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Java Live Study 5주차

on Java, Study, Whiteship

[6주차 과제] 상속

1. 자바 상속의 특징

2. super 키워드

3. 메소드 오버라이딩

4. 다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)

5. 추상 클래스

6. final 키워드

7. Object 클래스

1. 자바 상속의 특징

1. 상속

부모 클래스(상위 클래스)의 멤버를 자식 클래스(하위 클래스)에게 물려주는 것

class 자식클래스 extends 부모클래스 { ... }

상속의 장점

  1. 코드의 중복을 줄여줌
  2. 개발 시간 줄여줌
  3. 수정을 최소화 → 유지 보수 시간 최소화
    • 부모 클래스의 수정으로 모든 자식 클래스들의 수정 효과를 가져오기 때문

2. 상속의 특징

1.상속을 한다고, 모든 필드와 메소드를 물려 받는 것은 아니다

2. 부모 클래스에서 private 접근 제한을 갖는 필드와 메소드는 상속 대상에서 제외된다

3. 부모 클래스와 자식 클래스가 다른 패키지에 존재 시 default 접근 제한을 갖는 필드와 메소드는 상속 대상에서 제외된다

4. 다중 상속은 불가능하다

  • 여러 개의 부모 클래스를 상속할 수 없다
  • extends 키워드 뒤에는 단 하나의 부모 클래스만 올 수 있다.

상속 예제

// 부모 클래스
public class CellPhone {
    String model;
    String color;

    void powerOn() { System.out.println("전원을 켭니다."); }
    void powerOff() { System.out.println("전원을 끕니다."); }
    void bell() { System.out.println("벨이 울립니다."); }
    void sendVoice(String message) { System.out.println("자기: " + message); }
    void receiveVoice(String message) { System.out.println("상대방 : " + message); }
    void hangUp() { System.out.println("전화를 끊습니다."); }
}

// 자식 클래스
public class DmbCellPhone extends CellPhone {
    int channel;

    DmbCellPhone(String model, String color, int channel) {
        this.model = model;
        this.color = color;
        this.channel = channel;
    }

    void turnOnDmb() {
        System.out.println("채널 " + channel + "번 DMB 방송 수신을 시작합니다.");
    }

    void changeChannelDmb(int channel) {
        this.channel = channel;
        System.out.println("채널 " + channel + "번으로 바꿉니다.");
    }

    void turnOffDmb() {
        System.out.println("채널 " + channel + "번 DMB 방송 수신을 멈춥니다.");
    }
}

// 상속 실행 예제
public class DmbCellPhoneExample {
    public static void main(String[] args) {
        //  DmbCellPhone 객체 생성
        DmbCellPhone dmbCellPhone = new DmbCellPhone("자바폰", "검정", 10);

        // CellPhone 으로 부터 상속 받은 필드
        System.out.println("모델 : " + dmbCellPhone.model);
        System.out.println("색상 : " + dmbCellPhone.color);

        // DmbCellPhone의 필드
        System.out.println("채널 : " + dmbCellPhone.channel);

        // CellPhone으로부터 상속받은 메소드 호출
        dmbCellPhone.powerOn();
        dmbCellPhone.bell();
        dmbCellPhone.sendVoice("여보세요");
        dmbCellPhone.receiveVoice("자바");
        dmbCellPhone.sendVoice("하이!");
        dmbCellPhone.hangUp();

        // DmbCellPhone의 메소드 호출
        dmbCellPhone.turnOnDmb();
        dmbCellPhone.changeChannelDmb(12);
        dmbCellPhone.turnOffDmb();
        dmbCellPhone.powerOff();
    }
}

/*Result
    모델 : 자바폰
    색상 : 검정
    채널 : 10
    전원을 켭니다.
    벨이 울립니다.
    자기 : 여보세요
    상대방 : 자바
    자기 : 하이!
    전화를 끊습니다.
    채널 10번으로 DMB 방송 수신을 시작합니다.
    채널 12번으로 바꿉니다.
    채널 12번 DMB 방송 수신을 멈춥니다.
    전원을 끕니다.
 */

