5주차 : 클래스

Joo·2023년 4월 14일

백기선 자바 스터디

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1. 객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented-Programming)

객체들 간의 상호작용을 통해 프로그래밍하는 방식

1.1 객체 지향 프로그래밍 특징

(1) 캡슐화 (Encapsulation)

객체의 내부 상태와 행동 하나의 클래스로 묶고 외부로부터 숨기는 과정

캡슐화의 목적은 정보 은닉
- 자바에서 접근 제어자를 통해 외부로부터 클래스, 메소드 등을 숨길 수 있음
- 객체의 내부 구현을 숨김으로써 객체 간의 결합도를 낮추고, 독립성을 높일 수 있음
  → 모듈화 & 재사용성 향상
- 객체의 인터페이스를 단순화하고 명확하게 할 수 있음
  - 사용자에게 필요한 메소드만 제공하고, 내부에서 사용되는 메소드는 숨길 수 있음
    → 사용자가 쉽게 객체를 이해하고 사용할 수 있음

(2) 상속 (Inheritance)

공통된 속성과 메소드를 재사용하는 방법

상속을 통해 중복된 코드를 줄여 단순화 시킬 수 있음
클래스의 계층 구조를 만들 수 있음

(3) 다형성 (Polymorphism)

하나의 단어가 다른 여러 의미를 갖는 것

객체

같은 타입의 객체지만 서로 다른 클래스의 객체가 저장될 수 있음

class Animal {
  public void makeSound() {
    System.out.println("Animal sound");
  }
}

class Dog extends Animal {
  @Override
  public void makeSound() {
    System.out.println("Woof");
  }
}

class Cat extends Animal {
  @Override
  public void makeSound() {
    System.out.println("Meow");
  }
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Animal animal1 = new Dog();
    Animal animal2 = new Cat();
  }
}

메소드
- 오버로딩
  - 같은 이름의 메소드지만 매개변수에 따라 다른 동작을 수행함
  - 컴파일 시 결정되는 정적인 다형성
- 오버라이딩
  - 같은 이름의 메소드를 자식 클래스에서 재정의함
  - 런타임 시 결정되는 동적인 다형성

(4) 추상화 (Abstraction)

구체적인 것을 덜 구체적인 것으로 만드는 것

일반화
- 여러 객체로부터 공통 속성, 기능을 추출하는 것
  ex) BBQ 황금올리브 → 후라이드 치킨 → 치킨 → 음식 → 물체
- 클래스 자체를 정의하는 행위
- 여러 개의 클래스에서 공통된 것을 뽑아 인터페이스 또는 부모 클래스를 정의하는 행위
장점
- 공통된 부분을 재사용하여 코드를 줄이고 빠르게 개발할 수 있음
- 유연한 구조를 가질 수 있음
  - 추상적인 부분(인터페이스, 부모 클래스)은 그대로 유지하고 구체적인 부분(구현체, 자식 클래스)만 변경할 수 있음

1.2 객체 지향 설계 5원칙 - SOLID

유지 관리 및 확장이 가능한 프로그램을 만들기 위한 원칙

(1) `SRP` (Single Responsibility Principle)

하나의 클래스는 하나의 책임만 있어야 한다는 원칙

클래스 간의 종속성을 낮추기 위한 원칙
- 사이드 이펙트를 줄여 변경과 유지보수하기 쉬운 코드를 만들 수 있음

(2) `OCP` (Open/Closed Principle)

클래스가 확장에는 열려 있고, 수정에는 닫혀있어야 한다는 원칙

클래스를 확장하거나 인터페이스 구현체를 추가하는 등의 확장에는 열려있어야 함
확장했을 때 기존 클라이언트의 코드가 수정되면 안됨 → 다형성

(3) `LSP` (Liskov Substitution Principle)

