Java 2-10 객체지향 PART 4 - 다형성

다형성(Polymorphism)이란

📚다형성을 알아봅시다.

• 다형성은 하나의 타입으로 여러 객체를 다룰 수 있는 객체지향의 4번째 특징입니다.
• 인터페이스 상속, 클래스 상속을 활용해서 추상계층을 표현해 왔습니다.
• 이제 추상 계층이라는 특징을 활용해서 다형성을 구현할 수 있습니다.

인터페이스를 활용한 다형성

💡인터페이스를 활용해서 다형성을 구현해 봅시다.

• LifeForm.java

  public interface LifeForm {
  
      void exist();
  }

• Animal.java

  public interface Animal extends LifeForm {
  
      void makeSound();
  }

• Cat.java

  public class Cat implements Animal {
      @Override
      public void makeSound() {
          System.out.println("야옹");
      }
  
      @Override
      public void exist() {
          System.out.println("고양이가 존재합니다.");
      }
  
      public void scratch() {
          System.out.println("스크래치!");
      }
  }

• Dog.java

  public class Dog implements Animal {
      @Override
      public void makeSound() {
          System.out.println("멍멍");
      }
  
      @Override
      public void exist() {
          System.out.println("강아지가 존재합니다.");
      }
  
      public void wag() {
          System.out.println("꼬리 흔들");
      }
  }

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // 다형성 활용
        Animal animal = new Cat();
        animal.exist(); // ✅
        animal.makeSound(); // ✅
    }
}

형변환(Casting)

📚형변환이 다형성에서 중요한 이유를 알아봅시다.

• 부모타입으로 자식타입을 다룰 수 있는 이유는 자동으로 형변환(Casting) 이 발생했기 때문입니다.
• 자식타입 → 부모타입: 업캐스팅(UpCasting)
• 부모타입 → 자식타입: 다운캐스팅(DownCasting)

업캐스팅(UpCasting) - 자식 → 부모

📚부모타입으로 자식타입을 다룰 수 있는 이유는 업캐스팅(UpCasting) 때문입니다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // 다형성 활용
        Animal animal = new Cat(); // ✅ 자동 형 변환
        animal.exist(); // ✅
        animal.makeSound(); // ✅
    }
}

업캐스팅(UpCasting)의 주의사항

⚠️업캐스팅은 부모의 타입으로 데이터를 다룰 수 있지만 자식 클래스의 고유기능을 활용할 수 없습니다.

• 자식 클래스의 고유 기능을 사용하려면 다운캐스팅 이 필요합니다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // 다형성 활용
        Animal animal = new Cat(); // ✅ 자동 형 변환
        animal.exist();
        animal.makeSound();
        animal.scratch(); // ❌ 사용 불가
    }
}

다운캐스팅(DownCasting): 부모 → 자식

📚다운캐스팅으로 자식 클래스의 고유 메서드를 사용할 수 있습니다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        // 다형성 활용
        Animal animal = new Cat();
        animal.exist();
        animal.makeSound();        
        Cat cat = (Cat) animal; // ✅ 다운캐스팅(부모Animal -> 자식Cat)
        cat.scratch(); // ✅ 자식 클래스의 기능 활용 가능
    }
}

다운캐스팅(DownCasting)의 주의사항

⚠️잘못된 다운캐스팅은 컴파일단계에서 감지할 수 없습니다.

• 컴파일러는 다운캐스팅이 문법적으로 올바른지 여부만 검사해주기 때문에
• 런타임시에 실제 어떤 객체가 변수에 할당되는지 검사해 주지 않습니다.
• 컴파일 시점에는 오류 없이 통과되지만 런타임시점에 ClassCastException 이 발생할 가능성이 있습니다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 다운 캐스팅
        Animal dog = new Dog();
        // 문법적으로 잘못된건 아니라서 에러가 발생하지 않습니다.
        Cat cat1 = (Cat) dog; // ⚠️ 
        cat1.scratch(); // ❌ 해당 라인이 실행할때만 에러 여부를 확인할 수 있습니다.
    }
}

❗그래서 다운캐스팅을 사용할때 항상 instanceof 를 활용해야합니다.

• instanceof 는 객체가 특정 클래스나 인터페이스의 인스턴스인지 확인해 주는 역할을 합니다.
• 주로 다운캐스팅 하기 전에 타입을 검사해서 ClassCastException 을 예방하는데 활용됩니다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Animal animal2 = new Dog();

        // ✅ 안전한 다운캐스팅(animal2 가 Cat 의 인스턴스 유형인지 확인합니다.)
        if (animal2 instanceof Cat) {
            Cat cat = (Cat) animal2;
            cat.scratch();
        } else {
            System.out.println("객체가 고양이가 아닙니다.");
        }
    }
}

다형성의 장점 맛보기

💡한 가지 타입으로 유연한 프로그래밍 처리를 할 수 있습니다.

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Animal[] animals = {new Cat(), new Dog()};
        for (Animal animal : animals) {
            animal.makeSound();
        }
    }
}