출할 때 클래스 이름을 생략할 수 있다.
import static java.lang.Integer.*;
import static java.lang.Math.random;
import static java.lang.System.out;
// 위와같이 import문을 선언하였다면
System.out.println(Math.random());
// 위의코드를 다음과 같이 간략히 할 수 있다.
out.println(random());4.제어자(modifier)
제어자
- 클래스, 변수, 메서드의 선언부에 사용되어 부가적인 의미를 부여한다.
- 제어자는 크게 접근제어자와 그 외의 제어자로 나뉜다.
- 제어자
- 접근 제어자 - public, protected, default, private
- 그 외 - static, final, abstract, native, transient, synchronized, volatile, strictfp
- 제어자
- 하나의 대상에 여러 개의 제어자를 조합해서 사용할 수 있으나, 접근제어자는 단 하나만 사용할 수 있다.
static - 클래스의, 공통적인
static이 사용될 수 있는 곳은 멤버변수, 메서드, 초기화 블럭이다.
| 제어자 | 대상 | 의미 |
|---|---|---|
| static | 멤버변수 | 모든 인스턴스에 공통적으로 사용되는 클래스변수가 된다. |
클래스변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 사용 가능하다.
클래스가 메모리에 로드될 때 생성된다. |
| | 메서드 | 인스턴스를 생성하지 않고도 호출이 가능한 static메서드가 된다.
static메서드 내에서는 인스턴스멤버들을 직접 사용할 수 없다. |
final - 마지막의, 변경될 수 없는
final이 사용될 수 있는 곳은 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수이다.
| 제어자 | 대상 | 의미 |
|---|---|---|
| final | 클래스 | 변경될 수 없는 클래스, 확장될 수 없는 클래스가 된다. |
| 그래서 final로 지정된 클래스는 다른 클래스의 조상이 될 수 없다. | ||
| 메서드 | 변경될 수 없는 메서드, final로 지정된 메서드는 오버라이딩을 통해 재정의 될 수 없다. | |
| 멤버변수, 지역변수 | 변수 앞에 final이 붙으면, 값을 변경할 수 없는 상수가 된다. |
생성자를 이용한 final 멤버변수 초기화
final이 붙은 변수는 상수이므로 보통은 선언과 초기화를 동시에 하지만, 인스턴스변수의 경우 생성자에서 초기화 할 수 있다.
abstract - 추상의, 미완성의
abstract가 사용될 수 있는 곳은 클래스, 메서드이다.
| 제어자 | 대상 | 의미 |
|---|---|---|
| abstract | 클래스 | 클래스 내에 추상메서드가 선언되어 있음을 의미한다. |
| 메서드 | 선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 추상메서드임을 알린다. |
[참고] 추상메서드가 없는 클래스도 abstract를 붙여서 추상클래스로 선언하는 것이 가능하나 그렇게 해야 할 이유는 없다.
접근제어자(access modifier)
접근제어자가 사용될 수 있는 곳은 클래스, 멤버변수, 메서드, 생성자이다.
멤버 또는 클래스에 사용되어, 외부로부터의 접근을 제한한다.
| 제어자 | 같은 클래스 | 같은 패키지 | 자손클래스 | 전체 |
|---|---|---|---|---|
| public | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
| protected | ✅ | ✅ | ✅ | |
| default | ✅ | ✅ | ||
| private | ✅ |
클래스에는 public과 default만 사용할 수 있고, 멤버변수와 메서드에는 접근제어자 4개를 모두 사용할 수 있다.
default제어자는 따로 사용하지 않는다. 어떤 것도 사용하지 않으면 default이기 때문이다.
접근 제어자를 이용한 캡슐화
접근제어자를 사용하는 이유
- 외부로부터 데이터를 보호하기 위해서
- 외부에는 불필요한, 내부적으로만 사용되는, 부분을 감추기 위해서
| 대상 | 사용가능한 접근 제어자 |
|---|---|
| 클래스 | public, (default) |
| 메서드 | public, protected, default, private |
| 멤버변수 | public, protected, default, private |
| 지역변수 | 없음 |
보통 멤버변수의 값을 읽는 메서드의 이름을 ‘get멤버변수이름’으로 하고, 멤버변수의 값을 변경하는 메서드의 이름을 ‘set멤버변수이름'으로 한다. (암묵적인 규칙)
get으로 시작하는 메서드를 ‘겟터(getter)’, set으로 시작하는 메서드를 ‘셋터(setter)’라고 부른다.
