[JAVA] OOP 3 - 다형성 / 추상화

zirryo·2022년 7월 12일

OOP 다형성 백엔드 추상화

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week 3 / 22.07.12

Polymorphism

💿 다형성

하나의 객체가 여러 가지 형태를 가질 수 있는 성질

자바에서의 다형성

한 타입의 참조변수를 통해 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 하는 것.

상위 클래스 타입의 참조변수를 통해 하위 클래스 객체를 참조할 수 있도록 허용. (상속관계 전제)

class Subject {
    public void info() {
        System.out.println("이번 시간은");
    }
}
class Music extends Subject { 
    public void info() {
        System.out.println("음악입니다");
    }
}
class Art extends Subject {
    public void info() {
        System.out.println("미술입니다");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Subject subject = new Subject(); // 객체 타입과 참조변수 타입의 일치
        Music music = new Music(); // 객체 타입과 참소변수 타입 일치
        Subject art = new Art(); // 객체 타입과 참조변수 타입의 불일치

        subject.info();  // 이번 시간은
        music.info();   // 음악입니다
        art.info();    // 미술입니다
    }
}

art의 참조변수 타입을 Subject(상위 클래스)로 지정.
art 참조변수가 사용할 수 있는 멤버의 수는 상위클래스의 멤버의 수가 됨.

// Art sub1 = new Subject(); 
   객체 타입과 참조변수 타입의 불일치

하위 클래스 타입으로 상위 클래스 객체 참조 불가

참조 변수 타입 변환 == 사용할 수 있는 멤버의 개수 조절
1. 서로 상속관계에 있는 상위 클래스
: 하위 클래스 사이에만 타입 변환 가능.
2. 업캐스팅 / 하위 클래스 타입에서 상위 클래스 타입으로의 타입 변환
: 형변환 연산자(괄호) 생략 가능.
3. 다운캐스팅 / 상위 클래스에서 하위 클래스 타입으로 변환
: 형변환 연산자(괄호) 생략 불가능.

instanceof 연산자

캐스팅이 가능한 지 여부를 boolean 타입으로 확인하는 문법 요소.
일일이 생성 객체의 타입을 확인하기 어려울 때 연산자를 사용하여 형변환 여부를 확인할 수 있으며, 이를 통해 에러를 줄일 수 있음.
```
참조변수 instanceof 타입   
```
true : 참조변수를 해당 타입으로 변환 가능

false : 참조변수를 해당 타입으로 변환 불가, 참조변수==null 인 경우

public class InstanceOfExample {
    public static void main(String[] args) {
        Book book = new Book();
        System.out.println(book instanceof Object); //true
        System.out.println(book instanceof Book); //true
        System.out.println(book instanceof Novel); //false
        System.out.println(book instanceof Essay); //false

        Book novel = new Novel(); // 객체타입 Novel, 참조타입 Book 
        System.out.println(novel instanceof Object); //true
        System.out.println(novel instanceof Book); //true
        System.out.println(novel instanceof Novel); //true
        System.out.println(novel instanceof Essay); //false
    }
}

class Book {};
class Novel extends Book{};
class Essay extends Book{};

Abstraction

📀 추상화

기존 클래스들의 공통적인 요소들을 추출하여 상위클래스를 만드는 것
상속계층도의 상층부의 위치할 수록 추상화의 정도가 높고, 내려갈수록 구체화.

abstract 제어자
자바의 기타 제어자 중 한 종류. 자바에서 '미완성'의 의미로 사용됨.
클래스와 메서드의 형용 키워드로 사용되며, 추상 메서드가 포함된 클래스는 자동으로 추상 클래스가 됨.
```
abstract class AbExample { // 추상 메서드가 최소 하나 이상 포함돼있는 추상 클래스
	abstract void start(); // 메서드 바디가 없는 추상메서드
}
```

추상 메서드
- 메서드의 시그니처만 있고 바디가 없는 메서드, 즉 미완성 메서드. 메서드 앞에 abstract 키워드를 붙여서 표시.
추상 클래스 : 미완성의 설계도이기 때문에 메서드 바디가 완성되기 전까지 해당 클래스를 기반으로 객체 생성 불가능
- 클래스 앞에 abstract 키워드를 붙여서 표시.
- 상속 관계에 있어 새로운 클래스를 작성하기 유용함.
- 추상화를 구현하는 핵심 요소.
- 추상 클래스를 상속받는 경우 반드시 모든 추상 메서드를 오버라이딩 해야 함.
```
AbExample ab = new AbExample(); // 추상 클래스로 객체 생성 불가능
```

final 키워드
- 클래스 : 변경 or 확장 불가능 클래스, 상속 불가
- 메서드 : 오버라이딩 불가
- 변수 : 값 변경 불가

📀 인터페이스

추상 클래스보다 높은 추상성을 가지는 '밑그림'
기본적으로 추상 메서드와 상수만을 멤버로 가질 수 있다.

