Java - 10 (상속)

hoegon kim·2022년 12월 5일

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40) 상속의 개념

상속(inheritance)이란?

상속이란 기존의 클래스에 클래스에 기능을 추가하거나 재정의하여 새로운 클래스를 정의하는 것을 의미합니다.

이러한 상속은 캡슐화, 추상화와 더불어 객체 지향 프로그래밍을 구성하는 중요한 특징 중 하나입니다.

상속을 이용하면 기존에 정의되어 있는 클래스의 모든 필드와 메소드를 물려받아, 새로운 클래스를 생성할 수 있습니다.

이때 기존에 정의되어 있던 클래스를 부모 클래스(parent class)또는 상위 클래스(super class), 기초 클래스(base class)라고도 합니다.

그리고 상속을 통해 새롭게 작성되는 클래스를 자식 클래스(child class)또는 하위 클래스(sub class), 파생클래스(derived class)라고도 합니다.

상속의 장점

자바에서 클래스의 상속은 다음과 같은 장점을 가집니다.

기존에 작성된 클래스를 재활용할 수 있습니다.
자식 클래스 설계시 중복되는 멤버를 미리 부모 클래스에 작성해놓으면, 자식클래스에서는 해당 멤버를 작성하지 않아도 됩니다.
클래스 간의 계층적 관계를 구성함으로써 다향성의 문법적 토대를 마련합니다.

자식 클래스(child class)

자식클래스 (child class)란 부모 클래스의 모든 특성을 물려받아 새롭게 작성된 클래스를 의미합니다.

자바에서 자식 클래스는 다음과 같은 문법을 통해 선언합니다.

<문법>
class 자식클래스이름 extend 부모클래스 이름{...}

다음 그림은 부모 클래스와 자식 클래스 간의 포함 관례를 나타낸 그림입니다.

이처럼 부모 클래스는 자식 클래스에 포함된 것으로 볼 수 있습니다.

따라서 부모 클래스에 새로운 필드를 하나 추가하면, 자식클래스에도 자동으로 해당 필드가 추가된 것 처럼 동작합니다.

자식 클래스에는 부모 클래스의 필드와 메소드만이 상속되며, 생성자와 초기화 블록은 상속되지 않습니다.

또한, 부모 클래스의 접근 제어가 private이나 default로 설정된 멤버는 자식 클래스에서 상속받지만 접근할 수는 없습니다.

class Parent {

    private int a = 10; // private 필드

    public int b = 20;  // public 필드

}

 

class Child extends Parent {

    public int c = 30;  // public 필드

    void display() {

①      // System.out.println(a); // 상속받은 private 필드 참조

②      System.out.println(b);    // 상속받은 public 필드 참조

③      System.out.println(c);    // 자식 클래스에서 선언한 public 필드 참조

    }

}

 

public class Inheritance01 {

    public static void main(String[] args) {

        Child ch = new Child();

        ch.display();

    }

}

실행결과
20
30

위 예제의 ②번 라인에서는 자식 클래스의 메소드에서 부모 클래스에서 상속받은 public 필드를 참조하고 있습니다.

이처럼 자식 클래스에서 따로 선언하지 않은 필드라도 해당 이름의 필드를 부모 클래스에서 상속받았다면 문제가 없습니다.

하지만 주석 처리된 ①번 라인처럼 해당 필드가 부모 클래스의 private 필드라면 접근할 수 없으므로, 오류를 발생시킬 것입니다.

또한, 자식 클래스에서는 ③번 라인처럼 자신만의 필드나 메소드를 선언하여 사용할 수 있습니다.

※ 자바에서 클래스는 단 한 개의 클래스만을 상속받는 단일 상속만이 가능합니다.

object 클래스

자바에서 Object 클래스는 모든 클래스의 부모 클래스가 되는 클래스입니다.

따라서 자바의 모든 클래스는 자동으로 object 클래스의 모든 필드와 메소드를 상속받게 됩니다.

즉, 자바의 모든 클래스는 별도로 extends 키워드를 사용하여 Object 클래스의 상속을 명시하지 않아도 Object 클래스의 모든 멤버를 자유롭게 사용할 수 있습니다.

자바의 모든 객체에서 toString() 이나 clone()과 같은 메소드를 바로 사용할 수 있는 이유가 해당 메소드들이 Object클래스의 메소드이기 때문입니다.

Object 클래스에 대한 더 자세한 사항은 자바 Object 클래스 수업에서 확인할 수 있습니다.

http://www.tcpschool.com/java/java_api_object

41) super 와 super()

super 키워드

super 키워드는 부모 클래스로부터 상속받은 필드나 메소드를 자식 클래스에서 참조하는데 사용하는 참조 변수입니다.

