[Java] 클래스, 객체, 인스턴스, 메서드, 변수

자바를 배우다보니 용어가 헷갈려서 제대로 짚고 넘어갈 필요가 있다고 느껴 정리해둔다.

클래스

• 클래스는 객체를 생성하는데 사용된다.
• 변수(데이터)와 함수(메서드)의 모음이다.
• 원하는 타입을 직접 만들 수 있다.

객체를 만들기 위한 틀, 설계도라고 생각하면 된다. 클래스에서는 여러가지 객체를 생성할 수가 있다.

TV 설계도로 예를 들자면

• TV 설계도라는 클래스는 TV라는 객체를 만들기 위해 필요하다.
• TV 설계도는 왜 필요한가? 설계도가 있으면 TV라는 제품을 쉽게 만들 수 있다.
• TV는 왜 필요한가? TV가 가진 속성과 기능을 사용하기 위해서다.

객체

TV라는 객체는 속성과 기능으로 이루어져있다. 속성은 변수와 같고, 기능은 메서드라고 생각하면 된다.

객체 = 변수 + 메서드

TV라는 객체의 속성과 기능을 보자

속성	기능
크기, 길이, 높이, 색상, 볼륨, 채널 등	켜기, 끄기, 볼륨 높이기, 볼륨 낮추기, 채널 변경하기 등

CLASS Tv { // TV라는 클래스
// 속성 -> 변수
	String color; // 색깔
    boolean power; // 전원상태
    int channel; // 채널
    
// 기능 -> 메서드
	void power() {power = !power;}
    void channelUp() {channel++;}
    void channelDown() {channel--;}    
}

이 내용을 가지고 코드를 작성해본다면 이렇게 될 것이다.

객체 생성 방법

객체를 생성하려면 참조변수를 선언하고, 객체의 주소를 참조변수에 저장해야한다.

Tv t; // Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언
t = new Tv(); // Tv인스턴스를 생성한 후, 생성된 Tv인스턴스의 주소를 T에 저장

Tv t = new Tv(); // 간단히 한 문장으로 객체를 생성할 수 있다 

객체 사용 방법

생성한 객체를 사용하는 방법은 다음과 같다.

t.channel = 7; // Tv인스턴스의 멤버변수 channel의 값을 7로 한다 
t.channelDown(); // Tv인스턴스의 메서드 channelDown()을 호출한다
System.out.println("현재 채널은 " + t.channel + " 입니다.");

인스턴스

클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화 라고 한다.
그 객체가 메모리에 할당되어 실제 메모리를 차지하는 것을 인스턴스라고 한다.

※ 객체와 인스턴스는 거의 같다고 보면 됨.
객체 = 인스턴스 변수의 묶음.
모든 인스턴스를 대표하는 일반적인 용어로 '객체'를 사용.

인스턴스는 특정 클래스로부터 생성된 객체를 말한다. TV라는 클래스로부터 만들어진 객체를 TV인스턴스 라고 함. (인스턴스화해서 제품을 만들어야 우리가 TV를 사용할 수 있음)

작성된 클래스를 토대로

이런 객체가 만들어진다.

 String coffeeBean; // 데이터가 없는 비어있는 객체가 생성된 것

 coffeeBean = new String("Arabica"); // 인스턴스화 한다(객체를 실제로 메모리에 할당하는 과정)

자바에서는 하나의 클래스로부터 여러 개의 인스턴스를 생성할 수 있다.
이렇게 생성된 인스턴스는 독립된 메모리 공간에 저장된 자신만의 필드를 가질 수 있다.

해당 클래스의 모든 메서드(method)는 해당 클래스에서 생성된 모든 인스턴스가 공유하게 된다.