2. super 키워드

1. super 키워드

부모 메소드를 호출 하는 역할

  • 자식 클래스에서 부모 클래스의 메소드를 오버라이딩하면, 부모 클래스의 메소드는 숨겨지고 오버라이딩 된 자식 메소드만 사용하게 된다

  • 그런데, 오버라이딩 된 부모 클래스의 메소드를 호출해야 하는 상황이 필요한 경우가 있다.
  • super 키워드를 붙여 부모 메소드 호출 가능

super 는 부모 객체를 참조하고 있다

super.부모메소드();

image-20201226123012929

[출처] : 이것이 자바다 - 신용권의 Java 프로그래밍 정복 1권 p.298

2. super()

부모의 생성자를 호출하는 역할

  • 반드시 자식 생성자의 첫 줄에 위치해야 함

자바에서 자식 객체의 생성 구조

  • 자바에서 자식 객체 생성 시, 부모 객체가 먼저 생성되고 자식 객체가 그 다음에 생성됨
DmbCellPhone dmbCellPhone = new DmbCellPhone();

image-20201226123358174

[출처] : 이것이 자바다 - 신용권의 Java 프로그래밍 정복 1권 p.292

  • 부모인 CellPhone 객체가 먼저 생성되고, DmbCellPhone 객체가 생성됨

모든 객체는 클래스의 생성자를 호출해야 생성됨

부모 객체를 생성하기 위한 부모 생성자는 어디서 호출하는가?

  • 자식 생성자의 맨 첫 줄에서 호출된다
  • 자식 생성자가 명시적으로 선언되지 않았다면, 기본 생성자에서 부모 기본 생성자 호출한다
public DmbCellPhone() {
		super(); // CellPhone(부모) 의 기본 생성자 호출 -> CellPhone 코드에서도 CellPhone의 생성자가 선언되지 않았지만,컴파일러에 의해 기본 생성자가 만들어지므로, 문제없이 실행됨
}

super()의 이용 예시

직접 자식 생성자를 선언하고 명시적으로 부모 생성자를 호출하고 싶다

  • 매개값의 타입과 일치하는 부모 생성자를 호출 → 해당하는 부모 생성자가 없으면 컴파일 에러
자식클래스(매개변수선언, ...) {
		super(매개값, ...); // 명시적으로 부모 생성자 호출
}

  • super(매개값, …) 이 생략되면, 컴파일러에 의해 super() 가 자동으로 추가됨

    • 그래서, 부모의 기본 생성자가 존재해야 함
    • 부모 클래스에 기본 생성자가 없고, 매개 변수가 있는 생성자만 있으면 → 자식 생성자에서 반드시 부모 생성자 호출을 위해 super(매개값, …) 를 명시적으로 호출해야 함
    • super(매개값, …) 은 반드시 자식 생성자 첫 줄에 위치해야 함

    → 안그러면 컴파일 에러

super의 예제

// 부모 클래스
public class Airplane {
    public void land() {
        System.out.println("착륙합니다.");
    }

    public void fly() {
        System.out.println("일반비행합니다.");
    }

    public void takeOff() {
        System.out.println("이륙합니다.");
    }
}

// 자식 클래스
// 오버라이딩 된 부모 클래스의 메소드를 호출해야 하는 상황 -> 명시적으로 super 키워드를 붙여서 호출
public class SuperSonicAirplane extends Airplane {
    public static final int NORMAL = 1;
    public static final int SUPERSONIC = 2;

    public int flyMode = NORMAL;

    @Override
    public void fly() {
        if (flyMode == SUPERSONIC) {
            System.out.println("초음속비행합니다.");
        } else {
            // Airplane 객체의 fly() 메소드 호출 (부모 메소드 호출)
            super.fly();
        }
    }
}

// 예시
public class SuperSonicAirplaneExample {
    public static void main(String[] args) {
        SuperSonicAirplane sa = new SuperSonicAirplane();
        sa.takeOff();
        sa.fly();
        sa.flyMode = SuperSonicAirplane.SUPERSONIC;
        sa.fly();
        sa.flyMode = SuperSonicAirplane.NORMAL;
        sa.fly();
        sa.land();
    }
}
/*Result
    이륙합니다.
    일반비행합니다.
    초음속비행합니다.
    일반비행합니다.
    착륙합니다.
 */

