1. 객체지향언어
객체지향언어는 기존의 프로그래밍언어와 다른 전혀 새로운 것이 아니라, 기존의 프래그래밍언어에 새로운 몇가지 규칙을 추가한 것이다. 규칙들을 이용해서 코드간의 서로 관계를 맺어서 유기적으로 프로그램을 구성하는 것이다.
객체지향언어의 주요 특징은 다음과 같다.
- 코드의 재사용성이 높다.
새로운 코드를 작성할 때 기존의 코드를 이용하여 쉽게 작성할 수 있다.
- 코드의 관리가 용이하다.
코드간의 관계를 이용해서 적은 노력으로 쉽게 코드를 바꿀 수 있다.
- 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능케 한다.
제어자와 메서드를 이용해서 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 하며, 코드의 중복을 제거하여 코드의 불일치로 인한 오작동을 방지할 수 있다.
객체지향 프로그래밍은 프로그래머에게 거시적 관점에서 설계할 수 있는 능력을 요구하기 때문에 프로그램을 작성하기란 어렵다. 너무 객체지향 프로그래밍에 얽매여서 고민하기 보다는 프로그램을 기능적을 완성한 다음 어떻게 하면 보다 객체지향적으로 코드를 개선할 수 있는지 점차 개선해 나가는 것이 좋다.
2. 클래스와 객체
2-1. 클래스와 객체의 정의와 용도
클래스랜 '객체를 정의해 놓은 것' 또는 '객체의 설계도 또는 틀' 이라고 정의할 수 있다.
클래스는 객체를 생성하는데 사용되며, 객체는 클래스에 정의된 대로 생성된다.
클래스의 정의 - 클래스란 객체를 정의해 놓은 것이다.
클래스의 용도 - 클래스는 객체를 생성하는데 사용된다.
객체의 사전적 정의는, '실제로 존재하는 것'이다. 우리가 주변에서 볼 수 있는 책성, 의자, 자동차와 같은 사물들이 곧 객체이다. 객체지향이론에서는 사물과 같은 유형적인 것뿐만 아니라, 개념이나 논리와 같은 무형적인 것들도 객체로 간주한다.
프로그래밍에서의 객체는 클래스에 정의된 대로 메모리에 생성된 것을 뜻한다.
객체의 정의 - 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념
객체의 용도 - 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름유형의 객체 - 책상, 의자, 자동차와 같은 사물
무형의 객체 - 수학공식, 프로그램 에러와 같은 논리나 개념
클래스는 단지 객체를 생성하는데 사용될 뿐, 객체 그 자체는 아니다. 우리가 원하는 기능의 객체를 사용하기 위해서는 먼저 클래스로부터 객체를 생성하는 과정이 선행되어야 한다.
JDK(Java Develoment Kit)에서는 프로그래밍을 위해 많은 수의 유용한 클래스(Java API)를 기본적으로 제공하고 있으며, 우리는 이 클래스들을 이용해서 원하는 기능의 프로그램을 보다 쉽게 작성할 수 있다.
2-2. 객체와 인스턴스
클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화(instactiate)라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다.
인스턴스와 객체는 같은 의미이므로 두 용어의 사용을 엄격히 구분할 필요는 없지만, 문맥에 따라 구별하여 사용하는 것이 좋다.
예를 들면, '책상은 인스턴스다.' 보다는 '책상은 객체다.' 라는 쪽이, '책상은 책상 클래스의 객체이다.' 보다는 '책상은 책상 클래스의 인스턴스다.' 라고 하는 것이 더 자연스럽다.
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
public class OthersOOP {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// FileWriter 타입의 변수f1을 생성 하고 f1은 FileWriter의 복제본이다
FileWriter f1 = new FileWriter("Data.txt");
f1.write("Hello");
f1.write(" Java");
f1.close();
FileWriter f2 = new FileWriter("Data2.txt");
f2.write("Hello");
f2.write(" Java");
f2.close();
}
}인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야 한다.
- 참조변수를 선언할 때는 변수의 타입으로 클래스의 이름을 사용하므로 클래스의 이름이 참조변수의 타입이 된다.
그래서 새로운 클래스를 작성한다는 것은 새로운 참조형을 추가하는 셈이다.
