Java의 객체지향 프로그래밍 기초

객체지향 프로그래밍

모든 실재하는 어떤 대상을 프로그래밍 언어에서는 객체(Object)라고 부른다. 객체지향 프로그래밍(OOP, Object Oriented Programming)의 개념은 이 객체에서 시작된다. 객체지향이론의 핵심 개념은 실제 세계가 객체들로 구성되어 있고 발생하는 모든 사건들은 객체들의 상호작용을 통해 발생한다는 것을 전제로 한다.

객체지향 프로그래밍은 "프로그래밍에서 필요한 데이터를 한 데 모아 추상화시켜 상태와 행위를 가진 객체를 만들고 그 객체들 간의 유기적인 상호작용을 통해 특정 기능을 구성"하는 프로그래밍 방법론을 지칭한다.

즉, 실제 사물의 속성(state)과 기능(behavior)을 분석한 후 이것을 프로그래밍의 변수와 함수로 정의함으로 컴퓨터 프로그래밍에 반영하고 실제 세계와 유사한 가상 세계를 구현하고자 하는 것이다.

• 객체지향언어의 특징

1. 코드의 재사용성이 높음
   • 새로운 코드를 작성할 때 기존 코드를 활용하여 쉽게 작성 가능
2. 코드의 관리가 쉬움
   • 코드간의 관계를 이용해 쉽게 코드의 변경 가능
3. 프로그래밍의 신뢰성이 높음
   • 제어자와 메서드를 이용해 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 함
   • 코드의 중복을 제거하여 오작동을 방지

Java의 클래스와 객체

Java의 클래스

클래스(Class)란 객체를 정의한 설계도 또는 틀이라고 정의할 수 있다.

클래스를 통해 생성된 객체를 인스턴스라 부르며 클래스로 객체를 만드는 과정을 객체의 인스턴스화라 일컫는다.

• 클래스의 구성 요소와 기본 문법

1. 필드 : 클래스의 속성을 나타내는 변수
2. 메서드 : 클래스의 기능을 타나내는 함수
3. 생성자 : 클래스의 객체를 생성하는 역할
4. 이너 클래스 : 클래스 내부의 클래스

public class Example{
  int num = 5;          // 필드
  void printX() {...}   // 메서드
  Example {...}         // 생성자
  class Example2 {...}  // 이너 클래스
}

Java의 객체

프로그래밍에서 객체는 클래스에 정의된 내용대로 메모리에 생성된 것을 의미한다.

객체의 정의 : 실제로 존재하는 사물 또는 개념
객체의 용도 : 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름

• 객체의 구성 요소
  • 속성과 기능이라는 두 가지 구성 요소로 이뤄짐
  • 속성과 기능은 클래스에서 필드와 메서드로 정의되며 일반적으로 하나의 객체는 다양한 기능의 집합으로 이뤄져 있으며 이런 속성과 기능을 객체의 멤버라고 부름
  • 클래스로 객체를 생성하면 클래스에 정의된 속성과 기능을 가진 객체가 생성
  • 속성(property) : 멤버변수(member variable), 특성(attribute), 필드(field), 상태(state)
  • 기능(function) : 메서드(method), 함수(function), 행위(behavior)

• 객체의 생성과 활용

// 객체의 생성
클래스명 참조_변수명;        // 인스턴스를 참조하기 위한 참조변수 선언
참조_변수명 = new 생성자();  // 인스턴스 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장

Computer com;             // Computer클래스의 참조변수 com을 선언
com = new Computer();     // Computer인스턴스 생성하고 생성된 인스턴스의 주소를 com에 저장

Computer com = new Computer();  // 간략화

// 객체의 활용
참조_변수명.필드명      // 필드값 불러오기
참조_변수명.메서드명()  // 메서드 호출

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Java의 필드와 메서드

Java의 필드

필드는 클래스에 포함된 변수를 의미하며 객체의 속성읠 정의할 때 사용하며 클래스 변수와 인스턴스 변수로 구분한다.