하위 클래스의 객체가 상위 클래스 객체를 대체할 수 있어야 한다는 원칙

서브 타입은 기반 타입으로 언제든지 교체될 수 있어야 함
- 특정 자식 타입은 언제든지 다른 자식 타입으로 교체될 수 있어야 함
- 특정 구현체는 언제든지 다른 구현체로 교체될 수 있어야 함
  → 다형성을 통한 확장을 올바르게 하려면 하위 타입(구현체)을 교체해도 이상이 없어야 함
  → 이를 위해 하위 타입은 인터페이스를 제대로 구현해야 함
인터페이스 구현체를 믿고 사용하려면 구현체(하위 클래스)는 인터페이스 규약을 다 지켜야 함
ex) 자동차 인터페이스
- 엑셀을 밟았는데 뒤로감 → LSP 위반

(4) `ISP` (Interface Segregation Principle)

클라이언트가 사용하지 않는 메소드에 의존하도록 강요되면 안된다는 원칙

인터페이스가 너무 큰 경우 클라이언트가 사용하지 않는 메소드임에도 포함되어 있을 수 있음
큰 인터페이스를 분리하여 필요한 메소드에만 의존하도록 해야함

(5) `DIP` (Dependency Inversion Principle)

클라이언트가 특정 구현체가 아닌 추상화(인터페이스)에 의존해야 한다는 원칙

특정 구현체에 의존할 경우 구현체가 변경되면 클라이언트의 코드도 변경되어야 함
인터페이스에 의존할 경우 (구현체를 주입받으면) 클라이언트의 코드를 변경하지 않아도 됨 → 다형성

2. 클래스

2.1 클래스 구조

필드
1. 인스턴스 변수
  
  메소드 밖, 클래스 안에 정의된 변수
  - 스코프 : static 메소드를 제외한 나머지 클래스 내부
  - 라이프타임 : 객체가 생성되고부터 GC에 의해 소멸될 때 까지
2. 클래스 변수
  
  인스턴스 변수에 static이 붙은 변수
  - 스코프 : 클래스 내부
  - 라이프타임 : 클래스가 로드된 후 부터 프로그램이 종료될 때 까지
3. 매개 변수
  
  메소드에 넘겨주는 변수
  - 스코프 : 호출한 메소드 내부
  - 라이프 타임 : 메소드가 호출될 때 부터 메소드가 끝날 때 까지
4. 지역 변수
  
  중괄호 내에 선언된 변수
  - 스코프 : 선언된 중괄호 내부
  - 라이프 타임 : 중괄호가 닫힐 때 까지
  - 기본 자료형을 지역 변수로 사용할 경우 반드시 초기화를 해줘야 함
메소드
1. 클래스 메소드
  - static 메소드
  - 보통 클래스 이름.메소드 방식으로 사용
    - 인스턴스.메소드로 사용할 수도 있으나 이렇게 사용하면 클래스에 종속된 메소드를 인스턴스가 사용하는 꼴이기 때문에 경고 문장이 뜸
2. 인스턴스 메소드
  - static이 없는 메소드
  - 인스턴스를 생성하고 인스턴스를 통해 접근해야 함
생성자

2.2 modifier

접근 제어자
- 종류 4가지
  1. public
    - 누구나 접근 가능
  2. protected
    - 같은 패키지or 상속받은 경우 접근 가능
  3. package-private (default)
    - 같은 패키지 내 접근 가능
  4. private
    - 해당 클래스 내 접근 가능
- 클래스, 메소드, 인스턴스 변수, 클래스 변수 선언 시 사용
- 하나의 자바(.java) 파일에는 최대 하나의 public class만 존재할 수 있고 그 이름이 같아야 함.
  - 존재하지 않을 수 도 있음

그 외

static
final
abstract

transient = 일시적인, 잠깐 머무르는

transient 변수 또는 메소드가 포함된 객체를 직렬화 할 때 해당 내용을 무시함
- 직렬화 (Serialization) & 역직렬화 (Deserialization)

class Person implements Serializable {
    private String name;
    private transient int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person("John", 30);
        
        // Serialize the object
        FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("person.ser");
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);
        out.writeObject(p);
        out.close();
        fileOut.close();
        
        // Deserialize the object
        FileInputStream fileIn = new FileInputStream("person.ser");
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
        Person p2 = (Person) in.readObject();
        in.close();
        fileIn.close();