2-3. 객체의 구성요소 - 속성과 기능
객체는 속성과 기능, 두 종류의 구성요소로 이루어져 있으며, 일반적으로 객체는 다수의 속성과 다수의 기능을 갖는다. 즉, 객체는 속성과 기능의 집합이라고 할 수 있다. 그리고 객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버(구성원, member)라 한다.
객체 - 다수의 속성과 다수의 기능의 집합
속성과 기능 - 멤버(구성원, member)
클래스란 객체를 정의한 것이므로 클래스에는 객체의 모든 속성과 기능이 정의되어 있다. 클래스로부터 객체를 생성하면, 클래스에 정의된 속성과 기능을 가진 객체가 만들어지는 것이다.
속성과 기능은 아래와 같이 같은 뜻의 여러가지 용어가 있으며, 앞으로 이 중에서도 '속성'보다는 '멤버변수'를, '기능'보다는 '메서드'를 주로 사용할 것이다.
- 속성(property) - 멤버변수(member variable), 특성(attribute), 필드(field), 상태(state)
- 기능(function) - 메서드(method), 함수(function), 행위(behavior)
객체지향 프로그래밍에서는 속성과 기능을 각각 변수와 메서드로 표현한다.
속성(property) -> 멤버변수(variable)
기능(function) -> 메서드(method)채널 -> int channel
채널 높이기 -> channelUp() {...}
위에서 분석한 내용을 토대로 Tv클래스를 만들어 보면 다음과 같다.
class Tv {
String color; // 색상
Boolean power; // 전원상태
int channel; // 채널
void power() { power = !power; }
void channelUp() { channel++; }
void channelDown() { channel--; }
}각 변수의 자료형은 속성의 값에 알맞은 것을 선택해야 한다. 전원상태(power)의 경우. on과 off 두 가지 값을 가질 수 있으므로 boolean형으로 선언했다.
power()의 'power = !power;' 이 문장에서 power의 값이 true면 false로, false면 true로 변경하는 일을 한다. power의 값에 관계없이 항상 반대의 값으로 변경해주면 되므로 굳이 if문을 사용할 필요가 없다.
2-4. 인스턴스의 생성과 사용
Tv클래스를 선언한 것은 Tv설계도를 작성한 것에 불과하므로, Tv인스턴스를 생성해야 제품(Tv)을 사용할 수 있다. 클래스로부터 인스턴스를 생성하는 방법은 여러 가지가 있지만 일반적으로는 다음과 같이 한다.
클래스명 변수명; // 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수를 선언
변수명 = new 클래스명(); // 클래스의 객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장
Tv t; // Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언
t = new Tv(); // Tv인스턴스를 생성한 후, 생성된 Tv인스턴스의 주소를 t에 저장예제 6-1
class Tv {
// Tv의 속성(멤버변수)
String color; // 색상
Boolean power; // 전원상태
int channel; // 채널
// Tv의 기능(메서드)
void power() { power = !power; } // Tv를 켜거나 끄는 기능을 하는 메서드
void channelUp() { channel++; } // Tv의 채널을 높이는 기능을 하는 메서드
void channelDown() { channel--; } // Tv의 채널을 낮추는 기능을 하는 메서드
}
class Tvtest {
public static void main(String args[]) {
Tv t; // Tv인스턴스를 참조하기 위한 변수 t를 선언
t = new Tv(); // Tv인스턴스를 생성한다.
t.channel = 7; // Tv인스턴스의 멤버변수 channel의 값을 7로 한다.
t.channelDown(); // Tv인스턴스의 메서드 channelDown()을 호출한다.
System.out.println("현재 채널은 " + t.channel + "번 입니다.");
}
}- 인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야한다.
예제 6-2
class Tv {
// Tv의 속성(멤버변수)
String color; // 색상
Boolean power; // 전원상태(on/off)
int channel; // 채널
// Tv의 기능(메서드)
void power() { power = !power; } // TV를 켜거나 끄는 기능을 하는 메서드
void channelUp() { ++channel; } // TV의 채널을 높이는 기능을 하는 메서드
void channelDown() { --channel; } // TV의 채널을 낮추는 기능을 하는 메서드
}
public class TvTest2 {
public static void main(String[] args) {
Tv t1 = new Tv(); // Tv t1; t1 = new Tv(); 와 동일
Tv t2 = new Tv();
t1.power = true; // t1.power()메서드를 이용할 수도 있다.
