코드스테이츠 백엔드 16일차 | 객체지향 프로그래밍 기초 ~ 심화 총 정리

hyoreal·2022년 7월 13일

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오늘을 마지막으로 객체지향프로그래밍의 수업이 끝난다. 워낙 어렵고 이후에 스프링 등을 배울때 자주 쓰이는 부분이라 하시니 총 정리를 하면서 스스로 개념정리를 해야할것같아 오늘 풀로 주어진 블로김 및 심화실습시간을 이용하려고한다.
뿐만 아니라 심화실습을 하며 어려웠던 부분도 정리할것이다!
이러다 보니 아무래도 내용이 많이 길어지겠지만 뿌셔보자!!

객체지향 프로그래밍(OOP, Object Oriented Programming)

ㅋ - **객체(Object)** 에 기반한 프로그래밍 패러다임. - 객체 : 모든 실재하는 것.(ex. 사람, 동물, 무생물, 논리, 사상 등) - **객체지향 프로그래밍** : 프로그래밍에서 필요한 데이터들을 모아 추상화시켜 _속성_ 을 가진 객체를 만든 후 객체들의 유연한 상호작용으로 _기능_ 을 구성하는 프로그램.

객체지향 프로그래밍 생긴 이유?
- 실제 세계의 속성과 기능을 분석하여 객체와의 상호작용을 프로그래밍에서 구현하기 위함.
객체지향 프로그래밍은 절차지향적 프로그래밍이다.
객체지향 프로그래밍 장점?
- 기존 코드를 통해 새로운 코드 작성 가능.
- 코드마다의 관계를 통해서 쉽게 코드 변경 가능.
- 유지보수 유용.
객체지향프로그래밍 참고자료

클래스와 객체

클래스(Class) : 객체지향프로그래밍에서의 클래스는 객체의 설계도 혹은 설계도의 틀 과 같다.
- 클래스 정의에 기반하여 객체를 생성하기 때문.
- 객체는 클래스에 정의되고 설계된 내용 그대로 생성.
- 붕어빵과 붕어빵기계와도 자주 비교한다.

위 그림과 같이 틀(설계도)는 class라고 할 수 있으며, object는 class를 통해 생성해 내는 것이다.
주의❗ 클래스는 객체 그 자체가 아님. 오직 객체를 만들어주는 틀.

위 그림을 보면 클래스인 자동차설계도를 통해 객체인 자동차들이 생성됐다.
클래스를 통해 생성된 객체를 클래스의 인스턴스라고 한다.
클래스를 통해 객체를 생성하는 과정을 인스턴스화라고 한다.
혼돈주의❗ 객체와 인스턴스의 차이?
- 객체와 인스턴스는 거의 같은 의미이지만 굳이 구분한다면 객체 안에 인스턴스가 포함된다고 보면 된다.
- 객체는 모든 인스턴스를 포괄하고, 인스턴스는 해당 객체가 어떤 클래스로부터 만들어진것인지 강조한다.
  - 위에 차 그림을 보면 각각의 Audi, Nissan, Volvo는 객체라고 할 수 있고, 더 구체적으로 설명하면 Car클래스로부터 만들어진 Audi, Car클래스로부터 만들어진 Nissan, Car클래스로부터 만들어진 Volvo 라는 의미로 Car클래스의 인스턴스라고 할 수 있다.
클래스 정의가 중요한 이유?
- 눈사람을 하나하나씩 만든다면 굉장히 힘들고 오래걸리지만 잘 만들어진 틀을 이용하면 쉽고 빠르게 무한대로 만들어 낼 수 있다.
- 클래스도 이와 마찬가지. 클래스를 정의할때 잘 정의하면 객체를 생성할 때 마다 클래스로부터 객체를 생성해서 사용하면 된다.
위의 Car 그림을 코드로 나타내면 이와 같다.

