상속과 추상화

박상윤·2022년 8월 17일

JAVA기초

📌 상속이란?

기존 클래스를 확장하여 새로운 클래스를 작성하는 기법

새로운 클래스 뒤에 extends와 확장할 클래스를 적어서 표현
자식 클래스는 부모 클래스의 모든 멤버를 상속(생성자, 초기화 블록 제외)
같은 내용의 코드를 한곳에서 관리함으로써 코드의 중복이 줄어듦
단일 상속만 가능

📍 클래스 간 관계

상속 관계 : is - a 관계

개발자는 사람이다
사람 : 부모 클래스 - 개발자 : 자식클래스

포함 관계 : has - a 관계

한 클래스를 다른 클래스의 참조변수로 사용하는 경우

📍 오버라이딩(overriding)이란?

부모클래스로부터 상속받은 메서드의 내용을 변경하는 것

이름,매개변수,반환 타입이 같아야 함
접근제어자를 부모보다 좁은 범위로 할 수 없음
부모 클래스의 메서드보다 많은 수의 예외를 선언할 수 없음
인스턴스 메서드를 static 제어자로 바꿀 수 없음

📍 오버라이딩 vs 오버로딩

오버 라이딩 : 부모 클래스에 존재하는 메서드를 자식 클래스에서 재정의 하는것

오버 로딩 : 같은 함수의 이름으로 매개변수를 달리하여 새롭게 만드는 것(new)

📍 super와 super()

super

자식 클래스에서 부모 클래스로부터 상속받은 멤버를 참조하는데 사용되는 참조변수
super()
Object 클래스를 제외하고 모든 클래스에는 this()혹은 super()를 호출해야 함
상속받는 클래스에서 생성자가 없으면 컴파일러가 자동으로 추가
상속받는 클래스에서 생성자가 있으면 명시적으로 super()를 호출해야함

📍 다형성

여러가지 형태를 가질 수 있는 성질

부모클래스 타입의 참조변수로 자식클래스의 인스턴스를 참조 가능

package Chapter7;

class Animal {
    
}

class Dog extends Animal {
    
    
} // Animal 상속

public class PolymorphismExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
      	// 부모클래스 타입의 참조 변수 : Animal
        // 자식클래스 인스턴스 참조
    }
}

📍 참조 변수와 다형성

서로 상속관계에 있는 클래스 사이에서만 형변환이 가능
메서드 매개변수가 같은 부모 클래스라면 부모 클래스 타입을 매개변수 타입으로 선언 가능
배열 혹은 자료구조에 부모 클래스로 데이터 타입을 지정하면 여러 자식 클래스를 저장 가능
instanceof 연산자로 참조변수가 참조하는 인스턴스의 실제 타입을 확인하는데 사용

Animal

package Chapter7;

public abstract class Animal {
    abstract void eatSomething();
}

Main

package Chapter7;

public class PolymorphismExample {

    public class Cat extends Animal {

        @Override
        void eatSomething() {
            System.out.println("고양이 사료 먹는중...");
        }
    }

    public class Dog extends Animal {

        @Override
        void eatSomething() {
            System.out.println("강아지 사료 먹는중...");
        }
    }

    public class Pig extends Animal {

        @Override
        void eatSomething() {
            System.out.println("돼지 사료 먹는 중..");
        }
    }

    public void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
        Cat cat = new Cat();
        Pig pig = new Pig();

        //instanceof 키워드
        System.out.println(cat instanceof Animal); // true

        // 부모 클래스 매개변수
        doEat(dog);
        doEat(cat);
        pig.eatSomething();
        
        // 부모 클래스 배열
        Animal animals[] = new Animal[3];
        
        animals[0] = new Dog();
        animals[1] = new Cat();
        animals[2] = new Pig();
        
    }

    private static void doEat(Animal animal){
        animal.eatSomething();;
    }
}

📍 Package란?

