Study 6. 상속 🙂

정지은·2023년 1월 24일

Java

JAVA를 잡아~

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Today's Study

자바 상속의 특징
super 키워드
메소드 오버라이딩
다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)
추상 클래스
final 키워드
Object 클래스

1. 자바 상속의 특징

상속이란 기존의 클래스에 기능을 추가하거나 재정의하여 새로운 클래스를 정의하는 것을 의미한다. 객체 지향 프로그래밍을 구성하는 Java에서 상속은 중요한 특징 중 하나이다.

class 자식클래스이름 extends 부모클래스이름{
...
}

상속은 extends 키워드를 사용하여 기존에 정의되어 있는 클래스의 모든 필드와 메소드를 물려받아 사용한다.
이때 기존에 정의 되어있던 클래스를 부모 클래스, 상위 클래스, 기초 클래스라고 하고 상속을 하여 작성되는 클래스를 자식 클래스, 하위 클래스, 파생 클래스라고 한다.

다음과 같이 부모 클래스는 자식 클래스에 포함된다. 따라서 부모 클래스에 새로운 필드, 메소드를 추가하면 자식 클래스에도 자동으로 추가된 것처럼 동작한다.

상속을 사용하는 이유

기존에 작성된 클래스를 재활용할 수 있다.
자식 클래스 설계시 중복되는 멤버를 부모 클래스에 작성하고, 이를 상속받아 사용할 수 있다.
클래스 간의 계층적 관계를 구성한다.

상속의 단점

예외나 버그를 발생했을때 어디에서 발생했는지 예측이 어려울 수 있다. 상속 구조가 복잡하면 더욱 힘들다.
부모클래스의 원치않는 기능까지 상속해야한다.
캡슐화 원칙이 위반된다. (상위 클래스의 구현이 하위클래스에게 노출되어 하위 클래스가 상위 클래스에게 강하게 의존하게 된다.)

따라서 상속을 할때는 IS-A 관계가 확실 할때 사용하는 것이 좋다. IS-A 관계는 Dog is a Animal처럼 하위개념이 확실한 경우를 말한다.

2. super 키워드

super 키워드는 부모 클래스로부터 상속받은 필드나 메소드를 자식 클래스에서 참조하는 데 사용하는 참조 변수이다.

지난 시간에 인스턴스 변수의 이름과 지역 변수의 이름이 같을 경우 this키워드를 사용하는 것을 배웠다. 이처럼 부모 클래스의 멤버와 자식 클래스의 멤버 이름이 같은 경우 super키워드를 사용하여 구분할 수 있다.

class Parent{
	int a = 10;
}

class Child extends Parent{
	int a = 15;
	void show(){
    	int a = 20;
    	System.out.println(a);		//20
        System.out.println(this.a);	//15
    	System.out.println(super.a);//10
    }
}

super()

this() 처럼 부모 클래스의 생성자를 호출할 때 super()를 사용한다. 자식 클래스의 인스턴스를 생성하면 해당 인스턴스는 자식 클래스의 고유 멤버뿐아니라 부모 클래스의 모든 멤버까지 포함된다.

이때 부모클래스의 멤버를 초기화하고 싶다면 다음과 같이 자식클래스의 생성자에서 부모 클래스의 생성자를 호출해야한다.

class Parent{
	int age;
    Parent(int n){
    	age += n;
    }
}

class Child extends Parent{
	int age;
    Child(){
        this.age = 20;
    }
}

이 코드는 오류가 발생한다. 컴파일러 시 child 생성자에서 자동으로 super()가 생성되지만 Parent 클래스에 매개변수를 가지는 명시적생성자만 작성했기 때문에 기본생성자가 자동으로 생성되지 않는다. 따라서 super()로 부모 클래스의 기본 생성자를 호출할 수 없다. 따라서 명시적생성자를 작성하는 경우 되도록이면 묵시적생성자까지 작성하는 것이 좋다.

class Parent{
	int age;
    Parent(){
    	age = 30;
    }
    Parent(int n){
    	age = n;
    }
}

class Child extends Parent{
	int age;
    Child(){
    	// (1)
        this.age = 20;
    }
}

이렇게 해야 Child 생성자에서 자동으로 super()가 추가되어도 age가 30이 되고 (1)자리에 super(20)을 입력하여도 작동이 되어 age가 20이 될 것이다.

3. 메소드 오버라이딩

메소드 오버라이딩은 상속 관계에 있는 부모 클래스에서 이미 정의된 메소드를 자식 클래스에서 다시 정의하는 것을 말한다.

오버라이딩의 조건

오버라이딩은 메소드의 동작을 재정의하는 것으로 메소드의 선언부는 기존 메소드와 같아야 한다.
단, 메소드의 반환타입은 부모 클래스의 반환 타입으로 타입변환할 수 있는 타입이라면 변경할 수 있다.
부모 클래스의 메소드보다 접근 제어자를 더 좁은 범위로는 변경할 수 있다.
부모 클래스의 메소드보다 더 큰 범위의 예외는 선언할 수 없다.

class Parent{
	void show(){
    	System.out.println("부모 클래스의 show() 메소드입니다.");
    }
}
class Child extends Parent{
	//오바라이딩
	void show(){
    	System.out.println("자식 클래스의 show() 메소드입니다.");
    }
    //오버로딩
    void show(String str){
    	System.out.println(str);
    }
}

다음과 같이 오버라이딩으로 재정의할 수 있는데 비슷한 용어로 오버로딩이 있다. 매개변수의 개수나 타입을 다르게 하면 하나의 이름으로 메소드를 작성할 수 있는데 오버로딩은 이렇게 같은 이름의 메소드를 중복하여 정의하는 것을 의미한다.