        // Output the deserialized object
        System.out.println("Name: " + p2.getName());
        System.out.println("Age: " + p2.getAge());
    }
}

Name: John
Age: 0

transient 변수 age는 직렬화 과정에서 제외되므로 역직렬화로 객체를 얻었을 때 값이 기본값으로 초기화되어 있음

synchronized
- 하나의 쓰레드만 접근 가능하게 하는 키워드
  - 원자성을 보장
- Thread Safe를 위해 사용
  - Thread Safe
    - 여러 쓰레드가 동시에 공유된 자원을 사용해도 안전한 것을 의미함
    - 자원에 대한 접근이 동기화되어 있어 일관성과 정확성이 유지됨
volatile
- 자바 변수를 CPU 캐시가 아니라 메인 메모리로부터 직접 읽거나 쓰기 위해 사용하는 키워드
- 멀티 쓰레드 환경에서 가시성 문제를 해결하기 위해 사용
  - 가시성 문제
    - 한 쓰레드가 변수의 값을 변경했을 때 다른 쓰레드가 변경된 값을 보지 못하는 현상
- 가시성은 보장하지만 원자성은 보장하지 못함

2.3 필드 초기화

변수 선언과 동시에 초기화
생성자를 통한 초기화
static 블록을 통한 초기화
- 클래스 변수를 초기화하는데 사용
- private static 메소드를 사용해도 됨
인스턴스 블록을 통한 초기화
- 어떤 생성자를 호출하던 공통으로 초기화시키고 싶은 작업이 있을 시 사용

static 블록, 인스턴스 블록을 사용하는 이유
- 오버로딩된 생성자가 여러 개 있는 경우
  - 모든 생성자에서 공통으로 처리해야하는 작업이 있으면 코드를 줄일 수 있고 유지보수 하기가 쉬워짐

2.4 Nested Class

클래스 안에 클래스가 들어가 있는 것

별도로 컴파일 할 필요 없이 감싸고 있는 클래스가 컴파일 될 때 자동으로 컴파일됨
- 내부 클래스가 1개라면 컴파일 시 2개의 .class 파일 생성됨

(1) 종류

Static nested class
Inner class
1. (local) Inner class - 내부 클래스
  - Local Class - 특정 메소드 내부에 선언
2. Anonymous inner class - 익명 클래스

(2) 사용 목적

한 곳에서만 사용되는 클래스를 묶어서 처리하기 위해 (static nested class)
캡슐화하기 위해 (inner class)
- A 클래스의 private 변수를 B 클래스가 접근하고 싶은 경우 → B를 inner class로 생성
가독성과 유지보수성을 높이기 위해

(3) Static nested class

외부 클래스와 느슨하게 관련있거나 외부 인스턴스와 독립적으로 사용할 경우 사용
- 외부 클래스의 static 변수만 접근 가능함
내부 클래스가 외부 클래스의 인스턴스에 종속되지 않고 독립적으로 사용할 수 있음
- 메모리 누수를 방지할 수 있음
  - 외부 클래스에 대한 참조를 가지고 있지 않음
  - 외부 클래스가 GC의 수거 대상이 되어도 내부 클래스는 전혀 영향을 받지 않음

객체 생성

외부클래스.static내부클래스

OuterOfStatic.StaticNested staticObject = new OuterOfStatic.StaticNested();

(4) 내부 클래스

내부 클래스와 외부 클래스가 밀접한 관련이 있거나 외부 인스턴스와 영향을 주고받는 경우 사용
내부 클래스가 외부 클래스를 참조함
- 외부 클래스 인스턴스가 더 이상 사용되지 않아도 내부 클래스 인스턴스가 살아있으면 GC의 수거 대상이 되지 않음
- 외부 클래스의 멤버 변수, 생성자 등을 참조하기 때문에 메모리 사용량도 많고 성능이 나쁨

객체 생성

OuterOfInner outer = new OuterOfInner();      // 외부 클래스 객체 먼저 생성
OuterOfInner.Inner inner = outer.new Inner(); // 외부 클래스 객체를 사용해 생성자 호출

