중첩 클래스

객체 지향 프로그램에서는 클래스 간에 서로 긴밀한 관계를 맺고 상호작용한다. 클래스가 여러 클래스와 관계를 맺는 경우에는 독립적으로 선언하는 것이 좋으나, 특정 클래스만 관계를 맺을 경우에는 중첩 클래스로 선언하는 것이 유지보수에 도움이 되는 경우가 많다.

중첩 클래스(Nested class)란 클래스 내부에 선언한 클래스를 말하는데, 중첩 클래스를 사용하면 클래스의 멤버를 쉽게 사용할 수 있고 외부에는 중첩 관계 클래스를 감춤으로써 코드의 복잡성을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

중첩 클래스는 선언하는 위치에 따라 두 가지로 분류된다. 클래스의 멤버로서 선언되는 중첩 클래스를 멤버 클래스라고 하고, 메소드 내부에서 선언되는 중첩 클래스를 로컬 클래스라고 한다.

중첩 클래스도 하나의 클래스이기 때문에 컴파일하면 바이코드파일(.class)이 별도로 생성된다.

멤버 클래스일 경우 바이트코드 파일의 이름은 다음과 같다.

로컬 클래스일 경우 바이트코드 파일의 이름은 다음과 같다.

인스턴스 멤버 클래스

인스턴스 멤버 클래스는 다음과 같이 A 클래스의 멤버로 선언된 B 클래스를 말한다.

접근 제한자에 따른 인스턴스 멤버 클래스의 접근 범위는 다음과 같다.

구분	접근 범위
public class B {}	다른 패키지에서 B 클래스를 사용할 수 있다.
class B {}	같은 패키지에서만 B 클래스를 사용할 수 있다.
private class B {}	A 클래스 내부에서만 B 클래스를 사용할 수 있다.

인스턴스 멤버 클래스 B는 주로 A 클래스 내부에서 사용되므로 private 접근 제한을 갖는 것이 일반적이다.
B 객체는 A클래스 내부 어디에서나 생성할 수는 없고, 인스턴스 필드값, 생성자, 인스턴스 메소드에서 생성할 수 있다.
A 객체가 있어야 B 객체도 생성할 수 있기 때문이다.

정적 멤버 클래스

정적 멤버 클래스는 다음과 같이 static 키워드와 함께 A 클래스의 멤버로 선언된 B 클래스를 말한다.

접근 제한자에 따른 정적 멤버 클래스의 접근 범위는 다음과 같다.

구분	접근 범위
public static class B {}	다른 패키지에서 B 클래스를 사용할 수 있다.
static class B {}	같은 패키지에서만 B 클래스를 사용할 수 있다.
private static class B {}	A 클래스 내부에서만 B 클래스를 사용할 수 있다.

정적 멤버 클래스 B는 A 클래스 내부에서 사용되기도 하지만, A 클래스 외부에서 A와 함께 사용되는 경우가 많기 때문에 주로 default 또는 public 접근 제한자를 가진다.
B 객체는 A 클래스 내부 어디든 객체를 생성할 수 있다.

로컬 클래스

생성자 또는 메소드 내부에서 다음과 같이 선언된 클래스를 로컬 클래스라고 한다.

[public] class A {
    // 생성자
    public A() {
        class B {} // 로컬 클래스
    }

    // 메소드
    public void method() {
        class B {} // 로컬 클래스
    }
}

로컬 클래스는 생성자와 메소드가 실행될 동안에만 객체를 생성할 수 있다.
로컬 클래스 B 내부에는 일반 클래스와 같이 필드, 생성자, 메소드 선언이 올 수 있다.
정적 필드와 정적 메소드는 Java 17부터 선언이 가능하다.

