GOJ : CH 12.2 ~ 12.4

Chapter 12 : 모든 클래스의 부모 클래스는 Object 에요

• 2. Object 클래스에서 제공하는 메서드들의 종류는?

• 3. Object 클래스에서 가장 많이 쓰이는 toString() 메서드

• 4. 객체는 == 만으로 같은지 확인이 안 되므로, equals() 를 사용하죠

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2. Object 클래스에서 제공하는 메서드들의 종류는?

Java 의 모든 클래스들은 java.lang.Object 의 자식들이다.

이처럼 만든 가장 큰 이유는 아주 당연하게도, Object 클래스에 있는 메서드들을 통해서 클래스의 기본적인 행동을 정의할 수 있기 때문이다.

Object 클래스의 메서드는 총 11 개가 존재한다. 이는 크게 "객체 처리를 위한 메서드" 와 "스레드 처리를 위한 메서드" 로 분류할 수 있다.

• 객체 처리를 위한 메서드

Method	설명
protected Object clone()	객체의 복사본을 만들어 리턴한다.
public boolean equals(Object obj)	현재 객체와 매개 변수로 넘겨받은 객체가 같은지 확인한다.
protected void finalize()	현재 객체가 더 이상 쓸모 없어졌을 때, GC (Garbage Collector) 에 의해서 이 메서드가 호출된다. 하지만 여러 문제점 때문에 JDK 9 부터 Deprecated 되었다.
public Class<?> getClass()	현재 객체의 Class 클래스의 객체를 리턴한다.
public int hashCode()	객체에 대한 hash code 값을 리턴한다. 이 때 해쉬 코드는 "16 진수로 제공되는 객체의 메모리 주소" 를 말한다.
public String toString()	객체를 문자열로 표현하는 값을 리턴한다.

• 스레드 처리를 위한 메서드

Method	설명
public void notify()	이 객체의 모니터에 대기하고 있는 단일 스레드를 깨운다.
public void notifyAll()	이 객체의 모니터에 대기하고 있는 모든 스레드를 깨운다.
public void wait()	다른 스레드가 현재 객체에 대한 notify() 메서드나 notifyAll() 메서드를 호출할 때까지, 현재 스레드가 대기하고 있도록 한다.
public void wait(long timeout)	wait() 메서드와 동일한 기능을 제공하며, 매개 변수에 지정한 시간 만큼만 대기한다. 여기서 매개 변수 timeout 은 ms 단위이다.
public void wait(long timeout, int nanos)	wait() 메서드와 동일한 기능을 제공한다. 해당 메서드는 timeout + nanos 시간 만큼 스레드를 대기시킨다. 이 때 timeout 은 ms 단위이고, nanos 는 ns 단위이다.

ms : ($\mathbf{10^{-3}s}$)
ns : ($\mathbf{10^{-9}s}$)

책에서 스레드에 관한 설명은 25 장 에서 이어간다.
또한 객체 처리를 위한 메서드 중, clone(), finalize(), getClass() 는 교재에서 설명하지 않는다. 나중에 따로 공부하거나 하자.

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3. Object 클래스에서 가장 많이 쓰이는 toString() 메서드

toString() 메서드를 설명하기 전, 한가지 명확하게 짚고 넘어가야 할 것이 있다.

"Java 에서 참조 자료형의 더하기 연산은 String 만 가능하다."

이는 단순해 보이지만 좀 더 깊은 내용을 함축하고 있다. C++ 과는 다르게, Java 는 연산자 오버로딩 (Operator Overloading) 이 없다는 점 이다.

Details

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나는 C++ 로 객체지향 언어를 처음 배워서, 모든 객체 지향 언어에는 연산자 오버로딩이 있을 줄 알았다. 그래서 Java 를 시작할 때에도 당연히 있을 줄 알았는데 지금 보니 아니라고 한다.