(5) 익명 클래스

매개변수로 인터페이스를 받는 경우 인터페이스를 구현한 클래스를 따로 만들지 않고 익명의 클래스 객체를 만들어 메소드를 구현하는 것

interface A {
    void methodA();
}

public class Main {

    static void methodB(A a) {  // 매개변수로 인터페이스를 받는 메소드
        a.methodA();            // 인터페이스의 메소드를 사용
    }

    public static void main(String[] args) {
        methodB(new A() {       // 매개변수로 인터페이스를 구현한 익명클래스를 받음
            @Override
            public void methodA() {
                System.out.println("hi");
            }
        });                     // ; 붙여줘야 함
    }
}

public static void main(String[] args) {
    OneMethodInterface implObject = new ImplClass();

    OneMethodInterface implObject2 = new ImplClass2();

    OneMethodInterface implObject3 = new OneMethodInterface() {
        @Override
        public void hi() {
            System.out.println("hihihi");
        }
    };

    OneMethodInterface implObject4 = () -> System.out.println("hihihihi");

    implObject.hi();   // hi
    implObject2.hi();  // hihi
    implObject3.hi();  // hihihi
    implObject4.hi();  // hihihihi
	
}

클래스의 이름도 객체의 이름도 없기 때문에 외부에서 클래스나 메소드를 참조할 수 없음
인터페이스를 구현한 클래스를 만들어서 매개변수로 받는 것 보다 메모리 사용도 줄이고 시간도 줄일 수 있기 때문에 사용

(6) Nested class 특징

참조 가능한 변수가 다름

Static nested class
- 외부 클래스의 static 변수만 접근 가능
Inner class & Anonymous class
- 모든 변수 접근 가능
외부 클래스
- Nested class의 모든 변수에 접근 가능

2.5 객체 만드는 방법

new

클래스에 선언된 생성자를 호출
하나의 클래스에 다양한 생성자가 오버로딩으로 선언되어 있을 수 있음 → 다양한 매개변수 조합으로 인스턴스를 생성할 수 있음

2.6 메소드 정의하는 방법

4.1 메소드 구조

modifier
리턴 타입
메소드 이름
매개변수
- 가변 인수(Varargs)
  - 필요에 따라 매개변수의 갯수를 가변적으로 조정할 수 있는 기술
    - 전달받은 매개변수를 배열로 만듦
  - 자바 5부터 지원되는 기능
  - 매개변수 리스트의 맨 마지막에만 사용해야함
  - 한번만 사용 가능함
  - ex
```
public static void print(String... data) {
  for (String s : data) {
    System.out.println(s);
  }
}
```
```
print("Hello"); // Hello
print("Hello", "World"); // Hello World
print("Hello", "World", "Java"); // Hello World Java
```
메소드 바디

4.2 `메소드 시그니처`

메소드 이름 + 매개변수의 조합 (매개변수 갯수, 순서, 타입)
- modifier, 리턴타입은 메소드 시그니처에 포함되지 않음

❗ 오버라이딩

메소드 시그니처 + 리턴타입 동일해야 함
modifier는 범위가 더 작아질 수 없음

4.3 메소드 명명법 (자바 컨벤션)

lowerCamelCase
동사/전치사로 시작함
ex) getUserName(), toString()
메소드 이름으로 자주 사용되는 동사
1. get/set
2. init
  - 데이터를 초기화하는 메소드 ex) initData(), initMember()
3. is/has/can
  - 리턴타입으로 boolean을 리턴하는 메소드
  - is
    - 맞는지 틀린지 판단하는 메소드 ex) isEmpty()
  - has
    - 데이터를 가지고 있는지 확인하는 메소드 ex) hasData()
  - can
    - 할 수 있는지 없는지 확인하는 메소드 ex) canOrder()
4. create
  - 새로운 객체를 만든 후 리턴해주는 메소드 ex) createOrder()
5. find
  - 데이터를 찾는 메소드 ex) findElement()
6. to
  - 해당 객체를 다른 형태의 객체로 변환하는 메소드 ex) toString()
7. A-By-B
  - B를 기준으로 A를 하겠다는 메소드 ex) getUserByName()

