Chapter6 객체지향 프로그래밍Ⅰ
객체지향 언어
객체지향언어는 기존의 프로그래밍언어에 몇 가지 새로운 규칙을 추가한 발전된 형태의 것이다.
이러한 규칙들을 이용해서 코드 간에 서로 관계를 맺어줌으로써 보다 유기적으로 프로그램을 구성하는 것이 가능해졌다.
1. 코드의 재사용성이 높다.
새로운 코드를 작성할 때 기존의 코드를 이용하여 쉽게 작성할수있다.
2. 코드의 관리가 쉽다.
코드간의 관계를 이용해서 적은 노력긍로 쉽게 코드를 변경 할 수있다.
3. 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.
제어자와 메서드를 이용해서 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 하며,
코드의 중복을 제거하여 코드의 불일치로 인한 오작동을 방지할수있다.
가장 큰 장점은 코드의 재사용성이 높고 유지 보수가 용의, 중복 코드 제거 기능들이 많이 들어있다.
다향 성과 같은 객체지향 개념을 학습할 때 재사용 성과 유지 보수 그리고 중복된 코드의 제거, 이 세 가지 관점에서 보면 보다 쉽게 이해할 수 있다.
객체지향 개념에 얽매여서 고민하기보다는 일단 프로그램을 기능적으로 완성한 다음 어떻게 하면 보다 객체지향적으로 코드를 개선할 수 있을지를 고민하여 점차 개선해 나가는 것이 좋다.
클래스와 객체
클래스란'객체를 정의해놓은것','객체의 설계도 또는 틀'이라고 정의할수있다. 클래스는 객체를 생성하는데 사용되며, 객체는 클래스에 정의된 대로 생성된다.
클래스의 정의 클래스란 객체를 정의해 놓은 것
클래스의 용도 클래스는 객체를 생성하는데 사용
프로그래밍에서의 객체는 정의된 내용대로 메모리에 생성된 것을 뜻한다.
객체의 정의 실제로 존재하는것, 사물 또는 개념
객체의 용도 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름
유형의 객체 책상, 의자, 자동차, tv와 같은 사물
무형의 객체 수학공식, 프로그램 에러와 같은 논리나 개념
객체의 구성요소 - 속성과 기능
객체는 속성과 기능, 두 종류의 구성요소로 이루어져 있으며, 일반적으로 객체는 다수의 속성 과 다수의 기능을 갖는다.
즉 객체는 속성과 기능의 집합이라고 할 수 있다.
그리고 객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버(구성원, member)라 한다.
클래스란 객체를 정의한 것이므로 클래스에는 객체의 모든 속성과 기능이 정의되어 있다. 클래스로부터 객체를 생성하면, 클래스에 정의된 속성과 기능을 가진 객체가 만들어지는 것이다.
TV 예시
객체지향 프로그래밍에서는 속성과 기능을 각각 변수와 메서드로 표현한다.
속성(property) → 멤버변수(variable)
기능(funtion) → 메서드(method)
채널 → int channel
채놀 높이기 → channelUp()...
예시의 내용으로 Tv클래스를 만어보면 다음과 같다.
객체와 인스턴스
객체 : 모든 인스턴스를 대표하는 일반적인 용어
인스턴스 : 특정 클래스로부터 생성된 객체
클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화(instantiate)라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다.
인스턴스와 객체는 같은 의미이므로 두 용어의 사용을 엄격히 구분할 필요는 없지만, 문맥에 따라 구별하여 사용하는 것이 좋다.
객체의 생성과 사용
클래스명 변수명; // 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수를 선언
변수명 = new 클래스명(); // 클래스의 객체을 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장
인스턴스는 참조 변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조 변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야 한다.
객체배열
객체배열 == 참수변수 배열
객체 배열을 생성하는 것은, 그저 객체를 다루기 위한 참조 변수들이 만들어지는 것뿐, 아직 객체기 저장되지 않았다.
객체를 생성해서 객체 배열의 각 요소에 저장하는 것을 잊으면 안 된다.
다뤄야 할 객체의 수가 많을 때 for문을 사용한다.
클래스의 정의 -데이터와 함수의 결합
클래스 == 데이터 + 함수
1. 변수 하나의 데이터를 저장할 수 있는 공간
2. 배열 같은 종류의 여러 데이터를 하나로 저장할 수 있는 공간
3. 구조체 서로 관련된 여러 데이터(종류 관계X)를 하나로 저장할 수 있는 공간
4. 클래스 데이터와 함수의 결합(구조체 + 함수)
클래스의 정의 -사용자 정의 타입
원하는 타입을 직접 만들 수 있다.