인터페이스의 기본 구조

class 대신 interface 키워드를 사용함.
내부의 모든 필드를 public static final로 선언함.
static 과 default 메서드 이외의 모든 메서드는 public abstract.

모든 인터페이스 필드와 메서드에는 위의 두가지 요소가 내포되어 있기 때문에 조건을 명시하지 않고 생략하는 것도 가능함. (컴파일러 자동 추가)

public interface InterfaceEx {
    public static final int breakfast =  8; // 인터페이스 인스턴스 변수 정의
    final int lunch = 12; // public static 생략
    static int dinner = 19; // public & final 생략
	void eat(); //public abstract 생략 
}

인터페이스의 구현

implements 키워드를 사용함.
추상클래스와 같이 그 자체로 인스턴스를 생성할 수 없음.
특정 인터페이스를 구현한 클래스는 해당 클래스 내부에서 인터페이스의 모든 추상 메서드를 오버라이딩하여 바디를 완성해야 함.
```
class 클래스명 implements 인터페이스명 {
		... // 인터페이스에 정의된 모든 추상메서드 구현
}
```

인터페이스의 다중 구현

클래스 간의 상속은 다중 상속이 허용되지 않으나, 인터페이스는 다중적 구현 가능.
즉, 하나의 클래스가 여러개의 인터페이스를 구현 가능.
특정 클래스는 상속을 받으면서 동시에 인터페이스 구현 가능.

인터페이스는 인터페이스로부터의 상속만 허용되며, 클래스의 Object와 같은 최고 조상은 존재하지 않음.

class Exclass implements Inter1, Inter2, Inter3 {
                     ......
}                                    // 다중 구현 문법

다중 구현 예시 코드

interface Book { // 인터페이스 선언. public abstract 생략 가능.
	public abstract void read();
} 
interface BookStore {
	void buy();
}
class Novel implements Book, BookStore { // 인터페이스 다중 구현
    public void read(){ // 메서드 오버라이딩
        System.out.println("소설 읽기"); 
    }
    public void buy(){ // 메서드 오버라이딩
        System.out.println("소설 구입하기");
    }
}

class Cartoon implements Book, BookStore { // 인터페이스 다중 구현
    public void read(){
        System.out.println("만화 읽기");
    }
    public void buy(){
        System.out.println("만화 구입하기");
    }
}

public class MultiInheritance {
    public static void main(String[] args) {
        Novel novel = new Novel();
        Cartoon cartoon = new Cartoon();

        novel.read();    // 소설 읽기
        novel.buy();     // 소설 구입하기
        cartoon.read();  // 만화 읽기
        cartoon.buy();   // 만화 구입하기
    }
}

추상 클래스 상속 & 인터페이스 구현 예시 코드

abstract class Book { // 추상 클래스
	public abstract void read();
} 
interface Bookstore { // 인터페이스
	public abstract void buy();
}

class Novel extends Book implements Bookstore { // Book클래스 상속 & Bookstore 인터페이스 구현
    public void read(){
        System.out.println("소설을 읽음");
    }

    public void buy(){
        System.out.println("소설을 구입함");
    }
}

class Essay extends Book implements Bookstore { // Book클래스 상속 & Bookstore 인터페이스 구현
    public void read(){
        System.out.println("에세이를 읽음");
    }
    public void buy(){
        System.out.println("에세이를 구입함");
    }
}

public class MultiInheritance {
    public static void main(String[] args) {
        Novel nov = new Novel();
        Essay ess = new Essay();

        nov.read();  // 소설을 읽음
        nov.buy();   // 소설을 구입함
        ess.read();  // 에세이를 읽음
        ess.buy();   // 에세이를 구입함
    }
}

인터페이스의 장점

역할과 구현을 분리시켜서, 복잡한 내용의 구현 or 변경과 상관없이 해당 기능 사용 가능
코드 변경의 번거로움 최소화, 손쉽게 특정 기능 사용 가능.
독립적인 프로그래밍을 통해 각각의 클래스들이 다른 클래스에게 주는 영향을 줄임.

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