2.7 생성자 정의하는 방법

5.1 생성자

객체를 생성하고 heap 영역에 메모리 할당함

5.2 기본 생성자

매개변수로 아무것도 받지 않는 생성자
클래스 내부에 생성자를 하나도 선언하지 않은 경우
- 컴파일 단계에서 기본 생성자 자동으로 생성
클래스 내부에 선언된 생성자가 있는 경우
- 자동으로 생성되지 않음
- 기본 생성자를 사용하려면 추가로 선언해줘야함

5.3 생성자 오버로딩

다양한 조합의 매개변수를 받아 객체를 생성하고자 할 때 사용

Reference

[java-live-study] 5주차-클래스

modifier

study/java/whiteship-study/5week at main · ByungJun25/study

Reference type parameter, nested class

TIL/java/live-study/05. 클래스 at master · hypernova1/TIL

클래스 메소드의 사용

[5주차] 클래스

java 클래스 실행 순서

좋은 코드를 위한 자바 메서드 네이밍

메소드 명명법, getter/setter 주의사항

[Java-25] 클래스 & 내부클래스 & 익명클래스

내부 클래스 사용 → 캡슐화!

+@ 트리 자료구조

[Java] 트리 자료구조의 개념과 구현

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백기선 자바 스터디

1. 객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented-Programming)

1.1 객체 지향 프로그래밍 특징

(1) 캡슐화 (Encapsulation)

(2) 상속 (Inheritance)

(3) 다형성 (Polymorphism)

(4) 추상화 (Abstraction)

1.2 객체 지향 설계 5원칙 - SOLID

(1) `SRP` (Single Responsibility Principle)

(2) `OCP` (Open/Closed Principle)

(3) `LSP` (Liskov Substitution Principle)

(4) `ISP` (Interface Segregation Principle)

(5) `DIP` (Dependency Inversion Principle)

2. 클래스

2.1 클래스 구조

2.2 modifier

2.3 필드 초기화

2.4 Nested Class

(1) 종류

(2) 사용 목적

(3) Static nested class

(4) 내부 클래스

(5) 익명 클래스

(6) Nested class 특징

2.5 객체 만드는 방법

new

2.6 메소드 정의하는 방법

4.1 메소드 구조

4.2 `메소드 시그니처`

4.3 메소드 명명법 (자바 컨벤션)

2.7 생성자 정의하는 방법

5.1 생성자

5.2 기본 생성자

5.3 생성자 오버로딩

Reference

+@ 트리 자료구조

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6주차 : 상속

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1. 객체 지향 프로그래밍 (Object-Oriented-Programming)

1.1 객체 지향 프로그래밍 특징

(1) 캡슐화 (Encapsulation)

(2) 상속 (Inheritance)

(3) 다형성 (Polymorphism)

(4) 추상화 (Abstraction)

1.2 객체 지향 설계 5원칙 - SOLID

(1) SRP (Single Responsibility Principle)

(2) OCP (Open/Closed Principle)

(3) LSP (Liskov Substitution Principle)

(4) ISP (Interface Segregation Principle)

(5) DIP (Dependency Inversion Principle)

2. 클래스

2.1 클래스 구조

2.2 modifier

2.3 필드 초기화

2.4 Nested Class

(1) 종류

(2) 사용 목적

(3) Static nested class

(4) 내부 클래스

(5) 익명 클래스

(6) Nested class 특징

2.5 객체 만드는 방법

new

2.6 메소드 정의하는 방법

4.1 메소드 구조

4.2 메소드 시그니처

4.3 메소드 명명법 (자바 컨벤션)

2.7 생성자 정의하는 방법

5.1 생성자

5.2 기본 생성자

5.3 생성자 오버로딩

Reference

+@ 트리 자료구조

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6주차 : 상속

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(1) `SRP` (Single Responsibility Principle)

(2) `OCP` (Open/Closed Principle)

(3) `LSP` (Liskov Substitution Principle)

(4) `ISP` (Interface Segregation Principle)

(5) `DIP` (Dependency Inversion Principle)

4.2 `메소드 시그니처`