[Java] 자바 문법(다형성 / 추상 클래스 / 예외처리)

김도윤·2025년 1월 10일

Java

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☁️2025-01-10

🎈다형성(Polymorphism)(중요)

같은 타입이지만 실행 결과가 다양한 객체를 이용할 수 있는 성질(Up Casting, Down Casting)
부모 클래스 타입의 참조 변수에 자식 객체들을 대입하여 다룰 수 있는 것이 다형성의 기본 개념이다.

✏️업 캐스팅(Up Casting)

자식 타입의 객체가 부모 타입의 객체로 형 변환되는 것을 말한다
자동으로 형 변환이 일어나기 때문에 부모 클래스 타입의 참조 변수가 모든 자식 객체들을 별도의 형 변환 없이 대입 받을 수 있다.
부모 타입으로 업 캐스팅된 이후에는 부모 클래스에 선언된 필드와 메소드만 접근 가능
예외로 부모 탑입의 메소드가 오버라이딩 되었다면 오버라이딩된 메소드가 대신 호출

<부모 클래스>

// 부모 클래스
public class Animal {
  private String name;
  private String kinds;

  // 생성자 선언
  ... 

  public String bark() {
      return "짖는다.";
  }
}

<자식 클래스>

// 자식 클래스
public class Dog extends Animal {
  private int weight;

  // 생성자 선언
  ... 
  @Override
  public String bark() {
      return "멍멍~ " + super.bark();
  }
}

ex)

// Dog 클래스 타입의 객체를 Animal 클래스 타입의 참조 변수에 대입
Animal animal = new Dog();

// 자식 클래스에서 오버라이딩 된 코드가 실행된다.
System.out.println(animal.bark()); // "멍멍~ 짖는다." 출력

```java
// Cat 클래스 타입의 객체를 Animal 클래스 타입의 참조 변수에 대입
Animal animal = new Cat();

// 자식 클래스에서 오버라이딩 된 코드가 실행된다.  
System.out.println(animal.bark()); // "야옹~ 운다." 출력

똑같은 실행 코드로 다양한 실행 결과를 이용할 수 있는 것을 ex)를 통해 알 수 있고 이를 다형성이라 한다

✏️다운 캐스팅(Down Casting)

부모 타입의 객체가 자식 타입의 객체로 형 변환되는 것을 말한다
자동으로 형 변환이 일어나지 않기 때문에 형 변환 연산자를 사용해서 형 변환을 해야 한다

업 캐스팅을 통해 부모 클래스로 참조된 객체를 다시 원래의 자식 타입으로 변환하는 과정으로 사용

Animal animal = new Dog();
// 클래스 간의 형 변환은 반드시 상속 관계에 있는 클래스들끼리만 가능하다.
Dog dog = (Dog) animal; 
// 상속 관계가 아니기 때문에 오류
// Cat cat = (DOg) animal;

부모 클래스 타입 참조 변수가 실제로 참조하는 객체를 확인하지 않고 강제 형 변환 시도 시 ClassCastException 예외 발생

객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지 instanceof 연산자를 사용하여 확인

// animal이 참조하는 객체가 Dog 클래스로 생성된 객체이면 true
// animal이 참조하는 객체가 Dog 클래스로 생성된 객체가 아니면 false
if(animal instanceof Dog) {
  ...
// animal이 참조하는 객체가 Cat 클래스로 생성된 객체이면 true
// animal이 참조하는 객체가 Cat 클래스로 생성된 객체가 아니면 false
} else if (animal instanceof Cat){
  ...
}

🎈추상 클래스(Abstract Class)

클래스들의 공통적인 특성을 추출해서 선언한 클래스를 추상 클래스라고 한다
추상 클래스를 부모 타입으로, 객체로 생성될 실체 클래스가 자식 타입으로 구현되어 추상 클래스의 모든 특성을 물려받을 수 있다.
추상 클래스는 공통되는 필드와 메소드를 추출해서 만들었기 때문에 객체를 직접 생성해서 사용할 수 없고 부모 클래스로만 사용

✏️추상 클래스 선언

선언 구문 [접근 제한자] abstrat class 클래스명 { ... }
추상 클래스 내에 필드, 메소드, 생성자를 포함할 수 있다
추상 클래스는 객체로 생성이 안되지만 참조 변수의 타입으로는 사용이 가능

🎈인터페이스(Interface)

인터페이스는 자바에서 클래스들이 구현해야 하는 동작을 지정하는 역할
class 선언 대신에 interface 키워드 사용
인터페이스의 선언된 필드는 public static final의 특성을 갖는다

인터페이스의 선언된 메소드는 public abstract의 특성을 갖는다

public interface Runable {
  void run(); // public abstract 생략 가능
}

✏️ 인터페이스 구현

인터페이스를 구현하는 클래스는 클래스 선언부에 implements 키워드를 추가하고 인터페이스명을 명시

인터페이스에 정의된 추상 메소드는 반드시 오버라이딩 해야 한다

// 인터페이스 구현 방법
public class Cat implements Runable {
  ...

  @Override
  public void run() {
    ...
  }
}

또한 상속과 다르게 인터페이스는 다중 구현이 가능

// 인터페이스의 다중 구현 시 콤마(,)로 구분한다.
public class Cat implements Runable, Swimable {
    ...
  @Override
  public void run() {
    ...
  }

  @Override
  public void swim() {
    ...
  }
}

인터페이스를 구현하는 클래스로 객체 생성 후 구현된 메소드 호출
```
Cat cat = new Cat();

cat.run();
cat.swim();
```

🎈예외처리

✏️ 에러(Error)

프로그램 수행 시 치명적 상황이 발생하여 비정상 종료 상황이 발생한 것을 프로그램 에러라고 한다

에러의 종류
- 컴파일 에러 : 소스코드 상의 문법 에러로 소스코드를 수정하여 해결
- 런타일 에러 : 프로그램 실행 중에 발생하는 에러로 사용자로부터 잘못된 값을 입력받거나 계산식의 오류 등으로 발생
- 시스템 에러 : 컴퓨터 하드웨어 오작동 또는 고장으로 발생하는 에러로 소스코드를 수정하여 해결이 불가능

✏️예외(Exception)

사용자의 잘못된 조작 또는 개발자의 잘못된 코딩으로 인해 발생하는 프로그램 오류
예외의 경우 if문 또는 예외 처리 구문을 통해서 예측 가능한 예외 상황에 대해 해결이 가능
모든 예외는 Exception 클래스를 상속하고 있다

Checked Exception
- 반드시 예외 처리해야 하며 되어있지 않으면 컴파일 에러 발생조건
- 소스코드 수정으로는 해결이 되지 않는다. 주로 외부에 매개체와 입출력이 일어날 때 발생한다.
Unchecked Exception
- 컴파일 시 예외 처리 코드가 있는지 검사하지 않는 예외를 말한다

✏️예외 처리

프로그램에서 예외가 발생했을 경우 프로그램의 갑작스러운 종료를 막고 정상 실행을 유지할 수 있도록 처리하는 코드를 예외 처리 코드라고 한다

try-catch-finally 문
- try 블록에는 예외가 발생할 가능이 있는 코드가 위치
- try 블록의 코드에서 예외가 발생하면 즉시 실행을 멈추고 catch 블록으로 이동하여 예외 처리 코드를 실행
- finally 블록은 생략 가능, 예외 발생 여부와 상관없이 항상 실행할 내용이 있을 경우에 finally 블록 작성
```
try {
  ...
} catch (Exception e) {
  ... 
} finally {
  // 예외 발생 여부와 상관없이 실행해야 하는 코드  
}
```
throws