변수는 선언된 위치에 따라 종류가 결정되며 각자 다른 유효 범위(scope)를 가진다.

class Example{        // 클래스 영역
	int iv;           // 인스턴스 변수
	static int cv;    // 클래스 변수

	void method{      // 메서드 영역
  		int lv = 5;   // 지역 변수 - 메서드 영역 안에서만 유효
	}
}

• 인스턴스 변수 (iv, instance variable)
  • 인스턴스가 가지는 고유한 속성을 저장하기 위한 변수
  • static키워드가 없이 선언된 변수
  • new 생성자를 통해 인스턴스가 생성될 때 만들어짐
  • 힙 메모리의 독립적 공간에 저장되며 객체의 고유한 개별성을 지님
  • Ex) 성별, 이름, 나이

• 클래스 변수 (cv, class variable)
  • 공통된 저장공간을 공유하는 변수
  • static키워드와 함께 선언된 변수
  • 특정 클래스에서 생성되는 모든 인스턴스가 특정한 값을 공유해야할 때 사용
  • 인스턴스를 생성하지 않아도 '클래스.클래스변수명'을 통해 사용 가능
  • Ex) 눈의 개수, 심장의 개수

• 지역 변수
  • 메서드 내에 선언되며 메서드 내에서만 사용 가능한 변수
  • 멤버 변수(cv, iv)와 달리 스텍 메모리에 저장되며 메서드 종료 시 소멸
  • 일정 기간 사용하지 않으면 가상 머신에 의해 자동으로 삭제
  • 멤버 변수와 달리 직접 초기화하지 않으면 값을 출력할 때 오류가 발생

static 키워드

static은 클래스의 멤버(필드, 메서드, 이너 클래스)에 사용되는 키워드이다.

static 키워드가 붙어있는 멤버를 '정적 멤버(static member)'라고 부른다.

static 키워드로 선언된 정적 멤버는 객체 생성없이 바로 사용 가능하다.

public class StaticCase {
  public static void main(String[] args){
    StaticExam staticExam = new StaticExam();
    System.out.println("iv = " + staticExam.first);   // 인스턴스 변수
    System.out.println("cv = " + StaticExam.second);  // 클래스 변수 - 인스턴스 생성 없이 사용
  }
}

class StaticExam {
  int first = 10;
  static int second = 20;
}

// 출력 결과
iv = 10
cv = 20

Java의 메서드

메서드는 특정 작업을 수행하는 일련의 명령문들의 집합을 의미한다.

메서드 시그니처(method signature)와 메서드 바디(method body)로 구분한다.

메서드의 반환타입이 void가 아니면 메서드 바디에는 반드시 return문이 존재해야 한다.

// 자바제어자 반환타입 메서드명(매개 변수)
public static int multi(int a, int b){    // 메서드 시그니처

  // 메서드 내용 = 메서드 바디
  int result = a * b;
  return result;
}

메서드 오버로딩

하나의 클래스 안에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것이다.

같은 이름의 메서드명을 사용하며, 매개변수의 개수나 타입이 다르게 정의되어야 한다.

하나의 메서드로 여러 경우의 수를 해결할 수 있다.

Ex) println 메서드

public class MethodOverloading {
  public static void main(String[] args){
    Sum sum = new Sum();  // 객체 생성

    sum.add();            // 메서드 호출
    sum.add(5, 5);
    sum.add(5, 5L);
    sum.add(5L, 5);
    sum.add(5L, 5L);
  }
}

class Sum {
  public void add(){      // 동일한 이름의 메서드 5개를 정의
    System.out.println("입력된 값이 없습니다.");
  }
  public void add(int a, int b){
    System.out.println("int a + int b = " + int a + int b);
  }
  public void add(int a, long b){
    System.out.println("int a + long b = " + int a + long b);
  }
  public void add(long a, int b){
    System.out.println("long a + int b = " + long a + int b);
  }
  public void add(long a, long b){
    System.out.println("long a + long b = " + long a + long b);
  }
}

// 출력 결과는 모두 10으로 같으나 사용된 메서드의 타입이 다름
입력받은 값이 없습니다.
int a + int b = 10
int a + long b = 10
long a + int b = 10
long a + long b = 10