t2.power = true;
System.out.println(t1.power);
System.out.println(t2.power);
t1.channel = 7; // channel 값을 7으로 한다.
t2.channel = 7;
System.out.println("t1의 channel값을 " + t1.channel + "로 변경하였습니다.");
System.out.println("t2의 channel값을 " + t2.channel + "로 변경하였습니다.");
System.out.println("t1의 channel값은 " + t1.channel + "입니다.");
System.out.println("t2의 channel값은 " + t2.channel + "입니다.");
t1.channelUp();
t2.channelDown();
System.out.println("t1의 channel값은 " + t1.channel + "입니다.");
System.out.println("t2의 channel값은 " + t2.channel + "입니다.");
}
}예제 6-3
class Tv {
// Tv의 속성(멤버변수)
String color; // 색상
Boolean power; // 전원상태(on/off)
int channel; // 채널
// Tv의 기능(메서드)
void power() { power = !power; } // TV를 켜거나 끄는 기능을 하는 메서드
void channelUp() { ++channel; } // TV의 채널을 높이는 기능을 하는 메서드
void channelDown() { --channel; } // TV의 채널을 낮추는 기능을 하는 메서드
}
public class TvTest3 {
public static void main(String[] args) {
Tv t1 = new Tv(); // Tv t1; t1 = new Tv(); 와 동일
Tv t2 = new Tv();
System.out.println("t1의 channel값은 " + t1.channel + "입니다.");
System.out.println("t2의 channel값은 " + t2.channel + "입니다.");
t2 = t1; // t1이 저장하고 있는 값(주소)를 t2에 저장한다.
t1.channel = 7; // channel 값을 7으로 한다.
System.out.println("t1의 channel값을 " + t1.channel + "로 변경하였습니다.");
System.out.println("t1의 channel값은 " + t1.channel + "입니다.");
System.out.println("t2의 channel값은 " + t2.channel + "입니다.");
}
}t1은 참조변수이므로, 인스턴스의 주소를 저장하고 있다. 이 문장이 수행되면, t2가 가지고 있던 값은 잃어버리게 되고 t1에 저장되어 있던 값이 t2에 저장되게 된다. 그렇게 되면 t2 역시 t1이 참조하고 있던 인스턴스를 같이 참조하게 되고, t2가 원래 참조하고 있던 인스턴스는 더 이상 사용할 수 없게 된다.
2-5. 객체 배열
많은 수의 객체를 다룰 때 객체 역시 배열로 다루는 것이 가능하며, 이를 '객체 배열'이라고 한다. 그렇다고 객체 배열 안에 객체가 저장되는 것은 아니고, 객체의 주소가 저장된다. 사실 객체 배열은 참조변수들을 하나로 묶은 참조변수 배열인 것이다.
Tv tv1, tv2, tv3; // Tv의 객체. tv1,2,3선언
Tv[] tvArr = new Tv[3]; // 위 코드를 배열로 표현.(길이가 3인 Tv타입의 참조변수 배열)객체 배열을 생성하는 것은, 그저 객체를 다루기 위한 참조변수들이 만들어진 것일 뿐, 아직 객체가 저장되지 않았다. 객체를 생성해서 객체 배열의 각 요소에 저장하는 것을 잊으면 안 된다. 이런 실수를 자주한다.
Tv[] tvArr = new Tv[3]; // 객체배열 선언과 생성
// 객체를 생성해서 배열의 각 요소에 저장
tvArr[0] = new Tv();
tvArr[1] = new Tv();
tvArr[2] = new Tv();배열의 초기화 블럭을 사영하면, 다음과 같이 한 줄로 간단히 할 수 있다.
Tv[] tvArr = { new Tv(), new Tv(), new Tv()};다뤄야 할 객체의 수가 많을 때는 for문을 사용하면 된다.