인스턴스 변수의 이름과 지역 변수의 이름이 같을 경우 인스턴스 변수 앞에 this 키워드를 사용하여 구분할 수 있습니다.

이와 마찬가지로 부모 클래스의 멤버와 자식 클래스의 멤버 이름이 같을 경우 super 키워드를 사용하여 구별할 수 있습니다.

이렇게 자바에서는 sueper 참조 변수를 사용하여 부모 클래스의 멤버에 접근할 수 있습니다.

this와 마찬가지로 super 참조 변수를 사용할 수 있는 대상도 인스턴스 메소드 뿐이며, 클래스 메소드에서는 사용할 수 없습니다.

<예제>

class Parent{int a = 10;}

class Child extends Parent{
	void display(){
    	System.out.printIn(a);
      	System.out.printIn(this.a);
        System.out.printIn(super.a);
    }
}

public class Inheritance02{
	public static void main(String[] args){
    	Child ch = new Child();
        ch.dispaly();
    }
}

실행결과
10
10
10

위의 예제에서 int형 변수 num는 부모 클래스인 Parent 클래스에서만 선언되어 있습니다.

따라서 지역 변수와 this 참조 변수 그리고 super 참조 변수 모두 같은 값을 출력합니다.

<예제>
class Parent{
	int a = 10;
}

class Child extends Parent{
	int a = 20;
    
    void display(){
    	System.out.printIn(a);
        System.out.printIn(this.a);
        System.out.printIn(super.a);
    
    }

}

public class Inheritance03{
	public static void main(String[] args){
    	Child ch = new Child();
        ch.display();    
    }

}

실행결과
20
20
10

하지만 위의 예제에서 int형 변수 num는 자식 클래스인 Child 클래스에서도 선언되어 있습니다.

따라서 지역변수와 this 참조 변수는 자식 클래스에서 대입된 값을 출력하며, super 참조 변수만이 부모 클래스에서 대입된 값을 출력하게 됩니다.

super() 메소드

this() 메소드가 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용된다면, super()메소드는 부모 클래스의 생성자를 호출할때 사용됩니다.

자식 클래스의 인스턴스를 생성하면, 해당 인스턴스에는 자식클래스의 고유 멤버뿐만 아니라 부모 클래스의 모든 멤버까지도 포함되어 있습니다.

따라서 부모 클래스의 멤버를 초기화하기 위해서는 자식 클래스의 생성자에서 부모 클래스의 생성자까지 호출해야만 합니다.

이러한 부모 클래스의 생성자 호출은 모든 클랫의 부모클래스인 Object 클래스의 생성자까지 계속 거슬러 올라가며 수행 됩니다.

따라서 자바 컴파일러는 부모 클래스의 생성자를 명시적으로 호푸하지 않는 모든 자식 클래스의 생성자 첫 줄에 자동으로 다음과 같은 명령문을 추가하여, 부모 클래스의 멤버를 초기화할수 있도록 해줍니다.

문법
super();

하지만 자바 컴파일러는 컴파일 시 클래스에 생성자가 하나도 정의되어 있지 않아야만, 자동으로 기본 생성자를 추가해 줍니다.

만약 다음 예제처럼 부모 클래스에 매개변수를 가지는 생성자를 하나라도 선언했다면, 부모 클래스에는 기본 생성자가 자동으로 추가되지 않을것입니다.

<예제>
class Parent{
	int a;
    Parent(int n){a=n;}

}

그러나 다음 예제처럼 Parent 클래스를 상속받은 자식 클래스에서 super() 메소드를 사용하여 부모 클래스의 기본 생성자를 호출하게 되면, 오류가 발생하게 될 것입니다.

class Parent{
	int a;
    Parent(int n){a=n;}    

}

class Child extends Parent{
	int b;
	Child(){
    	super();
    	b = 20;
    }
}

왜냐하면 부모 클래스인 Parent 클래스에는 기본 생성자가 추가되어 있지 않기 때문입니다.

따라서 매개변수를 가지는 생성자를 선언해야 할 경우에는 되도록이면
다음 예제처럼 기분 생성자 까지 명시적으로 선언하는 것이 좋습니다.

class Parent{
	int a;
    Parent(){a=10;}
    Parent(int n){a=n;}
}


class Child extends Parent{
	int b;
    Child(){
    	super();
        b = 20;
    }
}

다음 예제는 super() 메소드가 어떻게 호출되는지를 보여주는 예제입니다.

