[JAVA] 상속 (Inheritance)

1. 상속이란?

💡 자식(클래스)이 상속받고 싶은 부모(클래스)를 선택해서 물려받는다. 이 때, 상속받는 클래스를 자식 클래스, 하위 클래스(서브 클래스)라고 부른다. 상속을 해주는 클래스를 부모 클래스(상위 클래스 또는 슈퍼 클래스)라고 한다.

1-1. 상속의 대상

• 자식 클래스가 부모 클래스로부터 상속을 받게 되면 부모 클래스의 필드와 메서드를 물려받게 된다.

• 단, 접근제어자가 private를 가지는 필드나 메소드는 상속이 불가하고, 패키지가 다를 경우 접근제어자가 default인 경우도 상속이 불가하다.
  
  

1-2. 상속의 장점

• 중복된 코드를 줄일 수 있다.

• 유지 보수가 편리하다.

• 통일성이 있고 다형성을 구현할 수 있다.
  
  

1-3. 상속의 방법

자식 클래스의 이름 뒤에 extends 키워드를 사용하고 부모 클래스의 이름을 적는다

public class A extends B {...}

1-4. 상속의 특징

💡 자바에서는 자식 클래스가 여러 부모로부터 다중 상속을 받는 것이 불가능하다. 즉, 단 한 개의 부모 클래스로부터의 단일 상속만 허용 된다. 하지만 부모 클래스는 여러 개의 자식 클래스에게 상속이 가능하다.

❌ 불가능
class A extends B, C {...}

⭕️ 가능
class A extends B {...}
class C extends B {...}
class B extends C {...}
class A extneds B {...}

1-5. 상속의 활용

class A {
	String aField = "클래스 A의 필드";
    public void aMethod() {
    	System.out.println(aField);
    }
}

class B extends A {
	String bField = "클래스 B의 필드";
    public void bMethod() {
    	System.out.println(aField); // 부모 클래스의 필드 
        System.out.println(bField); // 본인 클래스의 필드 
    }    
}

class C extends B {
	String cField = "클래스 C의 필드";
    public void cMethod() {
    	System.out.println(aField); // 조부모 클래스의 필드 
        System.out.println(bField); // 부모 클래스의 필드 
        System.out.println(cField); // 본인 클래스의 필드 
    }
}

publuc class Main {
	publuc static void main(String[] args) {
    	A a = new A();
        a.aMethod(); // 본인 메소드 
        
        B b = new B();
        b.aMethod(); // 부모 메소드
        b.bMethod(); // 본인 메소드
        
        C c = new C();
        c.aMethod(); // 조부모 메소드
        c.bMethod(); // 부모 메소드
        c.cMethod(); // 본인 메소드
    }
}

1-6. super

💡 super 키워드는 부모 클래스로부터 상속받은 필드나 메소드를 자식 클래스에서 참조하는 데에 사용하는 참조변수이다.

➡️ 인스턴스 변수의 이름과 지역 변수의 이름이 같을 경우 인스턴스 변수 앞에 this 키워드를 사용하여 구분할 수 있는데, 이와 마찬가지로 부모 클래스의 멤버와 자식 클래스의 멤버 이름이 같을 경우 super 키워드를 사용하여 구분한다.

• super 참조 변수를 사용하여 부모 클래스의 멤버에 접근할 수 있다. this와 마찬가지로 super 참조 변수를 사용할 수 있는 대상도 인스턴스 메소드 뿐이며, 클래스 메소드에서는 사용할 수 없다.

class B { int a = 10; }

class A extends B {
	int a = 20;
	void display() {
    	System.out.println(a); // 실행결과: 20
        System.out.println(this.a); // 실행결과: 20
        System.out.println(super.a); // 실행결과: 10
    }
}

publuc class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	A a = new A();
        a.display();
    }
}

2. 메소드 오버라이딩 (Method Overriding)

💡 메소드 오버라이딩이란 상속받은 부모 클래스의 메소드를 재정의하여 사용하는 것을 의미한다.

➡️ 주로 자식 클래스에서 부모 클래스의 메소드를 수정해야 할 때 사용된다. 일반 클래스의 상속 관계에서는 많이 사용되지 않고 추상클래스나 인터페이스에서 필수적으로 사용되는 개념이다. 필요시 super 키워드로 부모 클래스의 메소드를 호출할 수 있다.

2-1. 오버라이딩 조건

• 오버라이딩은 메소드의 동작만을 재정의하는 것으로, 메소드의 선언부는 기존 메소드와 같아야 한다.

  • 단, 메소드의 반환 타입은 부모 클래스의 반환 타입으로 타입 변환할 수 있다면 변경할 수 있다.

• 부모 클래스의 메소드보다 접근 제어자를 더 좁은 범위로 변경할 수 없다.

