🤷‍♀️ 개념공부: 0. 기초 객체지향

1️⃣ class란 무엇일까? instance란 무엇일까?

🧐 class란 무엇일까요?

클래스는 객체지향프로그래밍(OOP: Object-Oriented Programming)에서 객체를 정의하는 틀 또는 설계도와 같은 의미로 사용됩니다.

👀 그렇다면 객체지향프로그래밍은 무엇일까요?

객체 지향 프로그래밍은 컴퓨터 프로그램을 명령어의 목록으로 보는 시각에서 벗어나 실생활에서 우리가 인식할 수 있는 사물과 같은 여러 개의 독립된 단위, 즉 "객체(object)"들의 모임으로 파악하고자 하는 컴퓨터 프로그래밍의 패러다임 중 하나입니다.

따라서 객체 지향 프로그래밍에서는 이러한 객체의 상태(state)와 행동(behavior)을 구체화하는 형태의 프로그래밍을 하고, 이때 객체를 만들어 내기 위한 설계도와 같은 개념을 클래스(class)라고 합니다.

클래스는 객체의 상태를 나타내는 필드(field)와 객체의 행동을 나타내는 메소드(method)로 구성됩니다. field는 클래스에 포함된 변수(variable)를 의미하고, method는 어떠한 특정 작업을 수행하기 위한 명령문의 집합이라 할 수 있습니다.

🧐 instance란 무엇일까요?

클래스를 사용하기 위해서는 우선 해당 클래스 타입의 객체(object)를 선언해야 합니다. 이렇게 클래스로부터 객체를 선언하는 과정을 클래스의 인스턴스화라고 합니다.

또한, 이렇게 선언된 해당 클래스 타입의 객체를 인스턴스(instance)라고 합니다. (즉, 인스턴스란 메모리에 할당된 객체를 의미합니다.)

인스턴스는 하나의 클래스로부터 여러 개 생성될 수 있고, 생성된 인스턴스는 독립된 메모리 공간에 저장된 자신만의 필드를 가질 수 있습니다. 하지만 해당 클래스의 모든 메소드(method)는 해당 클래스에서 생성된 모든 인스턴스가 공유하게 됩니다.

(+ Animal이라는 클래스가 있다면 'dog는 객체', 'dog은 Animal의 instance'가 맞는 표현)

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2️⃣ method란 무엇일까? 생성자란 무엇일까?

🧐 method란 무엇일까요?

앞서 클래스에서 언급했듯이, 클래스에서는 메소드(method)를 통해 객체의 행동을 구체화 할 수 있습니다. 따라서메소드는 어떠한 특정 작업을 수행하기 위한 명령문의 집합이라 할 수 있습니다.

메소드를 사용하면 코드를 재사용함으로써 중복되는 코드로 인한 반복적인 프로그래밍을 피할 수 있게 됩니다. 또한, 모듈화로 인해 전체적인 코드의 가독성을 높일 수 있고, 유지보수 측면에서도 프로그램에 문제가 발생하거나 기능의 변경이 필요할 때 더욱 효율적으로 코드를 변경할 수 있습니다.

(+ 메소드를 작성할 때는 되도록 하나의 메소드가 하나의 기능만을 수행하도록 작성하는 것이 좋습니다.)

👀 그렇다면 생성자란 무엇일까요?

생성자(constructor)는 해당 클래스의 객체가 인스턴스화될 때 자동으로 호출되어 생성된 객체의 필드를 초기화 해주는 특별한 타입의 메소드입니다. 따라서 객체를 생성할 때 반드시 호출되고 제일 먼저 실행됩니다.

이러한 생성자는 일종의 메소드와 유사하지만, 명백한 리턴 타입이 없고 메소드와는 다른 규칙들을 가지기 때문에 정확히 메소드는 아닙니다.

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3️⃣ interface란 무엇일까?

인터페이스는 어떤 객체에 대한 명제로 이 객체가 어떤 메서드들을 제공하고 어던 역할을 하는지에 대한 일종의 설명서로 대부분 설계단계에서 만들게 됩니다.