[참고] 하나의 소스파일(.java)에는 public클래스가 단 하나만 존재할 수 있으며, 소스파일의 이름은 반드시 public클래스의 이름과 같아야 한다.
캡슐화란?
접근제어자를 이용해서 멤버변수들은 privite로 내부에 감추고 메서드들은 public으로 외부에 노출시킴으로써 같은 클래스에 정의된 멤버들끼리는 서로 자유롭게 접근하고, 외부에서는 메서드를 통해서만 멤버변수에 접근할 수 있는 구조로 만드는 것.
직접 객체의 멤버변수에 접근할 수 없으며 메서드를 통해서만 멤버변수에 접근할 수 있다.
외부에서는 객체의 노출된 public 메서드만 호출할 수 있을 뿐 실제 내부가 어떻게 되어있는지 알 수없다.
상속을 통해 확장될 것이 예상되는 클래스라면 멤버에 접근 제한을 주되 자손클래스에서 접근하는 것이 가능하도록 하기 위해 private대신 protected를 사용한다.
생성자의 접근 제어자
- 일반적으로 생성자의 접근 제어자는 클래스의 접근 제어자와 일치한다.
- 생성자에 접근 제어자를 사용함으로써 인스턴스의 생성을 제한할 수 있다.
제어자의 조합
| 대상 | 사용가능한 제어자 |
|---|---|
| 클래스 | public,(default), final, abstract |
| 메서드 | 모든 접근 제어자, final, abstract, static |
| 멤버변수 | 모든 접근 제어자, final, static |
| 지역변수 | final |
-
메서드에 static과 abstract를 함께 사용할 수 없다.
static메서드는 몸통(구현부)이 있는 메서드에만 사용할 수 있기 때문이다.
-
클래스에 abstract와 final을 동시에 사용할 수 없다.
클래스에 사용되는 final은 클래스를 확장할 수 없다는 의미이고, abstract는 상속을 통해서 완성되어야 한다는 의미이므로 서로 모둔되기 때문이다.
-
abstract메서드의 접근제어자가 private일 수 없다.
abstract메서드는 자손클래스에서 구현해주어야 하는데 접근 제어자가 private이면, 자손클래스에서 접근할 수 없기 때문이다.
-
메서드에 private과 final을 같이 사용할 필요는 없다.
접근 제어자가 private인 메서드는 오버라이딩될 수 없기 때문이다. 이 둘 중 하나만 사용해도 의미가 충분하다.
5.다형성(polymorphism)
⭐️다형성은 중요하니 잘 이해하고 넘어가야한다.
다형성이란?
- 여러 가지 형태를 가질 수 있는 능력
- 하나의 참조변수로 여러 타입의 객체를 참조할 수 있는 것
- 즉, 조상타입의 참조변수로 자손타입의 객체를 다룰 수 있는 것.(외우기ㅜ)
클래스가 서로 상속관계에 있을 경우, 조상클래스 타입의 참조변수로 자손 클래스의 인스턴스를 참조하도록 하는 것도 가능하다.
조상타입의 참조변수로 자손타입의 인스턴스를 참조할 수 있다.
반대로 자손타입의 참조변수로 조상타입의 인스턴스를 참조할 수는 없다.
인스턴스를 같은 타입의 참조변수로 참조하는것과 조상타입의 참조변수로 참조하는 것의 차이
조상타입의 참조변수로 참조하면 인스턴스 중에서 조상클래스의 멤버들만 사용할 수 있으며, 조상클래스에 정의 되지 않는 멤버는 사용이 불가능하다.
즉, 둘 다 같은 타입의 인스턴스지만 참조변수의 타입에 따라 사용할 수 있는 멤버의 개수가 달라진다.
반대로 자손타입의 참조변수로 조상타입의 인스턴스를 참조하는 것은 불가능하다.
실제 인스턴스의 멤버 개수보다 자손타입의 인스턴스의 멤버개수가 더 많기 때문이다.
참조변수의 형변환
자손타입 → 조상타입 (Up-casting): 형변환 생략가능
조상타입 → 자손타입 (Down-casting): 형변환 생략불가
- 서로 상속관계에 있는 타입간의 형변환만 가능하다.
- 자손 타입에서 조상타입으로 형변환하는 경우. 형변환 생략가능하다.
참조변수의 형변환은 참조할 수 있는 멤버의 갯수가 달라질 뿐 다른 변화는 없다.