A.java

package ch09.sec04.exam02;

public class A {
    // 메소드
    void useB() {
        // 로컬 클래스
        class B {
            // 인스턴스 필드
            final int field1 = 1;

            // 정적 필드(Java 17부터 허용)
            static final int field2 = 2;

            // 생성자
            B() {
                System.out.println("B-생성자 실행");
            }

            // 인스턴스 메소드
            void method1() {
                System.out.println("B-method1 실행");
            }

            // 정적 메소드(Java 17부터 허용)
            static void method2() {
                System.out.println("B-method2 실행");
            }
        }

        // 로컬 객체 생성
        B b = new B();

        // 로컬 객체의 인스턴스 필드와 메소드 사용
        System.out.println(b.field1);
        b.method1();

        // 로컬 클래스의 정적 필드와 메소드 사용(Java 17부터 허용)
        System.out.println(B.field2);
        B.method2();
    }
}

AExample.java

package ch09.sec04.exam02;

public class AExample {
    public static void main(String[] args) {
        // A 객체 생성
        A a = new A();

        // A 메소드 호출
        a.useB();
    }
}

로컬 변수(생성자 또는 메소드의 매개변수 또는 내부에서 선언된 변수)를 로컬 클래스에서 사용할 경우 로컬 변수는 final 특성을 갖게 되므로 값을 읽을 수만 있고 수정할 수 없게 된다.
이것은 로컬 클래스 내부에서 값을 변경하지 못하도록 제한하기 때문이다.

Java 8 이후부터는 명시적으로 final 키워드를 붙이지 않아도 되지만, 로컬 변수에 final 키워드를 추가해서 final 변수임을 명확히 할 수도 있다. 참고로 Java 7 이전에는 final 키워드를 반드시 붙여야 했다.

A.java

package ch09.sec04.exam03;

public class A {
    // 메소드
    public void method1(int arg) {                    // final int arg
        // 로컬 변수
        int var = 1;                                // final int var = 1;

        // 로컬 클래스
        class B {
            // 메소드
            void method2() {
                // 로컬 변수 읽기
                System.out.println("arg: " + arg);        // (o)
                System.out.println("var: " + var);        // (o)

                // 로컬 변수 수정
                // arg = 2;									      // (x)
                // var = 2;									      // (x)
            }
        }

        // 로컬 객체 생성
        B b = new B();
        // 로컬 객체 메소드 호출
        b.method2();

        // 로컬 변수 수정
        // arg = 3;											      // (x)
        // var = 3;											      // (x)
    }
}

바깥 멤버 접근

중첩 클래스는 바깥 클래스와 긴밀한 관계를 맺으면서 바깥 클래스의 멤버(필드, 메소드)에 접근할 수 있다.

하지만 중첩 클래스가 어떻게 선언되었느냐에 따라 접근 제한이 있을 수 있다.

바깥 클래스의 멤버 접근 제한

정적 멤버 클래스 내부에서는 바깥 클래스의 필드와 메소드를 사용할 때 제한이 따른다.

구분	바깥 클래스의 사용 가능한 멤버
인스턴스 멤버 클래스	바깥 클래스의 모든 필드와 메소드
정적 멤버 클래스	바깥 클래스의 모든 정적 필드와 정적 메소드

정적 멤버 클래스는 바깥 객체가 없어도 사용 가능해야 하므로 바깥 클래스의 인스턴스 필드와 인스턴스 메소드는 사용하지 못한다.

A.java

package ch09.sec05.exam01;

public class A {
    // A의 인스턴스 필드와 메소드
    int field1;

    void method1() {
    }

    // A의 정적 필드와 메소드
    static int field2;

    static void method2() {
    }

    // 인스턴스 멤버 클래스
    class B {
        void method() {
            // A의 인스턴스 필드와 메소드 사용
            field1 = 10;            // (o)
            method1();              // (o)
            // A의 정적 필드와 메소드 사용
            field2 = 10;            // (o)
            method2();              // (o)
        }
    }

    // 정적 멤버 클래스
    static class C {
        void method() {
            // A의 인스턴스 필드와 메소드 사용
            // field1 = 10;		// (x)
            // method1();			// (x)
            // A의 정적 필드와 메소드 사용
            field2 = 10;            // (o)
            method2();              // (o)
        }
    }
}

바깥 클래스의 객체 접근

중첩 클래스 내부에서 this는 해당 중첩 클래스의 객체를 말한다. 만약 중첩 클래스 내부에서 바깥 클래스 객체를 얻으려면 바깥 클래스 이름에 this를 붙여주면 된다.

