Java 공부 30일차(다형성이란?)4편

오늘의 잔디

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오늘의 공부

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좋은 객체 지향 프로그래밍이란?

다형성 - 역할과 구현 예제1

앞서 설명한 내용을 더 깊이있게 이해하기 위해, 간단한 운전자와 자동차의 관계를 개발해보자. 먼저 다형성을 사용하지 않고, 역할과 구현을 분리하지 않고 단순하게 개발해보자.

Driver 는 K3Car 를 운전하는 프로그램이다.

package poly.car0;
public class K3Car {
 public void startEngine() {
 System.out.println("K3Car.startEngine");
 }
 public void offEngine() {
 System.out.println("K3Car.offEngine");
 }
 public void pressAccelerator() {
 System.out.println("K3Car.pressAccelerator");
 }
}

package poly.car0;
public class Driver {
 private K3Car k3Car;
 public void setK3Car(K3Car k3Car) {
 this.k3Car = k3Car;
 }
 public void drive() {
 System.out.println("자동차를 운전합니다."); k3Car.startEngine();
 k3Car.pressAccelerator();
 k3Car.offEngine();
 }
}

package poly.car0;
public class CarMain0 {
 public static void main(String[] args) {
 Driver driver = new Driver();
 K3Car k3Car = new K3Car();
 driver.setK3Car(k3Car);
 driver.drive();
 }
}

• Driver 와 K3Car 를 먼저 생성한다. 그리고 driver.setK3Car(..) 를 통해 driver 에게 k3Car 의 참조를 넘겨준다.
• driver.driver() 를 호출한다.
  실행 결과

자동차를 운전합니다.
K3Car.startEngine
K3Car.pressAccelerator
K3Car.offEngine

메모리 그림

다형성 - 역할과 구현 예제2

새로운 Model3 차량을 추가해야 하는 요구사항이 들어왔다. 이 요구사항을 맞추려면 기존에 Driver 코드를 많이 변경해야 한다.
드라이버는 K3Car 도 운전할 수 있고, Model3Car 도 운전할 줄 있어야 한다. 참고로 둘을 동시에 운전하는 것은 아니다.

package poly.car0;
public class Model3Car {
 public void startEngine() {
 System.out.println("Model3Car.startEngine");
 } public void offEngine() {
 System.out.println("Model3Car.offEngine");
 }
 public void pressAccelerator() {
 System.out.println("Model3Car.pressAccelerator");
 }
}

Driver - 코드 변경

package poly.car0;
public class Driver {
 private K3Car k3Car;
 private Model3Car model3Car; //추가
 public void setK3Car(K3Car k3Car) {
 this.k3Car = k3Car;
 }
 //추가
 public void setModel3Car(Model3Car model3Car) {
 this.model3Car = model3Car;
 }
 //변경
 public void drive() {
 System.out.println("자동차를 운전합니다.");
 if (k3Car != null) {
 k3Car.startEngine();
 k3Car.pressAccelerator();
 k3Car.offEngine();
 } else if (model3Car != null) {
 model3Car.startEngine();
 model3Car.pressAccelerator();
 model3Car.offEngine();
 }
 }
}

드라이버는 K3Car , Model3Car 를 모두 운전할 줄 알아야 한다. 다음과 같은 코드 변경이 발생한다.

• Model3Car 용 필드 추가
• setModel3Car(..) 메서드 추가
• drive() 메서드에서 가지고 있는 차량에 따른 분기

CarMain0 - 코드 변경

package poly.car0;
public class CarMain0 {
 public static void main(String[] args) {
 Driver driver = new Driver();
 K3Car k3Car = new K3Car();
 driver.setK3Car(k3Car);
 driver.drive();
 //추가
 Model3Car model3Car = new Model3Car();
 driver.setK3Car(null);
 driver.setModel3Car(model3Car);
 driver.drive();
 }
}

• K3를 운전하던 운전자가 Model3로 차량을 변경해서 운전하는 코드이다.
• driver.setK3Car(null) 을 통해서 기존 K3Car 의 참조를 제거한다.
• driver.setModel3Car(model3Car) 를 통해서 새로운 model3Car 의 참조를 추가한다.
• driver.driver() 를 호출한다.

실행 결과

자동차를 운전합니다.
K3Car.startEngine
K3Car.pressAccelerator
K3Car.offEngine
자동차를 운전합니다.
Model3Car.startEngine
Model3Car.pressAccelerator
Model3Car.offEngine

메모리 그림

여기서 새로운 차량을 추가한다면 또 다시 Driver 코드를 많이 변경해야 한다. 만약 운전할 수 있는 차량의 종류가 계속 늘어난다면 점점 더 변경해야 하는 코드가 많아질 것이다.