프로그래밍언어에서 제공하는 기본 자료형(primitive type) 외에 프로그래머가 서로 관련된 변수들을 묶어서 하나의 타입으로 새로 추가하는 것을 사용자정의 타입(user- defined type)이라고 한다.
선언위치에 따른 변수의 종류
변수는 클래스 변수, 인스턴스 변수, 지역변수 모두 세 종류가 있다.
변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 '변수의 선언 위치' 이므로 변수의 종류를 파악하기 위해서는 변수가 어느 영역에 선언되었는지를 확인하는 것이 중요하다.
멤버변수를 제외한 나머지 변수들은 모두 지역 변수이다
멤버변수 중 static 이붙은 것은 클래스 변수, 붙지 않은 것은 인스턴스 변수이다.
- 인스턴스 변수(instance variable)
- 각 인스턴스의 개별적인 저장공간, 인스턴스마다 다른 값 저장 가능하다.
- 인스턴스 생성후, '참조변수.인스턴스 변수명'으로 접근한다.
- 인스턴스를 생성할 때 생성되고, 참조변수가 없을 때 가지비 컬렉터에 의해 자동제거된다.
- 클래스 변수(class variable)
- 같은 클래스의 모든 인스턴스들이 공유하는 변수이다.
- 인스턴스 생성없이 '클래스이름.클래스변수명'으로 접근한다.
- 클래스가 로딩될 때 생성되고 프로그램이 종료될때 소멸한다.
- 지역변수(Iocal variable)
- 매서드 내에 선언되며, 메서드의 종료와 함께 소멸한다.
- 조건문, 반복문의 블럭{}내에 선언된 지역변수는 블럭을 벗어나면 소멸한다.
클래스 변수와 인스턴스 변수
인스턴스 변수는 인스턴스가 생성될 때 마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지 할 수 있지만, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다.
메서드란?
메서드(method)'는 특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것이다.
기본적으로 수학의 함수와 유사하며, 어떤 값을 입력하면 이 값으로 작업을 수행해서 결과를 반환한다.
메서드는 크게 두 부분, '선언부(header, 머리)'와 '구현부(body, 몸통)'로 이루어져 있다. 에서 드를 정의한다는 것은 선언부와 구현부를 작성하는 것을 뜻하며 다음과 같은 형식으로 에서 드를 정의한다.
변환타입 메서드이름(타입 변수명, 타입 변수명, ...) → 선언부
-----------------------------------------------------
{
// 메서드 호출시 수행될 코드 → 구현부
}
-----------------------------------------------------int add(int a, int b, ...) → 선언부
-----------------------------------------------------
{
int result = a + b; → 구현부
return result; // 호출한 메서드로 결과를 반한한다
}
-----------------------------------------------------메서드의 선언부
메서드 선언부는 '메서드의 이름', '매개변수 선언', '반환타입' 으로 구성되어 있다.
메서드가 작업을 수행하기 위해 어떤 값들을 필요로 하고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반 환하는지에 대한 정보를 제공한다.
메서드의 선언부는 후에 변경사항이 발생하지 않도록 신중히 작성해야한다. 메서드의 선언부를 변경하게 되면, 그 메서드가 호출되는 모든 곳이 함께 변경되어야 하기 때문이다.
매개변수 선언(parameter declaration)
매개변수는 메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들(입력)을 제공받기 위한 것이며, 필요한 값의 개수만큼 변수를 선언하며 각 변수 간의 구분은 쉼표','를 사용한다.
주의할 점은 일반적인 변수선언과 달리 두 변수의 타입이 같아도 변수의 타입을 생략할 수 없다.
int add(int x, int y){...} //OK
int add(int x, y){...} // 에러! 매개변수 y의 타입이 필요하다.반환타입(return type)
메서드의 작업수행 결과(출력)인 '반환값(return value)'의 타입을 적는다.
단, 반환값이 없는 경우 반환타입으로 'void'를 적어야한다.
매서드의 구현부
메서드의 선언부 다음에 오는 괄호{}를 '메서드의 구현부'라고 하고, 메서드를 호출 했을 때 수행될 문장들을 넣는다.
return문
메서드의 반환타입이 'void'가 아닌 경우, 구현부{} 안에 'return 반환값;'이 반드시 포함되어야 한다.
