클래스와 객체

클래스란?

💡 서로 다른 타입의 데이터와 메소드를 정의하여 사용자 정의의 타입을 만들 수 있는데, 이것을 클래스라고 한다. 즉, 클래스는 사용자 정의의 자료형이다.

캡슐화

💡 캡슐화는 유지보수성 증가(낮은 결합도)를 위해 필드의 직접 접근을 제한하고, public 메소드를 이용하여 간접적으로 접근하여 사용할 수 있도록 클래스를 작성하는 기법이다.
클래스를 작성할 시 특별한 목적이 아닌 이상 캡슐화가 기본적인 원칙으로 사용되고 있다.

필드에 직접 접근 시 발생할 수 있는 문제점

A. 필드에 올바르지 않는 값이 들어가도 통제가 불가능하다.
B. 필드의 이름이나 자료형을 변경할 때 사용하는 쪽에도 수정 영향을 미친다.

캡슐화를 적용하여 문제점 해결

A. 필드에 직접 접근하지 못하도록 private 접근 제어자 사용

구분	같은 클래스	같은 패키지	자식 클래스	전체
public	O	O	O	O
protected	O	O	O
(default)	O	O
private	O

B. public 메소드를 이용하여 간접적으로 접근하도록 사용

C. 메소드 내에 값을 검증하는 로직 추가

추상화

💡 유연성을 확보하기 위해 공통적인 것을 추출하고 공통적이지 않은 것을 제거하는 것을 의미한다.
추상화 과정을 통해 객체(Object)가 도출이 되며, 이러한 객체를 생성하기 위해 클래스를 설계하게 된다.
즉, 추상화는 현실세계의 복잡한 사건을 단순화하여 새로운 객체 지향 세계를 창조해나가는 과정이다.

객체 지향 프로그래밍이란?

💡 현실 세계의 모든 사건(event)는 객체와 객체의 상호작용에 의해 일어난다는 세계관을 프로그램을 만들 때 이용하여 새로운 세계를 창조하는 방법론이다.
객체가 서로 상호작용을 하며 사건이 일어난다는 개념은 현실 세계와 닮아있지만, 다른 점은 무생물이나 개념 같은 존재들도 하나의 주체로 본인의 상태를 스스로 제어하고 행동한다는 것이 다른 점이다. (의인화 기법 → 캡슐화를 의미한다.)
또한 모든 객체는 너무 많은 수행할 수 있는 것이 아닌 적절한 책임을 가지고 있어야 한다. 만약 너무 많은 것을 수행해야 하는 책임이 존재한다면 이는 또 다른 객체에게 책임을 나눈다. (단일 책임의 원칙)

객체 간의 상호작용

💡 객체와 객체는 메세지(메소드 호출)를 통해 서로 상호작용을 한다. 보내는 쪽을 송신자, 받는 쪽을 수신자라고 하며, 수신자는 메세지를 전달 받아 그 메세지에 해당하는 내용을 처리하는 방법을 스스로 결정한다. 스스로 결정한 방식대로 명령어를 순차적으로 기술한 것을 메소드(method)라고 한다.
상호작용에 중요한 것은 메세지를 수신하여 응답하는 상호작용을 설계하는 것을 의미한다.
객체 지향 프로그래밍에서 중요한 것은 이러한 상호작용을 설계하는 것이다. (즉, 필드보다는 메소드를 중점으로 추상화 기법을 적용하여 객체를 설계하는 것이 중요하다.)

행위를 중심으로 추상화

A. 시스템 요구사항

1. 카레이서는 시동걸기, 엑셀레이터 밟기, 브레이크 밟기, 시동 끄기를 할 수 있다.
2. 자동차는 시동걸기, 앞으로가기, 멈추기 , 시동끄기를 할 수 있다.
3. 자동차는 처음에 멈춘 상태로 대기하고 있는다.
4. 카레이서는 먼저 자동차에 시동을 건다. 이미 걸려있는 경우 다시 시동을 걸 수 없다.
5. 카레이서가 엑셀레이터를 밟으면 시동이 걸린 상태일 경우 자동차는 시속이 10km/h 증가하며 앞으로 나간다.
6. 자동차가 달리는 중인 경우 브레이크를 밟으면 자동차의 시속은 0으로 떨어지며 멈춘다.
7. 브레이크를 밟을 때 자동차가 달리는 중이 아니라면 이미 멈춰있는 상태라고 안내한다.
8. 카레이서가 시동을 끄면 더 이상 자동차는 움직이지 않는다.
9. 자동차가 달리는 중이라면 시동을 끌 수 없다.

B. 필요한 객체

카레이서, 자동차

C. 상호작용

- 카레이서가 수신할 수 있는 메세지 (카레이서가 해야 하는 일)
시동을 걸어라
엑셀레이터를 밟아라
브레이크를 밟아라
시동을 꺼라

- 자동차가 수신할 수 있는 메세지 (자동차가 해야 하는 일)
시동을 걸어라
앞으로 가라
멈춰라
시동을 꺼라

시동 걸기
 ---------                           ----------                           --------
 | 사용자 |  ---> 시동을 걸어라 ---> | 카레이서 | ---> 시동을 걸어라 --->   | 자동차 |
 ---------  <-------------------     ---------- <---------------------    ---------

가속 하기
  ---------                                 ----------                         --------
  | 사용자 |  ---> 엑셀레이터를 밟아라 ---> | 카레이서 | ---> 앞으로 가라 --->   | 자동차 |
  ---------  <------------------------     ---------- <--------------------   ---------

정지하기
  ---------                               ----------                     --------
  | 사용자 |  ---> 브레이크를 밟아라 ---> | 카레이서 | ---> 멈춰라 --->   | 자동차 |
  ---------  <-----------------------    ----------   <--------------   ---------

시동 끄기
  ---------                        ----------                          --------
  | 사용자 |  ---> 시동을 꺼라 ---> | 카레이서 | ---> 시동을 꺼라 --->   | 자동차 |
  ---------  <-------------------   ---------- <------------------     ---------

D. 클래스 설계하기

카레이서 클래스
 - 속성 : 자동차
 - 행위 : 시동을걸어라, 엑셀레이터를 밟아라, 브레이크를 밟아라, 시동을 꺼라.