3. 메소드 오버라이딩 (Overriding)

**상속된 메소드를 자식 클래스에서 다시 수정해서 사용하는 것 **

  • 왜 오버라이딩을 이용?
  • 부모의 메소드가 자식 클래스가 사용하기에 적합하지 않을 수도 있기 때문

메소드 재정의 (@Override)

  • 상속된 메소드를 자식 클래스에서 재정의 하는 것

  1. 메소드 오버라이딩 시, 부모 객체의 메소드는 숨겨짐

  2. 자식 객체에서 오버라이딩 된 메소드 호출하면 오버라이딩된 자식 메소드가 호출됨

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[출처] : 이것이 자바다 - 신용권의 Java 프로그래밍 정복 1권 p.296

메소드 오버라이딩 규칙

  1. 부모의 메소드와 동일한 시그너처 (리턴 타입, 메소드 이름, 매개 변수 리스트)를 가져야 함
  2. 접근 제한을 더 강하게 오버라이딩 할 수 없음
    • 부모가 public 메소드면 → 자식도 public (default나 private으로 변경할 수 없음)
    • 부모가 default 메소드 → 자식은 defulat or public으로 가능
  3. 새로운 예외(Exception)를 throws 할 수 없음

오버라이딩 예제

// 부모 클래스
public class Calcuator {
    double areaCircle(double r) {
        System.out.println("Calculator 객체의 areaCircle() 실행");
        return 3.14159 * r * r;
    }
}

// 자식 클래스
public class Computer extends Calculator {
    @Override
    double areaCircle(double r) {
        System.out.println("Computer 객체의 areaCircle() 실행");
        return Math.PI * r * r;
    }
}

// 예제
public class ComputerExample {
    public static void main(String[] args) {
        int r = 10;

        Calcuator calculator = new Calcuator();
        System.out.println("원면적 : " + calculator.areaCircle(r));
        System.out.println();

        Computer computer = new Computer();
        System.out.println("원면적 : " + computer.areaCircle(r)); // 오버라이딩 된 메소드 호출
    }
}
/* Result
	Calculator 객체의 areaCircle() 실행
	원면적 : 314.159
	Computer 객체의 areaCircle() 실행
	원면적 : 314.1592653589793
*/

4. 다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)

다이내믹 메소드 디스패치

  • 런타임 때 오버라이딩된 메서드에 대한 호출을 해결하여 런타임 때 다향성을 구현하도록 하는 메커니즘
  • 인터페이스나 추상 클래스에 정의된 추상 메소드를 호출하는 경우로, 호출되는 메소드가 런타임 시 동적으로 결정되는 것
  • 오버라이딩된 메서드가 참조에 의해 호출되면, 자바는 참조하는 객체의 타입에 따라 실행할 해당 메서드의 버전을 결정한다

5. 추상 클래스

1. 추상 클래스의 개념

클래스들의 공통적인 특성을 추출해서 선언한 클래스

  • 그에비해, 객체를 직접 생성할 수 있는 클래스 : 실체 클래스
  • 추상 클래스와 실체 클래스는 상속의 관계를 가짐
    • 추상 클래스 : 부모
    • 실체 클래스 : 자식
      • 추상 클래스의 모든 특성을 물려받고, 추가적인 특성을 가질 수 있음
        • 특성
          • 필드, 메소드

2. 추상 클래스의 용도

실체 클래스들의 공통적인 특성 (필드, 메소드)을 뽑아내어 추상 클래스로 만드는 이유가 무엇인가?

  1. 실체 클래스들의 공통된 필드와 메소드의 이름을 통일할 목적
  2. 실체 클래스를 작성할 때 시간을 절약 목적

3. 추상 클래스 선언

클래스 선언에 abstract 키워드를 붙여서 선언

public abstract class 클래스 {
		// 필드
		// 생성자
		// 메소드
}
  • abstract 키워드
    • new 연산자를 이용해서 객체를 만들지 못하고, 상속을 통해 자식 클래스만 만들 수 있음
  • 추상 클래스도 일반 클래스와 마찬가지로 필드, 생성자, 메소드 선언을 할 수 있음
  • new 연산자로 직접 생성자를 호출할 수는 없지만, 자식 객체가 생성될 때 super(…) 를 호출해서 추상 클래스 객체를 생성하므로 추상 클래스도 생성자가 반드시 있어야 함