이 문장은 작업을 수행한 결과인 반환값을 호출한 메서드로 전달하는데, 이 값의 타입은 반환타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.
여러 개의 변수를 선언할 수 있는 매개변수와 달리 return문은 단 하나의 값만 반환할 수 있는데, 메서드로의 입력(매개변수)은 여러 개일 수 있어도 출력(반환값)은 최대 하나만 허용한다.
지역변수(local variable)
메서드 내에 선언된 변수들은 그 메서드 내에서만 사용할 수 있으므로 서로 다른 메서드라 면 같은 이름의 변수를 선언해도 되는데, 메서드 내에 선언된 변수를 '지역변수(local variable)'라고 한다.
메서드의 호출
인수(argument)와 매개변수(parameter)
메서드를 호출할 때 괄호{} 안에 지정해준 값들을 '인수(argument)' 또는 '인자'라고 하는데, 인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.
그리고 인수는 메서드가 호출되면서 매개변수에 대입되므로, 인자의 타입은 매개변수의 타입 과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.
return문
현재 실행중인 메서드를 종료하고 호출한 메서드로 되돌아간다.
지금까지 반환값 이 있을 때만 return문을 썼지만, 원래는 반환값의 유무에 관계없이 모든 메서드에는 적어도 하나의 return문이 있어야 한다.
반환타입이 void인 경우, return문 없이도 아무런 문제가 없었던 이유는 컴파일러가 메서드의 마지막에 'return;'을 자동적으로 추가해주었기 때문이다.
호출스택(call stack)
호출스택의 특징
- 메서드가 호출되면 수행에 필요한 메모리를 스택에 할당받는다.
- 메서드가 수행을 마치면 사용했던 메모리를 반환한다.
- 호출스택의 제일 위에 있는 메서드가 현재 실행중인 메서드다.
- 아래에 있는 메서드가 바로 위의 메소드를 호출한 메소드다.
기본형 매개변수
매개변수의 타입이 기본형(primitive type)일 때는 기본형 값이 복사되겠지만, 참조형 (reference type)이면 인스턴스의 주소가 복사된다.
메서드의 매개변수를 기본형으로 선언하 면 단순히 저장된 값만 얻지만, 참조형으로 선언하면 값이 저장된 곳의 주소를 알 수 있기 때 문에 값을 읽어 오는 것은 물론 값을 변경하는 것도 가능하다.
기본형 매개변수 변수의 값을 읽기만 할 수 있다.(read only)
참조형 매개변수 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다.(read & write)
static 메서드와 인스턴스 메서드
변수에서 그랬던 것과 같이, 메서드 앞에 static이 붙어 있으면 클래스메서드이고 붙어 있지 않으면 인스턴스 메서드이다.
클래스 메서드도 클래스변수처럼, 객체를 생성하지 않고도 '클래스이름. 메서드이름(매개변 수)'와 같은 식으로 호출이 가능 하다.
반면에 인스턴스 메서드는 반드시 객체를 생성해야만 호출할 수 있다.
static을 언제 붙여야 할까?
1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.
생성된 각 인스턴스는 서로 독립적이기 때문에 각 인스턴스의 변수는 서로 다른 값을 유지한다. 그러나 모든 인스턴스에서 같은 값이 유지되어야 하는 변수는 static을 붙여서 클래스변수로 정 의해야 한다.
2. 클래스 변수(static변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
statico 붙은 변수(클래스변수)는 클래스가 메모리에 올라갈 때 이미 자동적으로 생성되기 때문이다.
3. 클래스 메서드(static메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
인스턴스변수는 인스턴스가 반드시 존재해야만 사용할 수 있다.
클래스메서드는 인스턴스 생성 없이 호출가능하므로 호출되었을 때 인스턴스가 존재하지 않을 수도 있다.
그래서 클래스 메서드에서 인스턴스변수의 사용을 금지한다.
반면에 인스턴스변수나 인스턴스메서드에서는 static이 붙은 멤버들을 사용하는 것이 언제나 가능 하다.
인스턴스 변수가 존재한다는 것은 static변수가 이미 메모리에 존재한다는 것을 의미하기 때 문이다.
4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.
메서드의 작업내용 중에서 인스턴스변수를 필요로 한다면, static을 붙일 수 없다.
반대로 인스턴스변수를 필요로 하지 않는다면 static을 붙이는것이 메서드 호출시간이 짧아지므로 성능이 향상된다.
static을 안 붙인 메서드(인스턴스메서드)는 실행 시 호출되어야할 메서드를 찾는 과정이 추가적으 로 필요하기 때문에 시간이 더 걸린다.