바깥클래스이름.this -> 바깥객체

예제를 보자

A.java

package ch09.sec05.exam02;

public class A {
    // A 인스턴스 필드
    String field = "A-field";

    // A 인스턴스 메소드
    void method() {
        System.out.println("A-method");
    }

    // 인스턴스 멤버 클래스
    class B {
        // B 인스턴스 필드
        String field = "B-field";

        // B 인스턴스 메소드
        void method() {
            System.out.println("B-method");
        }

        // B 인스턴스 메소드
        void print() {
            // B 객체의 필드와 메소드 사용
            System.out.println(this.field);
            this.method();

            // A 객체의 필드와 메소드 사용
            System.out.println(A.this.field);
            A.this.method();
        }
    }

    // A의 인스턴스 메소드
    void useB() {
        B b = new B();
        b.print();
    }
}

AExample.java

package ch09.sec05.exam02;

public class AExample {
    public static void main(String[] args) {
        // A 객체 생성
        A a = new A();

        // A 메소드 호출
        a.useB();
    }
}

중첩 인터페이스

중첩 인터페이스는 클래스의 멤버로 선언된 인터페이스를 말한다. 인터페이스를 클래스 내부에서 선언하는 이유는 해당 클래스와 긴밀한 관계를 맺는 구현 객체를 만들기 위해서이다.

중첩 인터페이스는 다음과 같이 선언된다

외부의 접근을 막지 않으려면 public을 붙이고, A 클래스 내부에서만 사용하려면 private을 붙인다.
접근 제한자를 붙이지 않으면 같은 패키지 안에서만 접근이 가능하다.

그리고 A 객체 없이 B 인터페이스를 사용할 수 있도록 static을 추가할 수 있다.

중첩 인터페이스는 안드로이드와 같은 UI 프로그램에서 이벤트를 처리할 목적으로 많이 활용된다.

익명 객체

익명(Anonymous) 객체는 이름이 없는 객체를 말한다.

명시적으로 클래스를 선언하지 않기 때문에 쉽게 객체를 생성할 수 있다는 장점이 있다.
익명 객체는 필드값, 로컬 변수값, 매개변수값으로 주로 사용된다.

익명 객체는 클래스를 상속하거나 인터페이스를 구현해야만 생성할 수 있다. 클래스를 상속해서 만들 경우 익명 자식 객체라고 하고, 인터페이스를 구현해서 만들 경우 익명 구현 객체라고 한다.

익명 자식 객체

익명 자식 객체는 부모 클래스를 상속받아 다음과 같이 생성된다.

new 부모생성자(매개값, ...) {
    // 필드
    // 메소드
}

이렇게 생성된 객체는 부모 타입의 필드, 로컬 변수, 매개변수의 값으로 대입할 수 있다.
예제를 보자

Tire.java

package ch09.sec07.exam01;

public class Tire {
    public void roll() {
        System.out.println("일반 타이어가 굴러갑니다.");
    }
}

Car.java

package ch09.sec07.exam01;

public class Car {
    // 필드에 Tire 객체 대입
    private Tire tire1 = new Tire();

    // 필드에 익명 자식 객체 대입
    private Tire tire2 = new Tire() {
        @Override
        public void roll() {
            System.out.println("익명 자식 Tire 객체 1이 굴러갑니다.");
        }
    };

    // 메소드(필드 이용)
    public void run1() {
        tire1.roll();
        tire2.roll();
    }

    // 메소드(로컬 변수 이용)
    public void run2() {
        // 로컬 변수에 익명 자식 객체 대입
        Tire tire = new Tire() {
            @Override
            public void roll() {
                System.out.println("익명 자식 Tire 객체 2가 굴러갑니다.");
            }
        };
        tire.roll();
    }

    // 메소드(매개변수 이용)
    public void run3(Tire tire) {
        tire.roll();
    }
}

CarExample.java

package ch09.sec07.exam01;

public class CarExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Car 객체 생성
        Car car = new Car();

        // 익명 자식 객체가 대입된 필드 사용
        car.run1();

        // 익명 자식 객체가 대입된 로컬변수 사용
        car.run2();

        // 익명 자식 객체가 대입된 매개변수 사용
        car.run3(new Tire() {
            @Override
            public void roll() {
                System.out.println("익명 자식 Tire 객체 3이 굴러갑니다.");
            }
        });
    }
}

실행 결과

일반 타이어가 굴러갑니다.
익명 자식 Tire 객체 1이 굴러갑니다.
익명 자식 Tire 객체 2가 굴러갑니다.
익명 자식 Tire 객체 3이 굴러갑니다.

