Java 공부 19일차(접근 제어자란?)1편

임선구·2025년 1월 22일
Java

몸 비틀며 Java

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클라이밍 가기 전 공부

접근 제어자 이해1

자바는 public , private 같은 접근 제어자(access modifier)를 제공한다. 접근 제어자를 사용하면 해당 클래스 외부에서 특정 필드나 메서드에 접근하는 것을 허용하거나 제한할 수 있다.
이런 접근 제어자가 왜 필요할까? 예제를 통해 접근 제어자가 필요한 이유를 알아보자.

여러분은 스피커에 들어가는 소프트웨어를 개발하는 개발자다.
스피커의 음량은 절대로 100을 넘으면 안된다는 요구사항이 있다. (100을 넘어가면 스피커의 부품들이 고장난다.)

스피커 객체를 만들어보자.
스피커는 음량을 높이고, 내리고, 현재 음량을 확인할 수 있는 단순한 기능을 제공한다.
요구사항 대로 스피커의 음량은 100까지만 증가할 수 있다. 절대 100을 넘어가면 안된다.

Speaker

package access;
public class Speaker {
 int volume;
 Speaker(int volume) {
 this.volume = volume;
 } void volumeUp() {
 if (volume >= 100) {
 System.out.println("음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.");
 } else {
 volume += 10;
 System.out.println("음량을 10 증가합니다.");
 }
 }
 void volumeDown() {
 volume -= 10;
 System.out.println("volumeDown 호출");
 }
 void showVolume() {
 System.out.println("현재 음량:" + volume);
 }
}

생성자를 통해 초기 음량 값을 지정할 수 있다.
volumeUp() 메서드를 보자. 음량을 한번에 10씩 증가한다. 단 음량이 100을 넘게되면 더는 음량을 증가하지 않는다.

SpeakerMain

package access;
public class SpeakerMain {
 public static void main(String[] args) {
 Speaker speaker = new Speaker(90);
 speaker.showVolume();
 speaker.volumeUp();
 speaker.showVolume();
 speaker.volumeUp();
 speaker.showVolume();
 }
}

실행 결과

현재 음량: 90
음량을 10 증가합니다.
현재 음량: 100
음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.
현재 음량: 100

초기 음량 값을 90으로 지정했다. 그리고 음량을 높이는 메서드를 여러번 호출했다.
기대한 대로 음량은 100을 넘지 않았다. 프로젝트는 성공적으로 끝났다.

오랜 시간이 흘러서 업그레이드 된 다음 버전의 스피커를 출시하게 되었다. 이때는 새로운 개발자가 급하게 기존 코드를 이어받아서 개발을 하게 되었다. 참고로 새로운 개발자는 기존 요구사항을 잘 몰랐다. 코드를 실행해보니 이상하게 음량이 100이상 올라가지 않았다. 소리를 더 올리면 좋겠다고 생각한 개발자는 다양한 방면으로 고민했다.
Speaker 클래스를 보니 volume 필드를 직접 사용할 수 있었다. volume 필드의 값을 200으로 설정하고 이 코드를 실행한 순간 스피커의 부품들에 과부하가 걸리면서 폭발했다.

SpeakerMain - 필드 직접 접근 코드 추가

package access;
public class SpeakerMain {
 public static void main(String[] args) {
 Speaker speaker = new Speaker(90);
 speaker.showVolume();
 speaker.volumeUp();
 speaker.showVolume();
 speaker.volumeUp();
 speaker.showVolume();
 
 //필드에 직접 접근
 System.out.println("volume 필드 직접 접근 수정");
 speaker.volume = 200;
 speaker.showVolume();
 }
}

실행 결과

음량을 10 증가합니다.
현재 음량: 100
음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.
현재 음량: 100
volume 필드 직접 접근 수정
현재 음량: 200


Speaker 객체를 사용하는 사용자는 Speaker 의 volume 필드와 메서드에 모두 접근할 수 있다.
앞서 volumeUp() 과 같은 메서드를 만들어서 음량이 100을 넘지 못하도록 기능을 개발했지만 소용이 없다. 왜냐하면 Speaker 를 사용하는 입장에서는 volume 필드에 직접 접근해서 원하는 값을 설정할 수 있기 때문이다.