추상 클래스 예제

//추상 클래스 선언
public abstract class Phone {
    // 필드
    public String owner;

    // 생성자 (추상 클래스도 생성자가 있어야 함 - new 연산자로 직접 생성자를 호출할 수는 없지만, 자식 객체가 생성될 때 super(...)를 호출해서 추상 클래스 객체를 생성하므로 반드시 생성자 필요)
    public Phone(String owner) {
        this.owner = owner;
    }

    // 메소드
    public void turnOn() {
        System.out.println("폰 전원을 켭니다.");
    }

    public void turnOff() {
        System.out.println("폰 전원을 끕니다.");
    }
}


// 실체 클래스
public class SmartPhone extends Phone {
    // 생성자
    public SmartPhone(String owner) {
        super(owner);
    }

    // 메소드
    public void internetSearch() {
        System.out.println("인터넷 검색을 합니다.");
    }
}

// 예시
public class PhoneExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Phone phone = new Phone(); // Phone 클래스는 추상클래스이므로, new 연산자를 통해 직접 생성자를 호출할 수는 없음
        SmartPhone smartPhone = new SmartPhone("홍길동");

        smartPhone.turnOn();
        smartPhone.internetSearch();
        smartPhone.turnOff();
    }
}
/*Result
    폰 전원을 켭니다.
    인터넷 검색을 합니다.
    폰 전원을 끕니다.
*/

4. 추상 메소드와 오버라이딩

1.추상 메소드

  • 추상 클래스에서 메소드의 선언부만 있고, 메소드 실행 내용인 중괄호 {} 가 없는 메소드
  • 주로, 추상 클래스 설계 시, 하위 클래스가 반드시 실행 내용을 채우도록 강요하고 싶은 메소드가 있는 경우 이용

왜 이용?

  • 추상 클래스는 실체 클래스가 공통적으로 가져야 할 필드와 메소드들을 정의해 놓은 추상적인 클래스이므로, 실체 클래스의 멤버 (필드, 메소드)를 통일화하는 데 목적이 있다.
  • 모든 실체들이 가지고 있는 메소드의 실행 내용이 동일하다면 추상 클래스에 메소드를 작성하는 것이 좋다.
    • 그러나, 메소드의 선언만 통일화하고, 실행 내용은 실체 클래스마다 달라야 하는 경우가 있음
    • 이 경우, 추상 클래스에서 통일적으로 작성할 수 없기 때문에 추상 메소드를 선언할 수 있다

특징

  • 자식 클래스에서 추상 메소드를 반드시 오버라이딩해서 실행 내용을 작성해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 에러가 발생한다.

2 .선언 방법

[public | protected] abstract 리턴타입 메소드명(매개변수, ...);

일반 메소드 선언과의 차이점

  • abstact 키워드가 붙어있고 메소드 중괄호가 없다

추상 메소드 예제

// 추상 메소드 선언
public abstract class Animal {
    public String kind;

    public void breathe() {
        System.out.println("숨을 쉽니다.");
    }

    public abstract void sound(); // 추상 메소드
}

// 실행 클래스 (Dog)
public class Dog extends Animal {
    public Dog() {
        this.kind = "포유류";
    }

    // 추상 메소드 재정의
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("멍멍");
    }
}

// 실행 클래스 (Cat)
public class Cat extends Animal {
    public Cat() {
        this.kind = "포유류";
    }

    // 추상 메소드 재정의
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("야옹");
    }
}

// 예제
public class AnimalExample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        Cat cat = new Cat();
        dog.sound();
        cat.sound();
        System.out.println("-----");