Tv[] tvArr = new Tv[100];
for(int i=0; i<tvArr.length; i++) {
tvArr[i] = new Tv();
}예제 6-4
class Tv2 {
// Tv2의 속성(멤버변수)
String color;
boolean power;
int channel;
// Tv2의 기능(메서드)
void power() { power = !power;}
void channelUp() { ++channel;}
void channelDown() { --channel;}
}
class TvTest4 {
public static void main(String[] args) {
Tv2[] tvArr = new Tv2[3]; // 길이가 3인 Tv객체배열
// Tv2객체를 생성해서 Tv2객체 배열의 각 요소에 저장
for(int i=0; i < tvArr.length; i++) {
tvArr[i] = new Tv2();
tvArr[i].channel = i+10; // tvArr[i]의 channel에 i+10을 저장
}
for(int i=0; i < tvArr.length; i++) {
tvArr[i].channelUp(); // channelUp메서드 호출로 인해 channel이 1 증가
System.out.println("tvArr[" + i + "].channel=" + tvArr[i].channel);
}
}
}2-6. 클래스의 또 다른 정의
사용자정의 타입
프로그래밍언어에서 제공하는 자료형외에 프로그래머가 서로 관련된 변수들을 묶어서 하나의 타입으로 새로 추가하는 것을 사용자정의 타입이라고 한다.
다른 프로그래밍언어에서도 사용자저으이 타입을 정의할 수 있는 방법을 제고앟고 있으며 자바와 같은 객체지향언어에서는 클래스가 곧 사용자정의 타입이다. 기본형의 개수는 8개로 정해져 있지만 참조형의 개수가 정해져 있징 낳은 이유는 이처럼 프로그래머가 새로운 타입을 추가할 수 있기 때문이다.
시간을 표현하기 위한 변수를 3개씩 생성하였다.
int hour1, hour2, hour3;
int munute1, minute2, minute3;
float second1, second2, second3; // 1/100초까지 표현하기 위해 float으로 함.배열로 표현하였다.
int[] hour = new int[3];
int[] minute = new int[3];
float[] second = new float[3];이렇게 할 경우 시, 분, 초가 서로 분리되어 있기 때문에 프로그램 수행과정에서 시, 분, 초가 따로 뒤섞여서 올바르지 않은 데이터가 될 가능성이 있다. 이런 경우 시, 분, 초를 하나로 묶는 사용자정의 타입, 즉 클래스를 정의하여 사용해야 한다.
class Time {
int hour;
int minute;
float second;
}3. 변수와 메서드
3-8. 기본형 매개변수와 참조형 매개변수
자바에서는 메서드를 호출할 때 매개변수로 지정한 값을 메서드의 매개변수에 복사해서 넘겨준다. 매개변수의 타입이 기본형일 때는 기본형 값이 복사되겠지만, 참조형이면 인스턴스의 주소가 복사된다.
메서드의 매개변수를 기본형으로 선언하면 단순히 저장된 값만 얻지만, 참조형으로 선언하면 값이 저장된 곳의 주소를 알 수 있기 때문에 값을 읽어오는 것은 물론 값을 변경하는 것도 가능하다.
기본형 매개변수 - 변수의 값을 읽기만 할 수있다.(read only)
참조형 매개변수 - 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다.(read & write)
예제 6-9
class Data { int x;}
public class PrimitiveParamEx {
public static void main(String[] args) {
Data d = new Data();
d.x = 10;
System.out.println("main() : x =" + d.x);
change(d.x);
System.out.println("After Change(d.x)");
System.out.println("main() : x = " + d.x);
}
static void change(int x) { // 기본형 매개변수
x = 1000;
System.out.println("change() : x = " + x);
}
}change메서드에서 main메서드로부터 넘겨받은 d.x의 값을 1000으로 변경했는데도 main메서드에서는 d.x의 값이 그대로이다.
'd.x'의 값이 변경된 것이 아니라, change메서드의 매개변수 x의 값이 변경된 것이다. 즉, 원본이 아닌 복사본이 변경된 것이 아니라 원본에는 아무런 영향을 미치지 못한다. 이처럼 기본형 매개변수는 변수에 저장된 값만 읽을 수만 있을 뿐 변경할 수는 없다.
- change메서드가 호출되면서 'd.x'가 change메서드의 매개변수 x에 복사됨
- change메서드에서 x의 값을 1000으로 변경
- change메서드가 종료되면서 매개변수 x는 스택에서 제거됨
class Data { int x;}
public class ReperenceParamEx {
public static void main(String[] args) {
Data d = new Data();
d.x = 10;
System.out.println("main() : x = " + d.x);
change(d);
System.out.println("After Change(d)");
System.out.println("main() : x = " + d.x);
}
static void change(Data d) { // 참조형 매개변수
d.x = 1000;
System.out.println("change() : x = " + d.x);
}
}