[Java] 자바 중급(1) - Object 클래스

0.개요

주제 : 김영한님의 자바 중급 1편 총 정리
내용 : Object 클래스에 대해 공부

챕터1. Object 클래스

1) java.lang 패키지 소개

자바가 기본적으로 제공하는 라이브러리 중에 가장 기본이 되는 것이 바로 java.lang 패키지이다. 여기서 lang은 Language의 줄임말이다.

java.lang 패키지의 대표적인 클래스들

• Object : 모든 자바 객체의 부모 클래스
• String : 문자열
• Integer , Long , Double : 래퍼 타입, 기본형 데이터 타입을 객체로 만든 것
• Class : 클래스 메타 정보
• System : 시스템과 관련된 기본 기능들을 제공

import 생략 가능
java.lang 패키지는 모든 자바 애플리케이션에 자동으로 임포트된다. 따라서, 임포트 구문을 사용하지 않아도 된다.

//import java.lang.System; //없어도 된다.
public class LangMain{
	public static void main(String[] args){
    	System.out.println("hello java");
	}
}

2) Object 클래스

자바에서 모든 클래스의 최상위 부모 클래스는 항상 Object 클래스이다.

package lang.object;
//부모가 없으면 묵시적으로 Object 클래스를 상속받는다.
public class Parent {
	public void parentMethod() {
		System.out.println("Parent.parentMethod");
	}
}

앞의 코드는 다음 코드와 같다 : extends Object 추가

package lang.object;
//부모가 없으면 묵시적으로 Object 클래스를 상속받는다.
public class Parent extends Object{
	public void parentMethod() {
		System.out.println("Parent.parentMethod");
	}
}

• 클래스에 상속 받을 부모 클래스가 없으면 묵시적으로 Object 클래스를 상속 받는다.
  • 쉽게 이야기해서 자바가 extends Object 코드를 넣어준다.

부모 클래스를 상속 받은 코드

public class Child extends Parent{
	public void childMethod(){
    	System.out.println("Child.childMehotd");
    }
}

public class ObjectMain {
	public static void main(String[] args) {
		Child child = new Child();
		child.childMethod();
		child.parentMethod();
        // toString()은 Object 클래스의 메서드
		String string = child.toString();
		System.out.println(string);
	}
}

• 예제에서 toString()은 Object 클래스의 메서드이다. 이 메서드는 객체의 정보를 제공한다.

실행 결과
Child.childMethod
Parent.parentMethod
lang.object.Child@X001

1. child.toString() 을 호출한다.
2. 먼저 본인의 타입인 Child 에서 toString() 을 찾는다. 없으므로 부모 타입으로 올라가서 찾는다.
3. 부모 타입인 Parent 에서 찾는다. 없으므로 부모 타입으로 올라가서 찾는다.
4. 부모 타입인 Object 에서 찾는다. Object 에 toString() 이 있으므로 이 메서드를 호출한다.

자바에서 Object 클래스가 최상위 부모 클래스인 이유
모든 클래스가 Object 클래스를 상속 받는 이유는 다음과 같다.
1. 공통 기능 제공

• Object 가 제공하는 기능은 다음과 같다.
  • 객체의 정보를 제공하는 toString()
  • 객체의 같음을 비교하는 equals()
  • 객체의 클래스 정보를 제공하는 getClass()
  • 기타 여러가지 기능

2. 다형성의 기본 구현

• Object는 모든 클래스의 부모 클래스이다. 따라서, 모든 객체를 참조할 수 있다.

2-1) Object 다형성

Object를 활용한 다형성의 한계

• Object 는 모든 객체를 대상으로 다형적 참조를 할 수 있다.
  • 쉽게 이야기해서 Object 는 모든 객체의 부모이므로 모든 객체를 담을 수 있다.

• Object 를 통해 전달 받은 객체를 호출하려면 각 객체에 맞는 다운캐스팅 과정이 필요하다.
  • Object 가 세상의 모든 메서드를 알고 있는 것이 아니다.
  • Object에서 sound()를 찾을 수 없다. 호출하려면 다운 캐스팅을 해주어야 한다.

public class Car {
    public void move(){
        System.out.println("자동차 이름");
    }
}
public class Dog {
    public void sound(){
        System.out.println("멍멍");
    }
}

public class ObjectPolyExample1 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        Car car = new Car();
        action(dog);
        action(dog);
    }
    private static void action(Object obj){
        //obj.sound();
        //obj.move();
        if (obj instanceof  Dog dog){
            dog.sound();
        } else if (obj instanceof  Car car) {
            car.move();
        }
    }
}

Object 는 모든 타입의 부모다.
부모는 자식을 담을 수 있으므로 앞의 코드를 다음과 같이 변경해도 된다.