- 클래스의 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통된 값을 유지해야하는 것이 있는지 살펴보고 있으면, static을 붙여준다.
- 작성한 메서드 중에서 인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는 메서드에 static을 붙일 것을 고려한다.
오버로딩(overloading)
하나의 클래스에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의 하는것을 메서드 오버로딩, 간단히 오버로딩이라고 한다.
오버로딩의 조건
- 메서드의 이름이 같아야한다.
- 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야한다.
- 매개변수는 같고 리턴타입이 다른경우는 오버로딩이 성립되지 않는다.
(리턴타입은 오버로딩을 구현하는데 아무런 영향을 주지 못한다.)
생성자(contructor)란?
- = 인스턴스가 생성될 때마다 호출되는 '인스턴스 초기화메서드'이다.
- 인스턴스 변수의 초기화 또는 인스턴스 생성시 수행할 작업에 사용한다.
- 몇가지 조건을 제외하고는 메서드와 같다.
- 모든 클래스에는 반드시 하나 이상의 생성자가 있어야 한다.
생성자의 조건
- 생성자는 이름은 클래스 이름과 같아야 한다.
- 생성자는 리턴값이 없다. (하지만void를 쓰지 않는다.)
기본 생성자(default contructor)
기본 생성자란?
- 매개변수가 없는 생성자 이다.
- 클래스에 생성자가 하나도 없으면 컴파일러가 기본 생성자를 추가한다.
(생성자가 하나라도 있으면 컴파일러는 기본 생성자를 추가하지 않는다.)
클래스 이름() { } // 기본 생성자
Point() { } // Point클래스의 기본 생성자모든 클래스에 반드시 하나 이상의 생성자가 있어야 한다.
생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this()
- 생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다.
- 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫줄에서만 가능하다.
첫 줄에서만 호출이 가능하도록 한 이유는 생성자 내에서 초기화 작업도중에 다른 생성자를 호출하게 되면, 호출된 다른 생성자 내에서도 멤버변수들의 값을 초기화를 할 것이므로 다른 생성자를 호출하기 이전의 초기화 작업이 무의미해질 수 있기 때문이다.
객체 자신을 가르키는 참조변수- this()
'this()'는 참조변수로 인스턴스 자신을 가리킨다.
인스턴스의 주소가 저장되어있고 모든 인스턴스에 지역변수로 숨겨진채로 존재한다.
생성자를 이용한 인스턴스의 복사
- 인스턴스간의 차이는 인스턴스 변수의 값 뿐 나머지는 동일하다.
- 생성자에서 참조변수를 매개변수로 받아서 인스턴스 변수들의 값을 복사한다.
- 똑같은 속성값을 갖는 독립적인 인스턴스가 하나 더 만들어진다.
변수의 초기화
- 변수를 선언하고 처음 값으로 저장하는 것이다.
- 멤버변수(인스턴스변수,클래스변수)와 배열은 각 타입의 기본값으로 자동 초기화되므로 초기화를 생략할 수 있다.
- 자역변수는 꼭 사용전에 초기화를 해주어야한다.
변수의 초기화
- 클래스 변수(cv) 초기화 → 인스턴스 변수(iv) 초기화
- 자동 초기화 → 명시적 초기화(간단) → 초기화 블럭, 생성자(복잡)
명시적 초기화
class Car {
int door = 4; // 기본형(primirive type) 변수의 초기화
Engine e = new Engine(); // 참조형(reference type) 변수의 초기화
}초기화 블럭(initialization block)
'클래스 초기화 블럭'과 '인스턴스 초기화 블럭' 두 가지 종류가 있다.
클래스 초기화 블럭은 클래스 변수의 초기화에 사용, 인스턴스 초기화 블럭은 인스턴스변수의 초기화에 사용된다.
클래스 초기화 블럭
클래스변수의 복잡한 초기화에 사용되며, 클래스가 로딩될때 실행된다.
인스턴스 초기화 블럭
생성자에서 공통적으로 수행되는 작업에 사용되며, 인스턴스가 생성될 때 마다 (생성자보다 먼저) 실행된다.
멤버변수의 초기화 시가와 순서
- 클래스변수 초기화 시점: 클래스가 처음 로딩될 때 단 한번
- 인스턴스 초기화 시점: 인스턴스가 생성될 때 마다