<예제>
class Parent{
	int a;
    Parent(){a=10;}
    Parent(int n){a=n;}

}


class Child extends Parent{
	int b;
    Child(){
①		// super(40);
		b = 20;
    }
	void display(){
    	System.out.printIn(a);
    	System.out.printIn(b);
    }
}


public class Inheritance04{
	public static void main(String[] args){
    	Child ch = new Child();
        ch.display();
    }
}

실행결과
10
20

위의 예제를 그냥 실행하면, 자바 컴파일러는 주석 처리된 ①번 라인에 자동으로 super(); 구문을 삽입할 것입니다.

따라서 변수 a는 10으로 초기화됩니다.

하지만 ①번 라인의 주석 처리를 해제하고 실행하면, 부모 클래스인 Parent클래스는 두 번째 생성자에 의해 초기화 될 것입니다.

따라서 변수 a는40으로 초기화 됩니다.

42) 메소드 오버라이딩

메소드 오버라이딩

앞서 배운 오버로딩이란 서로 다른 시그니처를 갖는 여러 메소드를 하나의 이름으로 정의하는 것 이었습니다.

오버라이딩이란 상속 관계에 있는 부모 클래스에서 이미 정의된 메소드를 자식 클래스에서 같은 시그니쳐를 갖는 메소드로 다시 정의하는 것이라고 할 수 있습니다.

자바에서 자식 클래스는 부모 클래스의 private멤버를 제외한 모든 메소드를 상속 받습니다.

이렇게 상속받은 메소드는 그대로 사용해도 되고, 필요한 동작을 위해 재정의 하여 사용할 수도 있습니다.

즉,메소드 오버라이딩이란 상속받은 부모 클래스의 메소드를 재정의하여 사용하는것을 의미합니다.

오버라이딩의 조건

자바에서 메소드를 오버라이딩하기 위한 조건은 다음과 같습니다.

오버라이딩이란 메소드의 동작만을 재정의하는 것이므로, 메소드의 선언부는 기존 메소드와 완전히 같아야 합니다.

하지만 메소드의 반환 타입은 부모 클래스의 반환 타입으로 타입변환할 수 있는 타입이라면 변경할 수 있습니다.

부모 클래스의 메소드 보다 접근 제어자를 더 좁은 범위로 변경할 수 없습니다.
부모 클래스의 메소드보다 더 큰 범위의 예외를 선언할 수 없습니다.

메소드 오버라이딩

자바에서는 메소드 오버라이딩을 통해 상속받은 부모 클래스의 메소드를 자식 클래스에서 직접 재정의할 수 있습니다.

다음 예제는 부모 클래스인 Parent 클래스의 display() 메소드를 자식 클래스인 Child클래스에서 오버라이딩하는 예제입니다.

class Parent{
	void display(){System.out.printIn("부모 클래스의 display() 메소드 입니다.");}

}

class Child extends Parent{
	void display(){System.out.printIn("자식 클래스의 display() 메소드 입니다.")}

}

public class Inheritance05{
	public static void main(String[] args){
    	Parent pa = new Parent();
        pa.display();
        Child ch = new Child();
        ch.dispaly();
        Parent pc = new Child();
        pc.display(); 			// Child cp = new Parent();
    
    }

}

실행결과
부모 클래스의 display() 메소드입니다.
자식 클래스의 display() 메소드입니다.
자식 클래스의 dispaly() 메소드입니다.

위의 예제에서 세 번째와 같은 인스턴스의 참조가 허용되는 이유는 바로 자바에서의 다향성(polymorphism) 때문입니다.

위와 같은 다향성에 대한 더 자세한 사항은 자바 다향성의 개념 수업에서 확인할 수 있습니다.

오버로딩과 오버라이딩

오버로딩과 오버라이딩은 그 단어의 유사함으로 인해 혼동하기 쉽습니다.

하지만 그 개념은 확실히 다르며, 그 차이점을 아는것이 중요합니다.

간단히 정의하면 오버로딩은 새로운 메소드를 정의하는 것입니다.

하지만 오버라이딩은 상속받은 기존의 메소드를 재정의하는 것입니다.

다음 예제는 부모 클래스인 Parent 클래스의 display()메소드를 자식 클래스인 Child 클래스에서 오버라이딩과 오버로딩을 둘 다 수행하는 예제입니다.

<예제>
class Parent{
	void display(){System.out.printIn("부모 클래스의 display() 메소드입니다.")}  
}

class Child extends Parent {

    // 오버라이딩된 display() 메소드

    void display() { System.out.println("자식 클래스의 display() 메소드입니다."); }

    void display(String str) { System.out.println(str); } // 오버로딩된 display() 메소드

}

 

public class Inheritance06 {

    public static void main(String[] args) {

        Child ch = new Child();

        ch.display();

        ch.display("오버로딩된 display() 메소드입니다.");

    }

}