- 클래스는 4개의 요소로 구성되어있는데 각각 필드(Field), 메서드(Method), 생성자(Constructor), 이너클래스(Inner class)라고 한다.

생성자를 제외한 나머지 3개의 요소는 멤버라고 한다.
- 클래스의 멤버는 new키워드를 통해 접근할 수 있다.
위 코드에서 속성부분은 변수(Variable), 기능은 메서드(Method)라고 한다.

필드

객체의 속성(state)를 정의한다.
필드에는 각각 클래스 변수, 인스턴스 변수, 지역 변수가 존재한다.
변수마다 선언된 영역에 따라 이름이 바뀌고, static유무에 따라 바뀐다.

class Example { // 클래스 영역
  int instanceVariable; // 인스턴스 변수
  static int classVariable; // 클래스 변수
  
  void method() { //메서드 영역
    int localVariable = 0; // 지역변수. 메서드{} 안에서만 유효.
  }
}

위 예시 코드와 같이 클래스 영역에서 선언될때 static 유무에 따라 인스턴스 변수와 클래스 변수가 나뉘고, 메서드 영역에서 선언된 변수만이 지역변수이다.

클래스는 클래스 영역에 저장.
참조변수는 스택 메모리 영역에 저장.
- 참조변수는 객체의 실제값이 아닌 주소값 저장.
new 생성자는 힙 메모리 영역에 저장.
- 객체 내부에 필드, 이너클래스 존재.
- 객체에서 메서드를 호출하게 되면 클래스영역에 있던 메소드 출력.

지역변수는 스택 메모리 영역 에 저장된다.
필드는 힙 메모리 영역 에 저장된다.

메서드 (Method)

객체의 기능(behavior)을 정의한다.
특정 작업을 수행하는 실행문들의 집합이다.
메서드 시그니처(signature)와 메서드 바디(body)로 구분된다.

public static int add(int x, int y) { // 메서드 시그니처
  int result = x + y; // 메서드 바디
  return result;
}

메서드 반환 타입이 void가 아닐땐 반드시 메서드 바디 안에 return 필요.

메서드 오버로딩 (Method Overloading)

메서드 오버로딩 : 하나의 클래스 안에 중복되는 이름의 메서드들을 정의하는것.
메서드 오버로딩 조건
- 메서드 명이 같을것.
- 매개변수의 개수나 타입이 달라야할것.
필드와 메서드 참고자료

생성자(Constructor)

인스턴스 생성 시 호출되는 인스턴스 변수 초기화 메서드
- 이름이 생성자라고 해서 인스턴스를 생성하는게 아님
new가 인스턴스 생성을 하며 참조변수에 주소값을 저장하고, 생성자는 new로 생성된 인스턴스 변수를 초기화한다.
오버로딩 가능.
생성자와 메서드의 차이
- 생성자는 반드시 클래스와 이름이 같아야함.
- 생성자는 리턴타입이 없음.
this() : 자신이 속한 클래스에서 다른 생성자 호출
- this()는 반드시 생성자 내부에서 사용.
- this()는 생성자의 첫 줄에 위치해야함.
this : 인스턴수 변수와 매개변수 구분. this.가 붙은 변수는 인스턴스 자신의 변수를 가리킴.

생성자 참고 자료

이너클래스(Inner class)

이너클래스는 내부클래스와 같은 말.
이너클래스 : 클래스 내에 선언된 클래스.
내부 클래스를 통해 외부 클래스의 멤버에 쉽게 접근 가능.
캡슐화 달성에 유용.
내부클래스는 3가지가 있음.
- 인스턴스 내부 클래스, 정적 내부 클래스, 지역 내부 클래스
인스턴스 내부 클래스
- 선언위치 : 외부클래스의 멤버변수 선언 위치에 선언.(멤버 내부클래스)
- 사용가능변수 : 외부 인스턴스 변수, 외부 전역변수
정적 내부 클래스
- 선언위치 : 외부클래스의 멤버변수 선언 위치에 선언.(멤버 내부클래스)
- 사용가능변수 : 외부 전역 변수
지역 내부 클래스
- 선언위치 : 외부 클래스의 메서드나 초기화 블럭 안에서 선언.
- 사용가능변수 : 외부 인스턴스 변수, 외부 전역 변수
익명 내부 클래스
- 선언위치 : 클래스의 선언과 객체의 생성을 동시에 하는 일회용 익명 클래스.
- 사용가능변수 : 외부 인스턴스 변수, 외부 전역 변수