Object dog = new Dog(); //Dog를 Object로 수정 가능
Object car = new Car(); //Car를 Object로 수정 가능

2-2) Object 배열

Object는 모든 타입의 객체를 담을 수 있다. 따라서, Object[]을 만들면 세상의 모든 객체를 담을 수 있는 배열을 만들 수 있다.

public class ObjectPolyExample2 {
	public static void main(String[] args) {
		Dog dog = new Dog();
		Car car = new Car();
		Object object = new Object(); //Object 인스턴스도 만들 수 있다.
		Object[] objects = {dog, car, object};
        size(objects);
        }      
    private static void size(Object[] obejcts){
        System.out.printlne("전달된 객체의 수는:" + objects.length);
    }
}

Object가 없다면?
만약 Object 와 같은 개념이 없다면 어떻게 될까?

• void action(Object obj) 과 같이 모든 객체를 받을 수 있는 메서드를 만들 수 없다.
• Object[] objects 처럼 모든 객체를 저장할 수 있는 배열을 만들 수 없다.

3) toString()

Object.toString() 메서드는 객체의 정보를 문자열 형태로 제공한다.

println()과 toString()
그런데, toString() 의 결과를 출력한 코드와 object 를 println() 에 직접 출력한 코드의 결과가 완전히 같다.

public class ToStringMain1 {
	public static void main(String[] args) {
		Object object = new Object();
		String string = object.toString();
		//toString() 반환값 출력
		System.out.println(string);
		//object 직접 출력
		System.out.println(object);
	}
}

System.out.println() 메서드는 사실 내부에서 toString() 을 호출한다.
Object 타입(자식 포함)이 println() 에 인수로 전달되면 내부에서 obj.toString() 메서드를 호출해서 결과를 출력한다.

public void println(Object x) {
	String s = String.valueOf(x);
}

따라서 println() 을 사용할 때, toString() 을 직접 호출할 필요 없이 객체를 바로 전달하면 객체의 정보를 출력할 수 있다

3-1) toSting() 오버라이딩

Object.toString() 메서드가 클래스 정보와 참조값을 제공하지만 이 정보만으로는 객체의 상태를 적절히 나타내지 못한다. 그래서 보통 toString() 을 재정의(오버라이딩)해서 보다 유용한 정보를 제공하는 것이 일반적이다.

public class Car {
    private String carName;
    public Car(String carName) {
        this.carName = carName;
    }
}
public class Dog {
    private String dogName;
    private int age;
    public Dog(String dogName, int age){
        this.dogName = dogName;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "dogName='" + dogName + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

• Dog 는 toString() 을 재정의했다.
• toString() 메서드는 IDE의 도움을 받아서 작성하는 것이 매우 편리하다. generator 단축키: ⌘N (macOS) / Alt+Insert (Windows/Linux)

4) Object와 OCP

OCP 원칙

Open:

• 새로운 클래스를 추가하고, toString() 을 오버라이딩해서 기능을 확장할 수 있다.

Closed:

• 새로운 클래스를 추가해도 Object 와 toString() 을 사용하는 클라이언트 코드인ObjectPrinter 는 변경하지 않아도 된다.
• 다형적 참조, 메서드 오버라이딩, 그리고 클라이언트 코드가 구체적인 Car , Dog 에 의존하는 것이 아니라 추상적인Object 에 의존하면서 OCP 원칙을 지킬 수 있었다.
• 덕분에 새로운 클래스를 추가하고 toString() 메서드를 새롭게 오버라이딩해서 기능을 확장할 수 있다.
• 그리고 이러한 변화에도 불구하고 클라이언트 코드인 ObjectPrinter 는 변경할 필요가 없다.

자바 언어는 객체지향 언어답게 언어 스스로도 객체지향의 특징을 매우 잘 활용한다.
toString( ) 메서드와 같이, 자바 언어가 기본으로 제공하는 다양한 메서드들은 개발자가 필요에 따라 오버라이딩해서 사용할 수 있도록 설계되어 있다.

5-1) equals() 동일성과 동등성

Object 는 동등성 비교를 위한 equals() 메서드를 제공한다.