인터페이스는 실체클래스(객체를 직접 생성할 수 있는 클래스)의 공통적인 속성(필드, 메소드)만 뽑아내어 선언한 클래스인 추상클래스(abstract class)와 비슷한 개념으로 이해할 수도 있습니다.

👉 추상클래스와 인터페이스 비교

추상클래스와 인터페이스는 모두 스스로 객체를 생성할 수 없고, 구현을 목적으로 상속관계에서만 존재한다는 공통점이 있습니다. 반면, 차이점은 추상클래스는 추상메소드와 일반 메소드가 동시에 있지만 인터페이스는 오로지 선언(declare)만 가능한 추상메소드로만 이루어져있다는 것이고, 다중상속이 가능한 인터페이스와는 달리 추상클래스는 (자바에서) 다중상속 또한 불가능하다는 것입니다.

즉, 추상클래스 A,B가 있을 때, 클래스 C는 A,B를 동시에 상속받을 수 없습니다.

abstract class A {}
abstract class B {}
class C extends A, B --> (X)

반면 A,B가 인터페이스인 경우

interface class A {}
interface class B {}
class C implements A, B --> (O)

👉 인터페이스의 장점

다중상속이 가능하다는 점 이외에도 인터페이스를 사용하면 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 대규모 프로젝트 개발 시 일관되고 정형화된 개발을 위한 표준화가 가능합니다.
2. 클래스의 작성과 인터페이스의 구현을 동시에 진행할 수 있으므로, 개발 시간을 단축할 수 있습니다.
3. 클래스와 클래스 간의 관계를 인터페이스로 연결하면, 직접적이지 않은 간접적인 관계로 연결할 수 있기 때문에 한 클래스의 변경이 관련된 다른 클래스에 영향을 주지 않도록 클래스마다 독립적인 프로그래밍이 가능합니다.

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4️⃣ 접근제한자란 무엇일까? 왜 사용될까?

객체 지향에서 정보 은닉(data hiding)이란 사용자가 굳이 알 필요가 없는 정보는 사용자로부터 숨겨야 한다는 개념입니다. 그렇게 함으로써 사용자는 언제나 최소한의 정보만으로 프로그램을 손쉽게 사용할 수 있게 됩니다.

자바에서는 이러한 정보 은닉을 위해 접근 제어자(access modifier)라는 기능을 제공하고 있습니다.

접근 제어자를 사용하면 클래스 외부에서의 직접적인 접근을 허용하지 않는 멤버를 설정하여 정보 은닉을 구체화할 수 있습니다. 일반적으로 public 멤버는 모든 객체에서 접근할 수 있지만, private 멤버는 해당 객체 내의 멤버 변수나 메소드만이 접근할 수 있습니다.

자바에서는 다음과 같은 네 가지의 접근 제어자를 제공합니다.

1. public

• Public은 package, Class가 동일하지 않아도 모든 접근이 가능한 제한자이다.
  (같은 클래스내에서 허용, 같은 패키지 내의 다른 클래스 허용, 다른 패키지의 다른 클래스에서 허용)

2. protected

• Protected는 같은 package에서만 접근을 허용하고 다른 package에서 접근하려면 해당 Class를 상속받을 시에만 접근이 가능한 제한자이다.
  (같은 Class내에서 접근 허용, 같은 package의 다른 Class에서 접근 허용, 다른 package의 상속받은 Class 접근 허용, 다른 package의 다른 Class 접근 불가)

3. default

• default는 동일 package에서만 접근을 허용하는 제한자로, 접근 제한자가 생략되어 있을경우엔 기본적으로 default 접근 제한자가 적용된다.
  (같은 class 내에서 허용, 같은 package 내의 다른 class에서 허용, 다른 package에서는 접근 불가)

4. protected

• private는 동일 package, 다른 package 모두 접근이 불가능하고 같은 Class 내에서만 접근을 허용하는 제한자이다.
  (같은 java 파일 안의 서로 다른 Class라도 접근 불가)

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5️⃣ 캡슐화가 무엇일까?