물리적으로 관련이 있는 클래스 파일들을 포함하는 하나의 디렉토리

계층구조를 .(점)으로 구분
모든 클래스는 반드시 한 패키지에 속해야 함
같은 클래스 이름이라도 서로 다른 패키지에 속하면 구별이 가능

📍 Import문

Java 컴파일러에게 소스 파일에 사용된 클래스의 패키지에대한 정보를 제공하는 것

Import문으로 사용하고자 하는 class 파일의 패키지를 명시해주면 클래스 사용 시 생략 가능
Import문에 package.* 을 하더라도 하위 패키지의 모든 클래스를 포함하는 것은 아님
주로 하위 패키지.* 로 구체적으로 명시
import static 문으로 작성하면 클래스 사용 시, 클래스 생략 가능

package Chapter7;

import java.*;
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;
import static java.lang.System.out;

public class PackageAndImportExample {
    public static void main(String[] args) {
        out.println("Hello world");
        //System.out.println으로 사용안해도 된다.
    }
}

📍 제어자

변수, 메서드, 클래스 등에 대한 접근이나 어떤 기능적인 부분에 대해 지정해주는 것

하나의 대상(변수,메서드,클래스)에 대해 여러 제어자를 조합하여 사용할 수 있으며,
접근 제어자는 한가지만 가능
각 대상의 선언부에 함께 표시

📍 제어자의 종류

접근 제어자

public, protected, default, private

그 외의 제어자

static, final, abstract, native, transient, synchronized, volatile, strictfp

📍 제어자 특징

static - 공통적인, 인스턴스가 아닌 클래스에 관련이 있음을 알리는 제어자

멤버변수, 메서드, 초기화 블록에 사용 가능
인스턴스를 생성하지 않고 호출이 가능

final - 마지막의, 변경할 수 없도록 하는 제어자

클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수에 사용 가능
생서자를 통해 final이 붙은 멤버변수를 초기화 할 수 있음

abstract - 추상의, 대상이 미완성임을 알리는 제어자

클래스와 메서드에 사용 가능
클래스에 사용하면 추상클래스(추상메서드가 포함된 클래스)
메서드에 사용하면 추상메서드(구현은 하지 않고 선언만 된 메서드)

📍 접근 제어자 특징

외부에서 클래스 내부의 변수에 대한 접근을 제어함

캡슐화와 밀접한 연관성

📍 제어자 규칙

클래스에 abstract와 final을 동시에 사용할 수 없다.
메서드에 static과 abstract를 같이 사용할 수 없다.
abstract 메서드의 접근제어자가 private면 안된다. -> 자식클래스에서 접근 구현 불가능
메서드에 private와 final을 같이 사용할 필요는 없다.

📍 내부 클래스

긴밀한 관계가 있는 클래스를 클래스 안에 선언하여 사용하는 방법

내부 클래스에서 외부클래스의 멤버들을 쉽게 접근 가능
코드의 복잡성을 줄임
내부 클래스의 종류는 변수 선언 위치와 동일(인스턴스,static,메서드 내부)
내부클래스 중에서 satic 클래스만 static 멤버를 가질 수 있음
final과 static이 동시에 붙은 변수는 상수, 모든 내부 클래스에 정의가능
인스턴스 클래스
외부 클래스의 인스턴스 멤버를 객체 생성 없이 접근 가능
static 클래스는 바로 접근 가능
static 클래스
외부 클래스의 인스턴스 멤버를 객체 생성 후 접근 가능
인스턴스 클래스의 멤버 변수는 객체 생성 후 접근 가능

Plants

package Chapter7;

public class Plants {

    Sunflower sunflower = new Sunflower();

	//static class
    static class Rose {
        final static String name = "Rose";

        static void bloom(){
            System.out.println("장미가 피었습니다.");
        }
    }

	// instance class
    class Sunflower{
        final static String name = "Sunflower";

        void bloom(){
            System.out.println("해바라기가 피었습니다");
        }
    }


	//local class
    void makePlants(){

        class NewFlower{
            final static String name = "newFlower";

            void bloom(){
                System.out.println("새로운 꽃이 피었습니다");
            }
        }

        NewFlower newFlower = new NewFlower();
        newFlower.bloom();
    }
}

main

	package Chapter7;

public class InnerClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        Plants.Rose.bloom();
        Plants plants = new Plants();
        plants.sunflower.bloom();
        plants.makePlants();
    }
}

📍 익명 클래스

이름이 없는 클래스로 추상 클래스 혹은 인터페이스를 바로 객체로 생성해서 반환

단 하나의 추상클래스 혹은 인터페이스를 바로 생성, 일회용 클래스
생성자가 없음
클래스 마지막에 ;(세미콜론)을 붙여 구현이 끝났음을 표현
인터페이스 혹은 추상 클래스의 미구현 메서드를 구현해야 함