다형성 - 역할과 구현 예제3

다형성을 활용하면 역할과 구현을 분리해서, 클라이언트 코드의 변경 없이 구현 객체를 변경할 수 있다.
다음 관계에서 Driver 가 클라이언트이다.

예제를 통해서 자세히 알아보자.

앞서 설명한 자동차 예제를 코드로 구현해보자.

• Driver : 운전자는 자동차( Car )의 역할에만 의존한다. 구현인 K3, Model3 자동차에 의존하지 않는다.
  • Driver 클래스는 Car car 멤버 변수를 가진다. 따라서 Car 인터페이스를 참조한다.
  • 인터페이스를 구현한 K3Car , Model3Car 에 의존하지 않고, Car 인터페이스에만 의존한다.
  • 여기서 설명하는 의존은 클래스 의존 관계를 뜻한다. 클래스 상에서 어떤 클래스를 알고 있는가를 뜻한다.
    Driver 클래스 코드를 보면 Car 인터페이스만 사용하는 것을 확인할 수 있다.
• Car : 자동차의 역할이고 인터페이스이다. K3Car , Model3Car 클래스가 인터페이스를 구현한다.

package poly.car1;
public interface Car {
 void startEngine();
 void offEngine();
 void pressAccelerator();
}

package poly.car1;
public class K3Car implements Car {
 @Override
 public void startEngine() {
 System.out.println("K3Car.startEngine");
 } @Override
 public void offEngine() {
 System.out.println("K3Car.offEngine");
 }
 @Override
 public void pressAccelerator() {
 System.out.println("K3Car.pressAccelerator");
 }
}

package poly.car1;
public class Model3Car implements Car {
 @Override
 public void startEngine() {
 System.out.println("Model3Car.startEngine");
 }
 @Override
 public void offEngine() {
 System.out.println("Model3Car.offEngine");
 }
 @Override
 public void pressAccelerator() {
 System.out.println("Model3Car.pressAccelerator");
 }
}

package poly.car1;
public class Driver {
 private Car car; public void setCar(Car car) {
 System.out.println("자동차를 설정합니다: " + car);
 this.car = car;
 }
 public void drive() {
 System.out.println("자동차를 운전합니다.");
 car.startEngine();
 car.pressAccelerator();
 car.offEngine();
 }
}

• Driver 는 멤버 변수로 Car car 를 가진다.
• setCar(Car car) : 멤버 변수에 자동차를 설정한다. 외부에서 누군가 이 메서드를 호출해주어야 Driver 는 새로운 자동차를 참조하거나 변경할 수 있다.
• drive() : Car 인터페이스가 제공하는 기능들을 통해 자동차를 운전한다.

package poly.car1;
/**
 * 다형성을 활용한 런타임 변경
 * 런타임: 애플리케이션 실행 도중에 변경 가능
 */
public class CarMain1 {
 public static void main(String[] args) {
 Driver driver = new Driver();
 //차량 선택(k3)
 Car k3Car = new K3Car();
 driver.setCar(k3Car);
 driver.drive();
 //차량 변경(k3 -> model3)
 Car model3Car = new Model3Car();
 driver.setCar(model3Car);
 driver.drive();
 }
}

실행 결과

자동차를 설정합니다: poly.car.K3Car@24d46ca6
자동차를 운전합니다.
K3Car.startEngine
K3Car.pressAccelerator
K3Car.offEngine
자동차를 설정합니다: poly.car.Model3Car@372f7a8d
자동차를 운전합니다.
Model3Car.startEngine
Model3Car.pressAccelerator
Model3Car.offEngine

• 먼저 Driver 와 K3Car 를 생성한다.
• driver.setCar(k3Car) 를 호출해서 Driver 의 Car car 필드가 K3Car 의 인스턴스를 참조하도록 한다.
• driver.drive() 를 호출하면 x001 을 참조한다. car 필드가 Car 타입이므로 Car 타입을 찾아서 실행 하지만 메서드 오버라이딩에 의해 K3Car 의 기능이 호출된다.
  
• Model3Car 를 생성한다.
• driver.setCar(model3Car) 를 호출해서 Driver 의 Car car 필드가 Model3Car 의 인스턴스를 참조하도록 변경한다.
• driver.drive() 를 호출하면 x002 을 참조한다. car 필드가 Car 타입이므로 Car 타입을 찾아서 실행하지만 메서드 오버라이딩에 의해 Model3Car 의 기능이 호출된다.