TRPG 프로그래밍

TRPG 프로그래밍을 하는데 다른건 괜찮았지만 class 와 다른 class를 연결하는게 어려웠다.

LoL_char 클래스를 이용하여 LoL_Program 클래스에서 새로운 인스턴스를 생성하는게 이론상으로는 이해했지만 실제로 사용하려니 복잡하게 느껴졌었다.
LoL_char 클래스는 유닛의 정보들이 담겨있는 class이고, LoL_Program 클래스는 게임실행을 하는 class인데 처음 배우는 내용들이다보니 여러 정보들이 머릿속에서 섞여 자꾸 이상한 방법으로 하려 했다.
한참을 고민하다보니 LoL_char class로 새로운 객체를 만들어 사용하면 되겠다는 생각이 들었고 그제서야 new메서드를 사용하여 새로운 인스턴스를 만들었다.
아직 실무까지는 한참 모자란것같지만 이제 2주정도 지났으니 남은 시간은 많다.
그 시간동안 더 빨리 성장하고싶다.

객체지향 프로그래밍의 4가지 기둥

객체지향프로그래밍 설계를 지탱하는 핵심 4가지가 있다.
각각 캡슐화, 상속성, 추상화, 다형성으로 이뤄져있다.
- 쉽게 외우는 팁?
  - 캡! 상추다! 로 외우면 정말 잊을수가 없다.🤣

상속

상속 : 자바에서의 상속은 기존 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 작성하는 자바의 문법요소이다.
상위(부모)클래스 - 하위(자식)클래스 로 이뤄진다.
하위클래스는 상위클래스의 모든 멤버를 상속받는다.(확장되는게 더 잘맞다고 본다.)
extends 키워드를 통해 상속할수있다.
다른 언어에서는 다중상속이 가능하지만, 자바에서는 단일 상속만이 가능하다.
상속의 장점
- 코드의 중복을 없애준다.
- 더 적은 코드로 많은 기능을 작성할수있다.
- 다형적 표현이 가능하다.

포함관계

포함(composite) : 클래스의 멤버로 다른 클래스 타입의 참조변수 선언.
상속과 포함관계 헷갈릴 가능성多
- 상속 : 클래스간의 관계가 "~는 ~이다(IS-A)"관계
- 포함관계 : 클래스간의 관계가 "~는 ~를 가지고 있다(HAS-A)" 관계

메서드 오버라이딩(Method Overriding)

메서드오버라이딩 : 상위클래스로부터 상속받은 메서드와 동일한 이름의 메서드를 재정의하는것

❗❗메서드 오버로딩과 메서드 오버라이딩의 차이❗❗

메서드 오버로딩은 같은 이름의 메서드를 새로 만드는것.

public class OverloadingTest{
  public static void main(String[] args) {
    OverloadingMethods olMethods = new OverloadingMethods();

      olMethods.print();
      olMethods.print(1);
      olMethods.print(2,3);
      olMethods.print(4.0);
  }
}
class OverloadingMethods {
  public void print() {
      System.out.println("난 오버로딩");
      System.out.println("-".repeat(15));
  }
  public void print(int a) {
      System.out.println("이 몸이 오버로딩이시다!");
      System.out.println(a);
      System.out.println("-".repeat(15));
  }
  public void print(int b, int c) {
      System.out.println("꿇어라. 이것이 오버로딩이다.");
      System.out.println(b +","+ c);
      System.out.println("-".repeat(15));
  }
  public void print(double d) {
      System.out.println("오버로딩은 이렇답니당");
      System.out.println(d);
      System.out.println("-".repeat(15));
  }
}