메서드

• 클래스 안에 반드시 들어가 있어야 하는 함수
• 작업단위로 문장들을 묶어서 이름을 붙인 것.
• 값(입력)을 받아서 처리하고, 결과를 반환(출력)

public static void main(String args[]) {
	...
    for (int i=0; i<10; i++)
    	numArr[i] = (int)(Math.random()*10); // 배열 초기화
    
    for(int i=0; i<10; i++) 
    	System.out.printf("%d",numArr[i]);
    System.out.println(); // 배열 출력
    // 중간 생략
    for(int i=0; i<10; i++)
    	System.out.printf("%d",numArr[i]);
    System.out.println(); // 배열 출력
}

위 코드의 중복되는 부분(배열 출력)을 메서드로 만들면 아래처럼 된다.

static void printArr(int[] numArr){
	for(int i=0; i<10; i++)
    	System.out.printf("%d",numArr[i]);
    System.out.println();
}

public static void main(String args[]) {
	...
    for (int i=0; i<10; i++)
    	numArr[i] = (int)(Math.random()*10);
    
    printArr(numArr); // 배열을 출력
    // 중간 생략
    printArr(numArr); // 배열을 출력
}

반복적으로 수행되는 여러 문장을 메서드로 작성할 수 있다.
하나의 메서드는 한 가지 기능만 수행하도록 작성하자.

메서드 장점

메서드를 사용하면 코드의 중복을 줄일 수 있고, 코드의 관리가 쉬워지며, 코드를 재사용할 수 있다. 코드가 간결해서 이해하기도 쉬워진다.

메서드 생성 방법

메서드 = 선언부 + 구현부

• 작업에 필요한 매개변수는 0개 부터 여러개까지 넣을 수 있다.
• 여러 개의 값을 결과로 주고 싶으면 배열로 묶으면 된다.
• 반환타입에는 작업 결과의 반환타입을 적는다. 반환할 것이 없으면 반환 타입에 void라고 적으면 됨.

메서드를 생성할 때는 이렇게 써준다.

반환타입 메서드이름 (타입 변수명, 타임 변수명, ...) // 선언부
{											  // 구현부
	// 메서드 호출 시 수행될 코드
}

int add(int a, int b) // 선언부
{					  // 구현부
	int result = a + b;
    return result;	// 호출한 메서드로 결과를 반환함.
}

메서드 사용 방법

메서드를 호출할 때는 이렇게 써준다.

• 작업에 값이 필요없다면 괄호 안을 빈 칸으로 두면 된다.

메서드이름(값1, 값2, ...); // 작업에 필요한 값들을 넣어줌

print99danAll(); // void print99danAll()을 호출
int result = add(3,5); // int add(int x, int y)를 호출하고, 결과를 result에 저장

메서드의 실행흐름

MyMath mm=m new MyMath(); // 먼저 인스턴스를 생성한다

long value = mm.add(1L, 2L); // 메서드를 호출한다

long add(long a, long b) {
	long result = a + b;
    return result;
    }

1. main 메서드에서 메서드 add를 호출한다. 인수 1L, 2L이 메서드 add의 매개변수 a,b에 각각 복사(대입)된다.
2. 메서드 add의 괄호{} 안에 있는 문장들이 순서대로 수행된다.
3. 메서드 add의 모든 문장이 실행되거나 return 문을 만나면, 호출한 메서드(main메서드)로 되돌아와서 이후의 문장들을 실행한다.

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메서드에는 static 메서드와 인스턴스 메서드가 있다.
둘은 정반대의 성격을 지니고 있다고 생각하면 쉽다.

static 메서드

• 클래스 메서드라고도 함.
• 메서드 앞에 static이 붙음.
• 객체 생성없이(객체 생성을 안 하니 참조변수도 없다고 이해하면 쉬움) '클래스이름.메서드이름()'으로 호출한다.
• 인스턴스 멤버와 관련없는 작업을 함. 메서드 내에서 인스턴스 변수(instance variable) 사용 불가.

인스턴스 메서드

• 메서드 앞에 static이 붙지 않음.
• 인스턴스를 생성 후, '참조변수.메서드이름()'으로 호출한다.
• 인스턴스 멤버와 관련된 작업을 하는 메서드. 메서드 내에서 인스턴스 변수(instance variable)를 사용 가능.