이런 문제를 근본적으로 해결하기 위해서는 volume 필드의 외부 접근을 막을 수 있는 방법이 필요하다.

접근 제어자 이해2

이 문제를 근본적으로 해결하는 방법은 volume 필드를 Speaker 클래스 외부에서는 접근하지 못하게 막는 것이다.

Speaker - volume 접근 제어자를 private으로 수정

package access;public class Speaker {
 private int volume; //private 사용
 ...
}

private 접근 제어자는 모든 외부 호출을 막는다. 따라서 private 이 붙은 경우 해당 클래스 내부에서만 호출할 수 있다.


그림을 보면 volume 필드를 private 을 사용해서 Speaker 내부에 숨겼다.
외부에서 volume 필드에 직접 접근할 수 없게 막은 것이다. volume 필드는 이제 Speaker 내부에서만 접근할 수 있다.

이제 SpeakerMain 코드를 다시 실행해보자.

//필드에 직접 접근
System.out.println("volume 필드 직접 접근 수정");
speaker.volume = 200; //private 접근 오류

IDE에서 speaker.volume = 200 부분에 오류가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 실행해보면 다음과 같은 컴파일
오류가 발생한다.

컴파일 오류 메시지

volume has private access in access.Speaker

volume 필드는 private 으로 설정되어 있기 때문에 외부에서 접근할 수 없다는 오류이다.

volume 필드 직접 접근 - 주석 처리

//필드에 직접 접근
System.out.println("volume 필드 직접 접근 수정");
//speaker.volume = 200; //private 접근 오류
speaker.showVolume();

이제 Speaker 외부에서 volume 필드에 직접 접근하는 것은 불가능하다. 이 경우 자바 컴파일러가 컴파일 오류를 발생시킨다.
프로그램을 실행하기 위해서 volume 필드에 직접 접근하는 코드를 주석 처리하자.

만약 Speaker 클래스를 개발하는 개발자가 처음부터 private 을 사용해서 volume 필드의 외부 접근을 막아두었다면 어떠했을까? 새로운 개발자도 volume 필드에 직접 접근하지 않고, volumeUp() 과 같은 메서드를 통해서 접근했을 것이다. 결과적으로 Speaker 가 폭발하는 문제는 발생하지 않았을 것이다.

참고: 좋은 프로그램은 무한한 자유도가 주어지는 프로그램이 아니라 적절한 제약을 제공하는 프로그램이다.

접근 제어자 종류

자바는 4가지 종류의 접근 제어자를 제공한다.

접근 제어자의 종류
-private : 모든 외부 호출을 막는다.

  • default (package-private): 같은 패키지안에서 호출은 허용한다.
  • protected : 같은 패키지안에서 호출은 허용한다. 패키지가 달라도 상속 관계의 호출은 허용한다.
  • public : 모든 외부 호출을 허용한다.

순서대로 private 이 가장 많이 차단하고, public 이 가장 많이 허용한다.
private -> default -> protected -> public

참고로 protected 는 상속 관계에서 자세히 설명한다.

package-private
접근 제어자를 명시하지 않으면 같은 패키지 안에서 호출을 허용하는 default 접근 제어자가 적용된다.
default 라는 용어는 해당 접근 제어자가 기본값으로 사용되기 때문에 붙여진 이름이지만, 실제로는 packageprivate 이 더 정확한 표현이다. 왜냐하면 해당 접근 제어자를 사용하는 멤버는 동일한 패키지 내의 다른 클래스에서만 접근이 가능하기 때문이다. 참고로 두 용어를 함께 사용한다.

접근 제어자 사용 위치
접근 제어자는 필드와 메서드, 생성자에 사용된다.
추가로 클래스 레벨에도 일부 접근 제어자를 사용할 수 있다. 이 부분은 뒤에서 따로 설명한다.