자동차 클래스
 - 속성 : 시동상태, 현재시속
 - 메소드 : 시동을걸어라, 앞으로 가라, 멈춰라, 시동을 꺼라

데이터를 중심으로 추상화

💡 객체지향에서 중요한 것은 행위(메소드)이지만, 데이터를 중심으로 추상화 하여 객체 및 클래스를 설계하는 경우도 존재한다. 대표적으로 DTO 같은 클래스가 있다.

생성자

💡 인스턴스를 생성할 때 초기 수행할 명령이 있는 경우 미리 작성해두고, 인스턴스를 생성할 때 단 한 번 호출되는 함수이다. 지금까지 인스턴스를 생성할 때 클래스명 레퍼런스변수 = new 클래스명(); 이렇게 사용해왔다. new 뒤에 클래스명은 사실 생성자(constructor)라는 메소드를 호출하는 구문이었다.
생성자 함수에 매개변수가 없는 생성자를 기본생성자(default constructor)라고 하며, 기본 생성자는 compiler에 의해 자동으로 추가되기 때문에 지금까지 명시적으로 작성하지 않고 사용할 수 있었다.

• 실행결과

  User [id=null, pwd=null, name=null, enrollDate=null]
  User [id=user01, pwd=pass01, name=홍길동, enrollDate=null]
  User [id=user02, pwd=pass02, name=이순신, enrollDate=Sun May 07 15:52:53 KST 2023]
  User [id=user02, pwd=pass02, name=이순신, enrollDate=Sun May 07 15:52:53 KST 2023]

오버로딩

💡 동일한 클래스 내에는 동일한 이름의 생성자 혹은 메소드를 작성하지 못한다. 하지만 매개변수의 타입, 갯수, 순서를 다르게 작성하면 서로 다른 생성자나 메소드로 인식하기 때문에 동일한 이름의 생성자나 메소드를 여러 개 작성할 수 있게 해준다. 이것을 오버로딩(overloading)이라고 한다.

매개변수로 사용 가능한 자료형

💡 기본자료형, 기본자료형 배열, 클래스 자료형, 클래스 자료형 배열, 가변인자 이렇게 5가지 형태의 매개변수 사용이 가능하다.

static과 final 키워드

static

💡 정적 메모리 영역에 프로그램이 start될 시 할당 하고자 할 때 사용하는 키워드이다.
static 필드나 메소드는 인스턴스 생성 없이 클래스명.을 통해 접근해서 사용이 가능한다.
여러 인스턴스가 공유해서 사용할 목적인 속성이나 필드의 예약어 자리에 추가한다.

final

💡 변경 불가의 의미를 담고 있는 키워드이다.
(상속과 관련하여 클래스나 메소드의 예약어 자리에 쓰이면 더이상 하위 클래스에서 가지지 못하는 마지막 클래스나 메소드를 의미하게 된다.)

• 클래스 필드의 final 변수는 선언과 동시에 초기화 하거나 생성자를 통한 초기화를 해야 한다.

변수의 종류

💡 클래스에서 쓰이는 변수는 크게 클래스 변수, 인스턴스 변수(클래스의 필드), 지역 변수로 구분된다.
클래스 변수는 static 키워드를 가지고 필드에 선언하는 변수로 메모리의 static영역을 사용한다.
인스턴스 변수는 static 키워드 없이 클래스의 필드에 선언하는 변수로 메모리의 heap영역을 사용한다.
지역 변수는 메소드, 생성자, 초기화 블록 내부에서 선언하는 변수로 다른 변수들보다 우선권을 가진다.

변수	생성시기	소멸시기
클래스 변수	프로그램 시작 시	프로그램 종료 시
인스턴스 변수	인스턴스 생성 시	참조하지 않을 시
(GC 소관)
지역 변수	메소드 호출 시	메소드 종료 시

초기화 블럭

💡 초기화 블럭은 해당 클래스의 인스턴스 생성 시 어떤 생성자를 활용해서 인스턴스를 생성하더라도 공통적으로 실행 될 코드를 작성할 수 있는 블럭이다.

• 인스턴스 변수

• 클래스 변수

객체 배열(클래스 자료형 배열)

💡 레퍼런스 변수에 대한 배열로 동일한 타입의 여러 인스턴스들을 배열로 관리할 수 있다.

Car[] carArray = new Car[5];
carArray[0] = new Car("페라리", 300);
carArray[1] = new Car("람보르기니", 350);
carArray[2] = new Car("롤스로이스", 250);
carArray[3] = new Car("부가티베이론", 400);
carArray[4] = new Car("포터", 500);

for (int i = 0; i < carArray.length; i++) {
	carArray[i].driveMaxSpeed();
}

• 실행결과

  페라리이(가) 최고시속 300km/h로 달려갑니다.
  람보르기니이(가) 최고시속 350km/h로 달려갑니다.
  롤스로이스이(가) 최고시속 250km/h로 달려갑니다.
  부가티베이론이(가) 최고시속 400km/h로 달려갑니다.
  포터이(가) 최고시속 500km/h로 달려갑니다.