객체 지향 프로그래밍에서 캡슐화란 관련 있는 데이터(속성, 변수)와 동작(행위, 함수)들을 하나로 묶고, 사용자에게는 일부 내부적인 접근을 허용하지 않음으로써 사용에 편의성을 제공해 주는 것입니다.

캡슐화는 보통 데이터들은 공개하지 않고 몇개의 메소드 만을 외부에 공개함으로써 구현합니다.

캡슐화의 장점

• 데이터 보호(정보 은닉): 은닉화를 통해 데이터의 접근을 제어할 수 있습니다. 따라서 외부에서 특정 객체의 데이터 및 함수에 직접 접근해 이를 변경하는 객체내 정보손상, 오용을 방지하므로 유지보수나 확장시 오류의 범위를 최소화 할 수 있습니다.
• 사용자 편의성: 전기 압력밥솥이 어떤 원리와 어떤 과정으로 밥을 지어내는지는 알 필요 없이 그냥 사용법만 익혀서 사용합니다.
  (+ 돈을 입금할 때, 은행원에게 모든 동작을 넘겨줍니다. 그러면 사용자는 내부 동작을 생각할 필요 없이 목적한 일을 할 수 있습니다.)

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6️⃣ 다형성이 무엇일까?

관용적인 개념의 다형성이란 같은 모양의 코드가 다른 행위를 하는 것을 나타냅니다.
이러한 개념은 일상생활 속 키보드에서도 확인할 수 있습니다. 숫자키 [ 1 ]과 영문키 [ A ]는 서로 비슷한 키보드 모양을 가졌지만 '누른다'는 행위를 했을 때 [ 1 ]은 숫자 1을 출력하고, [ A ]는 문자 'A'를 출력하는 다른 행위를 합니다.

프로그래밍에서는 다형성이란 하나의 메소드나 클래스가 있을 때 이것들이 다양한 방법으로 동작하는 것을 나타내고, 오버라이딩(overriding)과 오버로딩(overloading) 등을 통해 구현될 수 있다.

🧐 Overriding 이란?

오버라이딩은 비슷한 구조를 갖고 있지만 수행되는 동작이 다를 때 사용됩니다.

예를들어, 동물들은 모두 각자의 울음소리가 있다는 특징이 있지만, 고양이는 '야옹', 오리는 '꽥꽥'하며 각자 다른 소리를 냅니다.

이를 간단한 코드로 표현해보면 다음과 같습니다.

abstract class Animal {
	/*...*/
    abstract void bark();
}

class Cat extends Animal {
	void bark(){
    	system.out.println("야옹")
    }
}

class Duck extends Animal {
	void bark(){
    	system.out.println("꽥꽥")
    }
}

이 때 Cat과 Duck은 추상 클래스인 Animal을 상속 받아 bark라는 같은 함수에 각자 다른 울음소리를 내는 메소드를 정의합니다.

즉, 오버라이딩은 이렇게 bark함수와 같이 슈퍼클래스를 상속받은 서브클래스에서 슈퍼클래스의 (추상) 메소드를 같은 이름, 같은 반환값, 같은 인자로 메소드 내의 로직들을 새롭게 정의하는 것을 말합니다.

🧐 Overloading 이란?

오버로딩은 오버라이딩과는 구분되는 개념으로 하나의 클래스에서 같은 이름의 메소드를 여러 개 지정할 수 있다는 개념입니다. 단 오버로딩 메서드들은 컴파일러가 이를 구분할 수 있도록 인자의 개수나 타입이 달라야 합니다!

클래스의 생성자 또한 오버로딩을 통해 여러 개로 정의할 수 있습니다.

class Person {

	Person(){
    		// 디폴트 생성자
    	}
        
        Person(string name, int age) {
        	// 생성시 이름과 나이를 입력 받음
        }
}

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Refs

[Java] 접근 제한자

캡슐화(Encapsulation) 란 무엇인가?

다형성 - 생활코딩

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