접근 제어자 예시

public class Speaker { //클래스 레벨
 private int volume; //필드
 public Speaker(int volume) {} //생성자
 public void volumeUp() {} //메서드
 public void volumeDown() {}
 public void showVolume() {}
}

접근 제어자의 핵심은 속성과 기능을 외부로부터 숨기는 것이다.

  • private 은 나의 클래스 안으로 속성과 기능을 숨길 때 사용, 외부 클래스에서 해당 기능을 호출할 수 없다.
  • default 는 나의 패키지 안으로 속성과 기능을 숨길 때 사용, 외부 패키지에서 해당 기능을 호출할 수 없다.
  • protected 는 상속 관계로 속성과 기능을 숨길 때 사용, 상속 관계가 아닌 곳에서 해당 기능을 호출할 수 없다.
  • public 은 기능을 숨기지 않고 어디서든 호출할 수 있게 공개한다.

접근 제어자 사용 - 필드, 메서드

다양한 상황에 따른 접근 제어자를 확인해보자.
주의! 지금부터는 패키지 위치가 매우 중요하다. 패키지 위치에 주의하자

필드, 메서드 레벨의 접근 제어자
AccessData

package access.a;
public class AccessData {
 public int publicField;
 int defaultField;
 private int privateField;
 public void publicMethod() {
 System.out.println("publicMethod 호출 "+ publicField);
 }
 void defaultMethod() {
 System.out.println("defaultMethod 호출 " + defaultField);
 }
 private void privateMethod() {
 System.out.println("privateMethod 호출 " + privateField);
 }
 public void innerAccess() {
 System.out.println("내부 호출");
 publicField = 100;
 defaultField = 200;
 privateField = 300;
 publicMethod();
 defaultMethod();
 privateMethod();
 }
}
  • 패키지 위치는 package access.a 이다. 패키지 위치를 꼭 맞추어야 한다. 주의하자.
  • 순서대로 public , default , private 을 필드와 메서드에 사용했다.
  • 마지막에 innerAccess() 가 있는데, 이 메서드는 내부 호출을 보여준다. 내부 호출은 자기 자신에게 접근하는 것이다. 따라서 private 을 포함한 모든 곳에 접근할 수 있다.

이제 외부에서 이 클래스에 접근해보자.

AccessInnerMain

package access.a;
public class AccessInnerMain {
 public static void main(String[] args) {
 AccessData data = new AccessData();
 //public 호출 가능
 data.publicField = 1;
 data.publicMethod();
 //같은 패키지 default 호출 가능
 data.defaultField = 2;
 data.defaultMethod();
 //private 호출 불가
 //data.privateField = 3;
 //data.privateMethod();
 data.innerAccess();
 }
}
  • 패키지 위치는 package access.a 이다. 패키지 위치를 꼭 맞추어야 한다. 주의하자.
  • public 은 모든 접근을 허용하기 때문에 필드, 메서드 모두 접근 가능하다.
  • default 는 같은 패키지에서 접근할 수 있다. AccessInnerMain 은 AccessData 와 같은 패키지이다. 따라서 default 접근 제어자에 접근할 수 있다.
  • private 은 AccessData 내부에서만 접근할 수 있다. 따라서 호출 불가다.
  • AccessData.innerAccess() 메서드는 public 이다. 따라서 외부에서 호출할 수 있다.
    innerAccess() 메서드는 외부에서 호출되었지만 innerAccess() 메서드는 AccessData 에 포함되어
    있다. 이 메서드는 자신의 private 필드와 메서드에 모두 접근할 수 있다.

실행 결과

publicMethod 호출 1
defaultMethod 호출 2
내부 호출
publicMethod 호출 100
defaultMethod 호출 200
privateMethod 호출 300