4. 다이나믹 메소드 디스패치

Dynamic Method Dispatch는 오버라이드 된 메소드에 대한 호출이 컴파일타임이 아닌 런타임에 결정되는 매커니즘이다.

Method Dispatch는 어떤 메소드를 호출할 것인가를 결정하고 실행하는 과정을 의미한다. 호출될 메소드가 컴파일 시점에 결정되면 Static Method Dispatch이고 실행시점에 결정되면 Dynamic Method Dispatch이다.

우선 Static Method Dispath의 예시를 보자.

class A{
	void show(){
    	System.out.println("1");
    }
}

public class main{
	public static void main(String[] args){
    	A a = new A();
        a.show();
    }
}

이렇게 구성하면 컴파일을 할때, A 객체가 만들어지는 걸 확인할 수 있고 포함된 show메소드를 사용하는 것 까지 확인할 수 있다.

class A{
	void show(){
    	System.out.println("1");
    }
}
class B extends A{
	void show(){
    	System.out.println("2");
    }
}
public class main{
	public static void main(String[] args){
   		A a = new B();
        a.show();
    }
}

이 경우는 동적 메소드 디스패치로 컴파일 시에는 A인지 B인지 모르는 상태이지만, 런타임시 메소드가 정해진다.

5. 추상 클래스

클래스들의 공통적인 특성을 추출하여 선언한 클래스를 추상 클래스라고 한다.

추상클래스가 부모이면 자식 클래스는 추상 클래스의 모든 특성을 물려받아 추가적인 특성을 가질 수 있다. 이때 추상클래스는 공통되는 필드와 메소드를 추출해서 만들기 때문에 객체를 직접 생성(new연산자를 사용해 인스턴스 생성)할 수 없다.

추상 클래스를 사용하는 이유

통일된 필드와 메소드의 이름으로 가독성을 높여준다.
자식클래스를 여러사람들이 작성할 경우 추상클래스가 통일된 필드와 메소드를 제공하기 때문에 통일성을 줄 수 있다.
상속받는 자식 클래스가 반드시 구현해야하는 메소드를 추상메소드로 하여금 구현해 놓는다.

abstract class Animal{
	abstract void sound();
    public void age(){
    	System.out.println("20");
    }
}
class Dog extends Animal{
	void sound(){
    	System.out.println("멍멍");
    }
}
class cat extends Animal{
	void sound(){
    	System.out.println("냐옹");
    }
    public void age(){
    	System.out.println("30");
    }
}
public class Test{
	public static void main(String[] args){
    	Dog mark = new Dog();
        mark.sound();
        Cat zero = new Cat();
        zero.sound();
    }
}

다음과 같이 추상메소드가 하나이상 작성된 추상클래스를 자식클래스가 상속을 받으면 추상메소드는 자식클래스에서 반드시 오버라이드해주어야 한다.

6. final 키워드

final 키워드는 변수, 메소드, 클래스 앞에 붙일 수 있는 수식어로 처음 정의된 상태가 변하지 않도록 보장해준다.

final 변수

값이 변하지 않는 상수값으로 지정해준다.
인스턴스 변수나 static으로 선언된 클래스 변수는 선언과 함께 값을 지정해주어야 한다.

final 메소드 : 오버라이딩을 할 수 없다.
final 클래스 : 상속을 할 수 없다.

7. Object 클래스

자바에서 Object 클래스는 모든 클래스의 부모 클래스로 별도의 extends 키워드 없이도 모든 멤버를 사용할 수 있다.

메소드	설명
protected Object clone()	해당 객체의 복제본을 생성하여 반환한다.
boolean equals(Object obj)	해당 객체와 전달받은 객체가 같은지 여부를 반환한다.
protected void finalize()	해당 객체를 더이상 참조하지 않아 garbage collector가 객체의 리소스를 정리하기 위해 호출한다.
Class getClass()	해당 객체의 클래스 타입을 반환한다.
int hashCode()	해당 객체의 해시 코드값을 반환한다.
void notify()	해당 객체의 대기하고 있는 하나의 스레드를 다시 실행할 때 호출한다.
void notifyAll()	해당 객체의 대기하고 있는 모든 스레드를 다시 실행할 때 호출한다.
String toString()	해당 객체의 정보를 문자열로 반환한다.
void wait()	해당 객체의 다른 스레드가 notify()나 votifyAll() 메소드를 실행할때까지 현재 스레드를 일시적으로 대기시킬 때 사용한다.
void wait(long timeout)	해당 객체의 다른 스레드가 notify()나 notifyAll()메소드를 실행하거나 전달받은 시간이 지날 때까지 현재 스레드를 일시적으로 대기시킬 때 사용한다.
void wait(long timeout, int nanos)	해당 객체의 다른 스레드가 notify()나 notifyAll()메소드를 실행하거나 전달받은 시간이 지나거나 다른 스레드가 현재 스레드를 interrupt할 때 까지 현재 스레드를 일시적으로 대기시킬 때 사용한다.