• 부모 클래스의 메소드보다 더 큰 범위의 예외를 선언할 수 없다.

class B {
	void display() {
    	System.out.println("부모 클래스의 메소드");
    }
}

class A extends B {
	void display() {
    	System.out.println("자식 클래스의 메소드");
    }
}

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	B b1 = new B();
        b1.display(); // 실행결과: 부모 클래스의 메소드
        
        A a = new A();
        a1.display(); // 실행결과: 자식 클래스의 메소드
        
        B b2 = new A();
        b2.display(); // A a2 = new B(); 
        //실행결과: 자식 클래스의 메소드
    }
}

➡️ 위의 예제에서 세 번째와 같은 인스턴스 참조가 가능한 이유는 다형성(polymorphism) 때문이다.

2-2. 추상 클래스 (Abstract Class)

하나 이상의 추상 메소드를 포함하는 클래스를 추상 클래스(Abstract Class)라고 한다.

• 추상 클래스는 객체 지향 프로그래밍에서 중요한 특징인 다형성을 가지는 메소드의 집합을 정의할 수 있도록 해준다.

• 추상 클래스는 동작이 정의되어 있지 않은 추상 메소드를 포함하고 있으므로 인스턴스를 생성할 수 없다.

• 먼저 상속을 통해 자식 클래스를 만들고, 자식 클래스에서 추상 클래스의 모든 추상 메소드를 오버라이딩 해야 자식 클래스의 인스턴스를 생성할 수 있다.

• abstract class 클래스명 { abstract 반환타입 메소드명(); }

abstract class Animal { abstract void sound(); }

class Cat extends Animal {
	void sound() {
    	System.out.println("미야옹");
    }
}

class Dog extends Animal {
	void sound() {
    	System.out.println("멍멍");
    }
}

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	Cat c = new Cat();
        c.sound(); // 실행결과: 미야옹
        
        Dog d = new Dog(); 
        d.sound(); // 실행결과: 멍멍
    }
}

➡️ 추상 클래스는 추상 메소드가 포함된 클래스를 상속 받는 자식 클래스가 반드시 추상 메소드를 구현하도록 하기 위해 사용된다.

3. 다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)

💡 메소드 디스패치란 어떤 메소드를 호출할지 결정하여 실제로 실행시키는 과정이다. 자바는 런타임 시에 객체를 생성하고, 컴파일 시에는 생성할 객체 타입에 대한 정보만 보유한다. 다이나믹 메소드 디스패치는 컴파일러가 컴파일 단계에서 어떤 메소드를 호출할지 모르는 경우 이다. 따라서, 런타임 시점에 할당된 객체의 타입을 보고 메소드를 실행한다.

4. final

💡 final은 오직 한 번만 할당할 수 있는 entity를 정의할 때 사용된다. final로 선언된 변수가 할당되면 항상 같은 값을 가진다.

➡️ 만약 final 변수가 객체를 참조하고 있다면, 그 객체의 상태가 바뀌어도 final 변수는 매번 동일한 내용을 참조한다.

4-1. final 클래스

💡 final로 선언한 클래스는 최종 상태가 되어버리기 때문에 상속을 할 수 없다.

➡️ 이는 보안이나 효율성의 측면에서 장점이 있다.

4-2. final 메소드

💡 부모 클래스에 final 타입의 메소드가 있으면 자식 클래스는 그 메소드를 오버라이딩 할 수 없다.

final 변수

💡 final 변수는 값을 한 번 할당하면 수정할 수 없다. 초기화는 단 한 번만 가능하다. 먼저 선언하고 각각 다른 값을 가지도록 초기화 할 수는 있지만 이후에 수정은 불가능하다. 이러한 형태를 blank final 변수라고 한다.

• final 변수 : 메모리의 효율성을 높이기 위해 static 변수와 같이 자주 쓰인다.

• blank final 변수 : 인스턴스마다 다른 값을 가지기 때문에 static과 함께 쓰이지 않는다.
  
  

5. Object 클래스

자바의 클래스를 선언할 때 extends 키워드로 다른 클래스를 상속하지 않으면 java.lang.Object 클래스를 상속하게 된다. 따라서, 자바의 모든 클래스는 Object 클래스의 자식이거나 자손인 클래스가 된다. 자바의 최상위 부모 클래스에 해당하는 셈이다.

➡️ Object 클래스는 필드가 없고 메소드로 구성되어 있다. 이 메소드들은 모든 클래스에서 사용할 수 있다.

메소드	설명
boolean equals(Object obj)	두 객체가 같은지 비교한다.
String toString()	객체의 문자열을 반환한다.
protected Object clone()	객체를 복사한다.
protected void finalize()	가비지 컬렉션 직전에 객체의 리소스를 정리할 때 호출한다.
Class getClass()	객체의 클래스형을 반환한다.
int hashCode()	객체의 코드값을 반환한다.
void notify()	wait된 스레드 실행을 재개할 때 호출한다.
void notifyAll()	wait된 모든 스레드 실행을 재개할 때 호출한다.
void wait()	스레드를 일시적으로 중지할 때 호출한다.
void wait(long timeout)	주어진 시간만큼 스레드를 일시적으로 중지할 때 호출한다.
void wait(long timeout, int nanos)	"