        // 변수의 자동 타입 변환
        Animal animal = null;
        animal = new Dog(); // 자동 타입 변환
        animal.sound(); // 재정의된 메소드 호출
        animal = new Cat();
        animal.sound();
        System.out.println("-----");

        animalSound(new Dog()); // 자동 타입 변환 --> 자식 클래스에서 오버라이딩 된 경우, 재정의된 메소드 호출
        animalSound(new Cat()); // 자동 타입 변환 --> 자식 클래스에서 오버라이딩 된 경우, 재정의된 메소드 호출
    }

    public static void animalSound(Animal animal) {
        animal.sound();
    }
}

/*Result
    멍멍
    야옹
    -----
    멍멍
    야옹
    -----
    멍멍
    야옹
 */

6. final 키워드

  • 클래스, 필드, 메소드 선언 시에 사용하여 해당 선언이 최종 상태이고, 결코 수정될 수 없음을 뜻하는 키워드

1. final 필드

  • 초기값이 저장되면 이것이 최종적인 값이 되어서 프로그램 실행 도중에 수정이 불가능한 필드
final 타입 필드 [=초기값];
  • 필드 선언 시에 초기값을 준다
  • 생성자에서 초기값을 준다

예제

/*final 필드 예제 */
public class Person {
    final String nation = "Korea";
    final String ssn;
    String name;

    public Person(String ssn, String name) {
        this.ssn = ssn;
        this.name = name;
    }
}

/* final 필드 테스트 */
public class PersonExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person p1 = new Person("123456-1234567", "자바");

        System.out.println(p1.nation);
        System.out.println(p1.ssn);
        System.out.println(p1.name);

        p1.nation = "usa"; // final 필드는 값 수정 불가능
        p1.ssn = "987654-9876543"; // final 필드는 값 수정 불가능
        p1.name = "자바스크립트";
    }
}

2. 상수 (static final)

  • 객체마다 저장되지 않고, 클래스에만 포함되는 상수
  • 한 번 초기값이 저장되면 변경 불가
static final 타입 상수 [=초기값];

예제

/* 상수 예제 */
public class Earth {
    static final double EARTH_RADIUS = 6400;
    static final double EARTH_SURFACE_AREA;

    static {
        EARTH_SURFACE_AREA = 4 * Math.PI * EARTH_RADIUS * EARTH_RADIUS;
    }
}

3. final 클래스와 final 메소드

1. 상속할 수 없는 final 클래스

  • 최종적인 클래스 = 상속할 수 없는 클래스
  • 부모 클래스가 될 수 없어 자식 클래스를 만들 수 없게 됨
public final class 클래스 { ... }

예제

public final class Member {}
  • 아래와 같이, 상속 할 수 없다
public class VeryVeryImportantMember extends Member {} // 클래스 선언 시 final 키워드를 붙여서 상속할 수 없음

2. 오버라이딩할 수 없는 final 메소드

  • 최종적인 메소드 = 오버라이딩 할 수 없는 메소드
  • 부모 클래스를 상속해서 자식 클래스를 선언할 때 부모 클래스에 선언된 final 메소드는 자식 클래스에서 재정의 할 수 없음
public final 리턴타입 메소드([매개변수,...]) { ... }

예제

/*7.5.2 오버라이딩할 수 없는 final 메소드 */
public class Car {
    public int speed;

    public void speedUp() {
        speed += 1;
    }

    public final void stop() {
        System.out.println("차를 멈춤");
        speed = 0;
    }
}
  • 아래와 같이, 오버라이딩 할 수 없다
public class SportsCar extends Car {
    @Override
    public void speedUp() {
        speed += 10;
    }

    @Override
    public void stop() { // 오버라이딩 불가능 (부모 메소드인 Car의 stop 메소드를 final로 선언했기 때문)

    }
}

7. Object 클래스

자바의 최상위 부모 클래스

  • 클래스 선언할 때 extends 키워드로 다른 클래스를 상속하지 않으면, 암시적으로 java.lang.Object 클래스를 상속하게 됨
  • 자바의 모든 클래스는 Object 클래스의 자식이거나 자손 클래스
  • Object 클래스는 필드가 없고, 메소드들로 구성되어 있음
  • Object클래스의 메소드들은 모든 클래스가 Object를 상속하기 때문에 모든 클래스에서 사용이 가능

Reference

  • 신용권, 『이것이 자바다』, 한빛미디어(2015), p.245 ~ p.247
  • 신용권, 『이것이 자바다』, 한빛미디어(2015), p.290 ~ p.337
  • 신용권, 『이것이 자바다』, 한빛미디어(2015), p.457 ~ p.458