익명 자식 객체가 부모 타입에 대입되면 부모 메소드 roll()을 호출할 경우, 재정의된 익명 자식 객체의 roll() 메소드가 실행되는 것을 볼 수 있다.(다형성)

익명 구현 객체

익명 구현 객체는 인터페이스를 구현해서 다음과 같이 생성된다.

new 인터페이스() {
    // 필드
    // 메소드
}

이렇게 생성된 객체는 인터페이스 타입의 필드, 로컬변수, 매개변수의 값으로 대입할 수 있다.
익명 구현 객체는 안드로이드와 같은 UI 프로그램에서 이벤트를 처리하는 객체로 많이 사용된다.
예제를 보자.

RemoteControl.java

package ch09.sec07.exam02;

public interface RemoteControl {
    // 추상 메소드
    void turnOn();

    void turnOff();
}

Home.java

package ch09.sec07.exam02;

public class Home {
    // 필드에 익명 구현 객체 대입
    private final RemoteControl rc = new RemoteControl() {
        @Override
        public void turnOn() {
            System.out.println("TV를 켭니다.");
        }

        @Override
        public void turnOff() {
            System.out.println("TV를 끕니다.");
        }
    };

    // 메소드(필드 이용)
    public void use1() {
        rc.turnOn();
        rc.turnOff();
    }

    // 메소드(로컬 변수 이용)
    public void use2() {
        // 로컬 변수에 익명 구현 객체 대입
        RemoteControl rc = new RemoteControl() {
            @Override
            public void turnOn() {
                System.out.println("에어컨을 켭니다.");
            }

            @Override
            public void turnOff() {
                System.out.println("에어컨을 끕니다.");
            }
        };
        rc.turnOn();
        rc.turnOff();
    }

    // 메소드(매개변수 이용)
    public void use3(RemoteControl rc) {
        rc.turnOn();
        rc.turnOff();
    }
}

HomeExample.java

package ch09.sec07.exam02;

public class HomeExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Home 객체 생성
        Home home = new Home();

        // 익명 구현 객체가 대입된 필드 사용
        home.use1();

        // 익명 구현 객체가 대입된 로컬 변수 사용
        home.use2();

        // 익명 구현 객체가 대입된 매개변수 사용
        home.use3(new RemoteControl() {
            @Override
            public void turnOn() {
                System.out.println("난방을 켭니다.");
            }

            @Override
            public void turnOff() {
                System.out.println("난방을 끕니다.");
            }
        });
    }
}

실행 결과

TV를 켭니다.
TV를 끕니다.
에어컨을 켭니다.
에어컨을 끕니다.
난방을 켭니다.
난방을 끕니다.

다음 예제는 중첩 인터페이스의 예제를 수정한 것으로, 버튼 이벤트 처리 객체를 익명 구현 객체로 대체한 것이다.
Setter를 호출할 때 매개값으로 ClickListner 익명 구현 객체를 대입했다.
명시적인 구현 클래스를 생성하지 않기 때문에 코드가 간결해진 것을 볼 수 있다.

ButtonExample.java

package ch09.sec07.exam03;

public class ButtonExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Ok 버튼 객체 생성
        Button btnOk = new Button();

        // Ok 버튼 객체에 ClickListener 구현 객체 주입
        btnOk.setClickListener(new Button.ClickListener() {
            @Override
            public void onClick() {
                System.out.println("Ok 버튼을 클릭했습니다.");
            }
        });

        // Ok 버튼 클릭하기
        btnOk.click();

        // ----------------------------------------------------------------------------

        // Cancel 버튼 객체 생성
        Button btnCancel = new Button();

        // Cancel 버튼 객체에 ClickListener 구현 객체 주입
        btnCancel.setClickListener(new Button.ClickListener() {
            @Override
            public void onClick() {
                System.out.println("Cancel 버튼을 클릭했습니다.");
            }
        });

        // Cancel 버튼 클릭하기
        btnCancel.click();
    }
}

실행 결과

Ok 버튼을 클릭했습니다.
Cancel 버튼을 클릭했습니다.