AccessOuterMain

package access.b;
import access.a.AccessData;
public class AccessOuterMain {
 public static void main(String[] args) {
 AccessData data = new AccessData();
 //public 호출 가능
 data.publicField = 1;
 data.publicMethod();
 //다른 패키지 default 호출 불가
 //data.defaultField = 2;
 //data.defaultMethod();
 //private 호출 불가
 //data.privateField = 3;
 //data.privateMethod();
 data.innerAccess();
 }
}
  • 패키지 위치는 package access.b 이다. 패키지 위치를 꼭 맞추어야 한다. 주의하자.
  • public 은 모든 접근을 허용하기 때문에 필드, 메서드 모두 접근할 수 있다.
  • default 는 같은 패키지에서 접근할 수 있다. access.b.AccessOuterMain 은
    access.a.AccessData 와 다른 패키지이다. 따라서 default 접근 제어자에 접근할 수 없다.
  • private 은 AccessData 내부에서만 접근할 수 있다. 따라서 호출 불가다.
  • AccessData.innerAccess() 메서드는 public 이다. 따라서 외부에서 호출할 수 있다.
    innerAccess() 메서드는 외부에서 호출되었지만 해당 메서드 안에서는 자신의 private 필드와 메서드에
    접근할 수 있다.

실행 결과

publicMethod 호출 1
내부 호출
publicMethod 호출 100
defaultMethod 호출 200privateMethod 호출 300

참고로 생성자도 접근 제어자 관점에서 메서드와 같다.

접근 제어자 사용 - 클래스 레벨

클래스 레벨의 접근 제어자 규칙

  • 클래스 레벨의 접근 제어자는 public , default 만 사용할 수 있다.
    • private , protected 는 사용할 수 없다.
  • public 클래스는 반드시 파일명과 이름이 같아야 한다.
    • 하나의 자바 파일에 public 클래스는 하나만 등장할 수 있다.
    • 하나의 자바 파일에 default 접근 제어자를 사용하는 클래스는 무한정 만들 수 있다.

PublicClass.java 파일

package access.a;
public class PublicClass {
 public static void main(String[] args) {
 PublicClass publicClass = new PublicClass();
 DefaultClass1 class1 = new DefaultClass1();
 DefaultClass2 class2 = new DefaultClass2();
 }
}
class DefaultClass1 {
}
class DefaultClass2 {
}
  • 패키지 위치는 package access.a 이다. 패키지 위치를 꼭 맞추어야 한다. 주의하자.
  • PublicClass 라는 이름의 클래스를 만들었다. 이 클래스는 public 접근 제어자다. 따라서 파일명과 이 클래스의 이름이 반드시 같아야 한다. 이 클래스는 public 이기 때문에 외부에서 접근할 수 있다.
  • DefaultClass1 , DefaultClass2 는 default 접근 제어자다. 이 클래스는 default 이기 때문에 같은 패키지 내부에서만 접근할 수 있다.
  • PublicClass 의 main() 을 보면 각각의 클래스를 사용하는 예를 보여준다.
    • PublicClass 는 public 접근 제어다. 따라서 어디서든 사용할 수 있다. DefaultClass1 ,
      DefaultClass2 와는 같은 패키지에 있으므로 사용할 수 있다.

PublicClassInnerMain

package access.a;
public class PublicClassInnerMain {
 public static void main(String[] args) {
 PublicClass publicClass = new PublicClass();
 DefaultClass1 class1 = new DefaultClass1();
 DefaultClass2 class2 = new DefaultClass2();
 }
}
  • 패키지 위치는 package access.a 이다. 패키지 위치를 꼭 맞추어야 한다. 주의하자.
  • PublicClass 는 public 클래스이다. 따라서 외부에서 접근할 수 있다.
  • PublicClassInnerMain 와 DefaultClass1 , DefaultClass2 는 같은 패키지이다. 따라서 접근할 수
    있다.
package access.b;
//import access.a.DefaultClass1;
import access.a.PublicClass;
public class PublicClassOuterMain {
 public static void main(String[] args) {
 PublicClass publicClass = new PublicClass();
 //다른 패키지 접근 불가
 //DefaultClass1 class1 = new DefaultClass1();
 //DefaultClass2 class2 = new DefaultClass2();
 }
}
  • 패키지 위치는 package access.b 이다. 패키지 위치를 꼭 맞추어야 한다. 주의하자.
  • PublicClass 는 public 클래스이다. 따라서 외부에서 접근할 수 있다.
  • PublicClassOuterMain 와 DefaultClass1 , DefaultClass2 는 다른 패키지이다. 따라서 접근할 수
    없다
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