예) Math.random() 메서드

• static 메서드임. 그래서 앞에 클래스 이름인 Math가 붙었다.
• 사용할 때 참조변수 적지 않고, 객체를 생성하지도 않는다.
• Math.round()도 마찬가지다. 이런 메서드들이 전부 static 메서드다.

아래는 인스턴스 메서드와 클래스 메서드의 차이를 보여주기 위한 예시다.

class MyMath2 {
	long a, b; // 인스턴스 변수(iv)를 사용
    
    long add() { // 인스턴스 메서드
    	return a + b;
    }
    
    static long add(long a, long b) { // 클래스 메서드(static메서드), 지역변수(lv)를 사용
    	return a + b;
    }
}

두 메서드는 이름도 반환타입도 똑같지만 매개변수가 다르다.

• 인스턴스 메서드에는 매개변수가 없고(인스턴스 변수를 쓰니까 매개변수 값이 필요가 없다.)
• 클래스 메서드에는 매개변수가 있다.

그리고 사용하는 변수도 다르다.

• 인스턴스 메서드는 인스턴스 변수를 사용하고
• 클래스 메서드는 지역변수를 사용한다. 지역변수는 메서드 시작부터 끝날 때까지만 유효하다.

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각 메서드들을 어떻게 사용하는 지 보자.

class MyMathTest2 {
	public static void main(String args[]) {
    System.out.println(MyMath2.add(200L, 100L); // 1. 클래스메서드 호출
    MyMath2 mm = new MyMath2(); // 1. 인스턴스 생성
    mm.a = 200L;
    mm.b = 100L;
    System.out.println(mm,add()); // 2. 인스턴스메서드 호출
  }
}

클래스메서드

• 이름(MyMath2).메서드이름(add)()로 호출
• 객체 생성없이 호출이 가능

인스턴스 메서드

• 인스턴스를 만들고 인스턴스 변수 값을 세팅해준 다음에 호출이 가능.
  참조변수(mm).메서드이름(add)()로 호출.

종합해보자면, 인스턴스 변수의 사용 가능 여부가 두 메서드의 차이점이라고 할 수 있다.

인스턴스 변수를 사용해야한다면 인스턴스 메서드를 사용하면 되고,
아니라면(객체가 필요없다면) 클래스 메서드를 사용하면 된다.

변수

변수는 멤버변수, 지역변수 2가지 종류로 나눌 수 있다.
멤버변수는 클래스변수, 인스턴스변수 두 가지로 나눌 수 있고, 지역변수까지 하여 변수는 총 3가지 종류가 있다.

클래스변수, 인스턴스변수는 멤버변수이며 이 외의 변수는 모두 지역변수이다.

멤버변수

클래스 영역내에 위치한다.

클래스 변수(class variable)

• 클래스 영역에 선언되며, 인스턴스변수 앞에 static을 붙인다.
• 하나의 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성을 클래스 변수로 선언한다.
  (TV로 예를 들면, 화면 Boolean의 true값)
• 클래스 변수는 해당 클래스가 종료될 때 까지 유지되며 전역변수의 성격을 갖는다.

인스턴스 변수(instance variable)

• 클래스 영역에 선언되며 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다.
• 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우 인스턴스변수로 선언한다.
  (TV로 예를 들면, 화면의 크기)

지역변수(local variable)

• 메서드 내에 선언되며 메서드 내에서만 사용 가능하다.

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참고

• [Java] 클래스, 객체, 인스턴스, 메소드 란?
  
• 클래스, 객체, 인스턴스, 메소드, 생성자 개념
• [자바의 정석 - 기초편] ch6-2~4,6~7,9~19,23~29
• [자바의정석 정리-1] 클래스, 인스턴스, 메서드, 변수 (feat. 쉽게배우는자바1 )