출력결과
난 오버로딩
---------------
이 몸이 오버로딩이시다!
1
---------------
꿇어라. 이것이 오버로딩이다.
2,3
---------------
오버로딩은 이렇답니당
4.0
---------------

메서드 오버라이딩은 상위클래스의 기존 메소드를 하위클래스에서 재정의 하는것.

public class OverridingTest {
     int age;
     String name;
     Address address;

   public OverridingTest(int age, String name, Address address){
       this.age = age;
       this.name = name;
       this.address = address;
   }
   void showInfo() {
       System.out.println("저는 " + name + "이고 나이는 " + age + "살 입니다.");
       System.out.println("나라는 " + address.country + "이고, 지역은 " + address.city + "입니다.");
   }
   public static void main(String[] args){
       Address address1 = new Address("한국", "서울");
       Address address2 = new Address("미국", "워싱턴 D.C");

       OverridingTest dotdot = new OverridingTest(20 , "김땡땡", address1);
       OverridingTest nana = new OverridingTest(30, "박나나", address2);
       
       dotdot.showInfo();
       System.out.println("-".repeat(15));
       nana.showInfo();
   }
}
   class Address {
     String city, country;

   public Address(String country, String city) {
       this.city = city;
       this.country = country;
   }
}
출력결과
저는 김땡땡이고 나이는 20살 입니다.
나라는 한국이고, 지역은 서울입니다.
---------------
저는 박나나이고 나이는 30살 입니다.
나라는 미국이고, 지역은 워싱턴 D.C입니다.

메서드 오버라이딩 조건
- 메서드의 선언부(메서드명, 매개변수, 반환타입)이 상위클래스와 완전히 같아야함
- 접근제어자의 범위가 상위클래스의 메서드보다 같거나 넓어야함
- 예외는 상위 클래스의 메서드보다 많이 선언할 수 없음.
super : 상위 클래스의 객체
super() : 상위 클래스의 생성자 호출

Object 클래스

Object클래스는 자바 클래스의 상속계층도 최상위에 위치한 상위 클래스.
자바의 모든 클래스는 Object클래스로부터 확장됨.

상속 참고자료1

상속 참고자료2

상속 참고자료3

캡슐화

캡슐화
- 외부로부터 클래스에 정의된 속성과 기능을 보호(데이터 보호)
- 외부에는 필요한 부분만 노출(데이터 은닉)
캡슐화를 하기위해 필요한 접근제어자, getter/setter메서드.

Getter/Setter

setter : 메서드에 접근하여 조건에 맞을 경우 데이터 값을 변경 가능하게 해준다.
getter : setter로 설정한 변수값을 읽어오는데 사용한다.

캡슐화 참고자료

캡슐화 참고자료2

다형성

다형성 : 하나의 객체가 여러가지 형태를 가질 수 있는 성질
자바에서의 다형성 : 상위클래스 타입의 참조변수를 통해서 하위클래스의 객체를 참조할 수 있도록 허용한 것.
- 상위클래스의 타입으로 하위클래스타입의 객체를 참조하는 것은 가능하지만 반대는 성립하지 않음.
오버로딩과 오버라이딩도 다형성의 한 예시

참조변수의 타입 변환

참조변수의 타입 변환 : 사용할 수 있는 멤버의 개수를 조절하는 것.
타입변환 조건
- 서로 상속관계에 있는 상위클래스 - 하위클래스 사이에서만 타입변환이 가능.
- 하위클래스타입에서 상위클래스 타입으로의 타입변환(업캐스팅)은 형변환 연산자를 생략 가능.
- 상위클래스타입에서 하위클래스 타입으로의 타입변환(다운캐스팅)은 형변환 연산자 필요.