그럼 왜 Java 에는 연산자 오버로딩이 없는 걸까? 재미있게도 Java 를 최초로 만든 James Arthur Gosling 가 "개인적인 이유" 로 그냥 안넣었다 한다. [1]

아무튼 Java 에서는 연산자 오버로딩이 없으니, 아주 편하게 생각할 수 있게 되었다.

이제 각설하고 toString() 메서드를 알아보자.

toString() 은 객체의 문자열 표현을 반환하는 메서드이다. 일반적으로 어느 객체가 "문자처럼 표현되어야 할 때" toString() 메서드를 Overriding 하여 많이 사용한다. 보통 어느 클래스를 정의할 때, toString() 메서드는 만들어 두는게 권장된다. [2]

이는 사실 (Chapter 7.3 - 배열을 그냥 출력해보면 어떻게 나올까?) 을 공부하며 한번 언급하였다.

Object 의 toString() 메서드는 다음과 같은 문자열을 반환한다.

getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())

즉, "(클래스 이름)@(해쉬 코드)" 라는 것이다.

여담으로 Eclipse 에는 클래스의 toString() 메서드를 자동으로 생성해주는 기능이 있다 한다. 역시 IDE

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4. 객체는 == 만으로 같은지 확인이 안 되므로, equals() 를 사용하죠

equals 메서드는 주어진 객체와 현재 객체와 "동등한지" 판별하는데 사용된다.

여기서 "동등하다" 의 뜻은 "동일시 될 수 있는가" 와 일맥 상통하며, 비교 연산 == 와 사뭇 다른점을 인지해야 한다.

비교 연산자 == 와 equals 메서드의 차이

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이에 대한 예시를 보자.

void print_obj(Object obj)
{
    System.out.println(
        obj.getClass().getName() + 
        "\t" + String.format("0x%8x", obj.hashCode()) + 
        "\t" + String.format("0x%8x", System.identityHashCode(obj))
    );
}

String str_lit1 = "some string";
String str_lit2 = "some string";
String str_ins1 = new String("some string");
String str_ins2 = new String("some string");

System.out.println("class\t\t\thashCode\tidentityHashCode");
print_obj(str_lit1);
print_obj(str_lit2);
print_obj(str_ins1);
print_obj(str_ins2);

class                   hashCode        identityHashCode
java.lang.String        0x532b18bd      0x251a69d7
java.lang.String        0x532b18bd      0x251a69d7
java.lang.String        0x532b18bd      0x5c647e05
java.lang.String        0x532b18bd      0x33909752

위 코드는 각 객체에 대한 hashCode 와 System.identityHashCode 를 나타내고 있다.

대체로 hashCode 는 "주어진 객체가 동일시 될 수 있는지" 를 판별할 때 사용되고, System.identityHashCode 는 "주어진 객체가 같은 메모리 공간에 있는지" 즉, "정말 동일한 객체인지" 판별하는데 사용된다.

(애초에 System.identityHashCode 는 객체의 메모리 주소에 기반한 hashCode 를 생성해 반환한다)

비교연산자 == 를 이용할 경우, 객체의 메모리 공간이 동일한지 판단한다. 때문에 obj1 == obj2 판별식은, identityHashCode(obj1) == identityHashCode(obj2) 와 동일하며, 다음처럼 확인할 수 있다.

System.out.println(str_lit1 == str_lit2);
System.out.println(
    System.identityHashCode(str_lit1) 
    == System.identityHashCode(str_lit1)
);
System.out.println(str_ins1 == str_ins2);
System.out.println(
    System.identityHashCode(str_ins1) 
    == System.identityHashCode(str_ins2)
);

true
true
false
false

str_lit1 과 str_lit2 는 동일한 literal string 을 가르키고 있으므로, 두 객체는 동일한 메모리 공간에 존재한다. 때문에 str_lit1 == str_lit2 는 true 이다.