자바는 두 객체가 같다라는 표현을 2가지로 분리해서 제공한다.

• 동일성(Identity): == 연산자를 사용해서 두 객체의 참조가 동일한 객체를 가리키고 있는지 확인 (완전 같음)
• 동등성(Equality): equals() 메서드를 사용하여 두 객체가 논리적으로 동등한지 확인

단어 정리
"동일"은 완전히 같음을 의미한다. 반면 "동등"은 같은 가치나 수준을 의미하지만 그 형태나 외관 등이 완전히 같지는 않을 수 있다.

쉽게 이야기해서 동일성은 물리적으로 같은 메모리에 있는 객체 인스턴스인지 참조값을 확인하는 것이고, 동등성은 논리적으로 같은지 확인하는 것이다.

예를 들어 같은 회원 번호를 가진 회원 객체가 2개 있다고 가정해보자

User a = new User("id-100") //참조 x001
User b = new User("id-100") //참조 x002

이 경우 물리적으로 다른 메모리에 있는 다른 객체이지만, 회원 번호를 기준으로 생각해보면 논리적으로 같은 회원으로 볼 수 있다. 따라서, 동일성은 다르지만 동등성은 같다.

예제를 통해서 동일성과 동등성을 비교해보자.

UserV1 예제

public class UserV1 {
	private String id;   
    public UserV1(String id){
    	this.id = id;
    }
}
public class EqualsMainV1 {
	public static void main(String[] args){
    	UserV1 user1 = new UserV1("id-100");
        UserV1 user2= new UserV1("id-100");
        System.out.println("identity = " + (user1 == user2));
        System.out.println("equality = " + user1.equals(user2));
    }
}

실행 결과
identity = false
equality = false

eqaulity(동등성)은 논리적으로 같으면(값이 같으면) 같다고 했는데 왜 false가 나오지????

-> Object가 기본으로 제공하는 equals()는 ==으로 동일성 비교를 제공한다.

동등성 비교 Object.equals() 메서드

public boolean equals(Object obj){
	return (this == obj);
}

equals 실행 순서 예시

user1.equals(user2)
return (user1 == user2) //Object.equals 메서드 안
return (x001 == x002) //Object.equals 메서드 안
return false
false

따라서 동등성 비교를 사용하고 싶으면 equals() 메서드를 오버라이딩해야 한다. 그렇지 않으면 Object는 동일성 비교를 기본으로 제공한다.

5-2) equals() 구현(항상 이걸로 구현해야!!)

UserV2 예제

UserV2는 id(고객번호)가 같으면 논리적으로 같은 객체로 정의하겠다.

public class UserV2 {
	private String id;
    public UserV2(String id){
    	this.id = id;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj){
    	USerV2 user = (UserV2) obj;
        return id.equals(user.id);
    }
}

• Object 의 equals() 메서드를 재정의했다.
• UserV2 의 동등성은 id (고객번호)로 비교한다.
• equals() 는 Object 타입을 매개변수로 사용한다. 따라서 객체의 특정 값을 사용하려면 다운캐스팅이 필요하다.
• 여기서는 현재 인스턴스( this )에 있는 id 문자열과 비교 대상으로 넘어온 객체의 id 문자열을 비교한다.
• UserV2 에 있는 id 는 String 이다. 문자열 비교는 == 이 아니라 equals() 를 사용해야 한다.

5-2-1) 정확한 equals() 구현

• 앞서 UserV2에서 구현한 equals()는 이해를 돕기 위해 매우 간단히 만든 버전이고, 실제로 정확하게 동작하려면 다음과 같이 구현해야 한다. 정확한 equals() 메서드를 구현하는 것은 생각보다 쉽지 않다.
• IntelliJ를 포함한 대부분의 IDE는 정확한 equals() 코드를 자동으로 만들어준다.

문제1 : toString(), equals() 구현하기

팁: 멤버변수만 선언하면 생성자, toString, equals 다 alt+insert가 처리해준다.

문제 설명

• 다음 코드와 실행 결과를 참고해서 Rectangle 클래스를 만들어라
• Rectangle 클래스에 IDE의 기능을 사용해서 toString() , equals() 메서드를 실행 결과에 맞도록 재정의해라.
  rect1 과 rect2 는 넓이( width )와 높이( height )를 가진다. 넓이와 높이가 모두 같다면 동등성 비교에 성공해야 한다