Automobile

package Chapter7;

abstract class Automobile {
    abstract void move();
}

class Bus extends Automobile{

    @Override
    void move() {
        System.out.println("버스는 정류장을 따라 달린다.");
    }
}

class Taxi extends Automobile{

    @Override
    void move() {
        System.out.println("손님을 태우고 목적지까지 달린다");
    }
}

익명 클래스 사용

package Chapter7;

public class AnonymousClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        Automobile bus = new Bus();
        Automobile taxi = new Taxi();
        Automobile automobile = new Automobile() {
            @Override
            void move() {
                System.out.println("자동차는 달린다");
            }
        };

        bus.move();
        taxi.move();
        automobile.move();
    }
}

📍 추상 클래스(abstract class)란?

Class에 abstract 제어자가 붙은 미완성인 클래스

추상 메서드를 가진 클래스
클래스를 인스턴스화 할 수 없음
다중 상속 불가능

📍 추상 메서드(abstract method)

선언부만 존재하고, 구현부가 없는 메서드

추상클래스를 상속받은 클래스에서는 추상 메서드를 반드시 구현해야 함
추상 메서드를 포함하는 클래스는 반드시 추상 클래스여야 함

하나의 추상 메서드를 가진 추상 클래스

package Chapter7;

public abstract class Animal {
	abstract void eatSomething();
}

추상 클래스 상속후 추상 메서드 구현하기

package chapter7;
public class Dog extends Animal{
	@Override
    void eatSomething(){
    	System.out.println("강아지는 사료를 먹습니다");
    }
}

📍 인터페이스(interface)란?

추상 메서드, 디폴트 메서드, static 메서드, 상수만 가진 클래스

추상 클래스보다 추상화가 높음
다중 상속 가능
인스턴스 생성 불가
다형성이 적용됨
표준화 시켜 개발함으로써 개발자 간의 독립적인 개발이 가능(메서드만 공유하면 됨)

📍 인터페이스의 상속과 구현

인터페이스는 static상수만 정의 가능

조상 클래스의 멤버변수와 충돌 가능성이 거의 없음

개발자 간에 기능을 제공하는 쪽과 사용하는 쪽이 존재

기능을 사용하는 쪽에서는 인터페이스 선언부만 알면 됨

interface

package Chapter7;

public interface Vehicle {
    void take();
    void move();
}

interface 구현

package Chapter7;

public class Car implements Vehicle{

    @Override
    public void take() {
        System.out.println("자동차 타기");
    }

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("자동차 옮기기");
    }
}

	package Chapter7;

public class Airplane implements Vehicle{

    @Override
    public void take() {
        System.out.println("비행기 타기");
    }

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("비행기 이동하기");
    }
}

📍 디폴트 메서드

인터페이스에 구현 가능한 메서드

접근제어자는 public(생략가능), 반환 타입 앞에 default 표기, 추상 메서드와 다르게 구현해야 함
디폴트 메서드와 기존 메서드의 이름이 중복되면 충돌이 발생
여러 인터페이스의 디폴트 메서드 충돌 : 인터페이스를 구현한 클래스에서 오버라이딩
상위 클래스와 디폴트 메서드 충돌 : 상위 클래스의 메서드가 상속됨

default 메서드 추가

package Chapter7;

public interface Vehicle {
    void take();
    void move();

    default void refuel(){
        System.out.println("Need to refuel gasoline");
    }
}

default 메서드 사용하기

package Chapter7;

public class DefaultMethodExample {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle car = new Car();
        Airplane airplane = new Airplane();

        car.move();
        car.take();
        car.refuel();

        airplane.move();
        airplane.take();
        airplane.refuel();
    }
}

📍 추상 클래스 vs 인터페이스

공통점

인스턴스화가 불가능
내부의 추상 메서드를 모두 구현해야 함

차이점

인터페이스는 다중 상속이 가능, 추상 클래스는 단일 상속만 가능
인터페이스는 제어자로 public static final 혹은 public abstract만 가능
공통 기능과 사용 의도의 차이

📍 과제1(상속)

Human class

package Chapter7;

public abstract class Human {

    String name;
    String id;
    String gender;

    String job;