반면 str_ins1 과 str_ins2 는 new 키워드를 이용해 생성했으므로, 서로 다른 heap 메모리 공간에 존재한다. 따라서 str_ins1 == str_ins2 는 false 이다.

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반면 equals 메서드는 "주어진 객체가 동일시 될 수 있는지" 즉, 두 객체의 내용이 같은지 확인하는데 자주 사용된다.

이는 대체로 각 객체의 hashCode 를 비교함으로서 이뤄진다.

• 이처럼 말할 수 있는 이유는 Oracle Docs 에 다음과 같은 설명이 있기 때문이다. [4]
• "equals 메서드를 Override 할 시, hashCode 메서드 또한 Override 해야 합니다. 이는 "equal" 한 객체는 반드시 같은 hashCode 를 갖는다는 일반 조항을 유지하기 위함입니다."

그래서 엄밀히 말하면 "equals 한 객체는 동일한 hashCode" 를 갖지만, "동일한 hashCode 를 갖는다고 equal 한 객체는 아니다" 라고 말해야한다.

System.out.println(str_ins1.equals(str_ins2));
System.out.println(
    str_ins1.hashCode() == str_ins2.hashCode()
);

true
true

str_ins1 과 str_ins2 는 equal 하다. 따라서 str_ins1 과 str_ins2 는 같은 hashCode 를 가진다.

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Oracle 의 공식 문서에 따르면, "동등한" 객체는 다음과 같은 성질을 가져야 한다. [3]

성질	설명
재귀성 (Reflexive)	null 이 아닌 객체 x 의 x.equals(x) 는 항상 true 이다.
대칭성 (Symmetric)	null 이 아닌 객체 x, y 에 대해, y.equals(x) 가 true 이면 x.equls(y) 또한 true 이다.
타동성 (Transitive)	null 이 아닌 객체 x, y, z 에 대해, x.equlas(y), y.equals(z) 가 모두 true 이면 x.equals(z) 는 반드시 true 이다.
일관성 (Consistent)	null 이 아닌 객체 x, y 에 대해, 객체가 변경되지 않는 한 x.equals(y) 의 결과는 변하지 않는다.
기타	null 이 아닌 x 객체의 x.equals(null) 은 항상 false 이다.

어찌 보면 당연한 이야기이다.

또한 [4] 에 따르면, equals 메서드를 Override 할 시 hashCode 메서드 또한 Override 해야한다. 때문에 다음 예시와 유사하게 클래스의 hashCode 메서드를 Override 하고, equals 메서드를 잘 Override 해야 한다.

import java.util.Objects;

class CustomClass {
    String key_name;
    int key, value;

    @Override
    public boolean equals(Object obj)
    {
        // Reflexive
        if (obj == this)                                        {return true;}

        // x.equals(null) is always false
        if (obj == null || obj.getClass() != this.getClass())   {return false;}

        CustomClass casted = (CustomClass) obj;

        // check whether casted has same instance with this
        return  Objects.equals(casted.key_name, this.key_name) && 
                (casted.key == this.key) && 
                (casted.value == this.value);
    }

    @Override
    public int hashCode()
    {
        // Symmetric & Transitive & Consistent
        return Objects.hash(this.key_name, this.key, this.value);
    }
}

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Reference

• Why doesn't Java offer operator overloading? - StackOverflow

  • [1] : ... I left out operator overloading as a fairly personal choice because I had seen too many people abuse it in C++. ...

• java.lang.Object - Oracle Docs

  • toString
    • [2] : Returns a string representation of the object. In general, the toString method returns a string that "textually represents" this object. The result should be a concise but informative representation that is easy for a person to read. It is recommended that all subclasses override this method.
  • equals
    • [3] : Indicates whether some other object is "equal to" this one. The equals method implements an equivalence relation on non-null object references: ...
    • [4] : Note that it is generally necessary to override the hashCode method whenever this method is overridden, so as to maintain the general contract for the hashCode method, which states that equal objects must have equal hash codes.

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