    Human(String name, String gender, String job){
        this.name = name;
        this.id = job + (int)(Math.random()*10000+1);
        this.gender = gender;
        this.job = job;
    }

    abstract public void showRole();

    void updatgInfo(String changeName, String gender){
        this.name = changeName;
        this.gender = gender;
        this.id = this.job + (int)(Math.random()*10000+1);
    }
}

Police class

package Chapter7;

public class Police extends Human {

    Police(String name, String gender, String job) {
        super(name, gender, job);
    }

    @Override
    public void showRole() {
        System.out.println("경찰입니다");
        System.out.println("ID : " + this.id );
        System.out.println("이름 : " + this.name);
        System.out.println("성별 : " + this.gender);
    }
}

Doctor class

package Chapter7;

public class Doctor extends Human{


    Doctor(String name, String gender, String job) {
        super(name, gender, job);
    }

    @Override
    public void showRole() {
        System.out.println("의사 입니다");
        System.out.println("ID : " + this.id );
        System.out.println("이름 : " + this.name);
        System.out.println("성별 : " + this.gender);
    }
}

Developer class

package Chapter7;

public class Developer  extends Human{


    Developer(String name, String gender, String job) {
        super(name, gender, job);
    }

    @Override
    public void showRole() {
        System.out.println("개발자 입니다");
        System.out.println("ID : " + this.id );
        System.out.println("이름 : " + this.name);
        System.out.println("성별 : " + this.gender);
    }
}

class 사용하기

package Chapter7;

public class task {
    public static void main(String[] args) {
        Human police = new Police("둘리","남","경찰");
        Human doctor = new Doctor("또치","남","의사");
        Developer developer = new Developer("마이콜","여","개발");

        police.showRole();
        doctor.showRole();
        developer.showRole();

        police.updatgInfo("박상윤","여");
        System.out.println("name"+police.name+" gender"+police.gender);
    }
}

출력결과

📍 과제2(인터페이스)

Controller

package Chapter7;

public interface Controller {

    void pressPlusButton();

    void pressMinusButton();

    void pressUPButton();

    void pressDownButton();

    void on();

    void off();
}

TvController

package Chapter7;

public class TvController implements Controller{

    boolean powerFlag;

    int channel = 0;

    int volumn = 0;

    TvController(int channel, int volumn){
        this.channel = channel;
        this.volumn = volumn;
        this.powerFlag = true;
    }

    @Override
    public void pressPlusButton() {

        if(powerFlag){
            System.out.println("채널 올려");
            System.out.println("현재 채널 : " + ++this.channel);
        }else{
            System.out.println("티비 꺼져 있음");
        }


    }

    @Override
    public void pressMinusButton() {
        if(powerFlag){
            System.out.println("채널 줄여");
            System.out.println("현재 채널 : " + --this.channel);
        }else{
            System.out.println("티비 꺼져 있음");
        }
    }

    @Override
    public void pressUPButton() {

        if(powerFlag){
            System.out.println("볼륨 올려");
            System.out.println("현재 볼륨 : " + ++this.volumn);
        }else{
            System.out.println("티비 꺼져 있음");
        }


    }

    @Override
    public void pressDownButton() {

        if(powerFlag){
            System.out.println("볼륨 줄여");
            System.out.println("현재 볼륨 : " + --this.volumn);
        }else{
            System.out.println("티비 꺼져 있음");
        }


    }

    @Override
    public void on() {

        if(this.powerFlag){
            System.out.println("이미 켜짐");
            return;
        }

        System.out.println("티비 켜짐");
        powerFlag = true;
    }

    @Override
    public void off() {

        if(!this.powerFlag){
            System.out.println("이미 꺼짐");
            return;
        }

        System.out.println("티비 꺼짐");
        powerFlag = false;
    }

    public void showTvInformation(){
        if(powerFlag){
            System.out.println("전원 상태:" + this.powerFlag);
            System.out.println("channel:"+this.channel);
            System.out.println("volumn:"+this.volumn);
        }else{
            System.out.println("전원꺼져있다.");
        }

    }
}

TV controller 사용하기

package Chapter7;

public class task2 {
    public static void main(String[] args) {
        TvController remote = new TvController(24,19);

        remote.on();
        remote.pressDownButton();
        remote.pressMinusButton();
        remote.pressPlusButton();
        remote.pressUPButton();
        remote.showTvInformation();
        remote.off();
    }
}