CH05. 상속, 오버라이딩, package, 제어자, 다형성, 추상클래스, 인터페이스

[ CH05. 상속, 오버라이딩, package, 제어자, 다형성, 추상클래스, 인터페이스 ]

1. 상속

1.1 상속

정의
- 부모 클래스(슈퍼 클래스)에 만들어진 필드, 메소드를 자식 클래스(서브 클래스)가 물려받음
(생성자, 초기화블럭 제외)
- 상속을 통해 간결한 자식 클래스 작성 가능
- 공통부분은 부모클래스에서 관리, 개별 부분은 자식 클래스에서 관리

장점
- 클래스의 간결화 -> 멤버의 중복 작성 X
- 클래스 관리 용이 -> 클래스들의 계층적 분류
- 소프트웨어 생산성 향상 -> 클래스 재사용과 확장, 새로운 클래스 작성 속도 빠름
선언
- extends 키워드 사용

public class Person {
}
public class Student extends Person { // Person을 상속받는 클래스 Student 선언
}
public class StudentWorker extends Student { // Student를 상속받는 StudentWorker 선언
}

예제

class Point{
	private int x,y; // 한 점을 구성하는 x, y 좌표
	public void set(int x, int y) {
		this.x = x; this.y= y;
	}
	public void showPoint() { // 점의 좌표 출력
		System.out.println("("+x+"," + y + ")");
	}
}

class ColorPoint extends Point{ // Point를 상속받는 colorPoint 선언
	private String color; // 점의 색
	public void setColor(String color) {
		this.color = color;
	}
	public void showColorPoint() { // 컬러점의 좌표 출력
		System.out.print(color);
		showPoint(); // Point 클래스의 showPoint() 호출
	}
}
public class ColorPointEx {
	public static void main(String[] args) {
		Point p = new Point(); // Point 객체 생성
		p.set(1, 2); // Point 클래스의 set() 호출
		p.showPoint();
		
		ColorPoint cp = new ColorPoint(); // colorPoint 객체 생성
		cp.set(1, 2); // Point 클래스의 set() 호출
		cp.setColor("red"); // colorPoint 클래스의 setColor() 호출
		cp.showColorPoint(); // 컬러의 좌표 춮력
	}
}

// [ 출력 결과 ]
// (1, 2)
// red(3,4)

특징
- 다중 상속 X ( 자식 클래스가 여러 부모 클래스를 상속받는 것 X )
- 상속 횟수 무제한
- 상속의 최상위 조상 클래스: java.lang.Object 클래스
- 모든 클래스는 자바 컴파일러에 의해 Object클래스 상속이 자동으로 이루어짐 → 11개 메서드 상속
접근 지정자
- 슈퍼 클래스의 private 멤버
- 다른 모든 클래스에 접근 불허
- 클래스 내의 멤버들에게만 접근 허용
- 슈퍼 클래스의 디폴트 멤버
- 같은 패키지 내 모든 클래스에 접근 허용
- 슈퍼 클래스의 public 멤버
- 다른 모든 클래스에 접근 허용
- 슈퍼 클래스의 protected 멤버
- 같은 패키지 내의 모든 클래스 접근 허용
- 다른 패키지에 있어도 서브 클래스는 접근 허용

슈퍼 클래스와 서브 클래스의 생성자 간의 호출 및 실행
- new에 의해 서브 클래스의 객체가 생성될 때, 슈퍼 클래스의 생성자와 서브 클래스 생성자 모두 실행
- 호출 순서
- 서브 클래스 생성자 -> 실행 전 슈퍼 클래스 생성자
- 실행 순서
- 슈퍼 클래스의 생성자 -> 서브 클래스의 생성자

서브 클래스에서 슈퍼 클래스 생성자 선택
- 서브 클래스에서 슈퍼 클래스 생성자 하나를 선택함
- 서브 클래스에서 슈퍼 클래스 생성자를 선택 X -> 컴파일러가 자동으로 슈퍼 클래스의 기본 생성자 선택
- 서브 클래스에서 명시적으로 슈퍼 클래스의 생성자 선택하는 방법
- super() 이용

super
- 서브 클래스에서 슈퍼 클래스로부터 상속받은 멤버를 참조하는데 사용되는 참조 변수
- 상속받은 멤버와 자신의 멤버가 중복 정의되어 구별해야 할 때 사용
- 인스턴스 메서드에서만 사용 O

super()
- 서브 클래스에서 명시적으로 슈퍼 클래스의 생성자 선택 호출
- 인자를 이용하여 슈퍼 클래스의 생성자와 일치하는 생성자 호출
- Object클래스를 제외한 모든 클래스의 생성자 첫 줄에 this() 또는 super()를 호출해야 함
- 그렇지 않으면, 컴파일러가 자동으로 super();를 생성자의 첫 줄에 삽입

1.2 포함

정의
- 한 클래스의 멤버변수로 다른 클래스 선언
- 작은 단위의 클래스 먼저 만들고, 조합하여 하나의 커다란 클래스 생성

상속 VS 포함
- 각 클래스간의 관계를 파악하여 상속 또는 포함관계로 유기적 연결하게 작성하면 코드를 재사용함으로써 더 효율적인 코드 작성 가능
- 상속관계 : ~은 ~이다. (is-a)
- 포함관계 : ~은 ~를 가지고 있다. (has-a)
- 2개의 클래스를 다중 상속받고 싶은 상황에서, 단일 상속을 위해, 비중이 높은 클래스 하나만 상속, 나머지는 포함 관계로 작성

2. 메소드 오버라이딩(method overriding)

정의
- 슈퍼 클래스의 메소드를 서브 클래스에서 재정의
- 슈퍼 클래스의 메소드의 이름, 매개변수 타입 및 개수, 리턴 타입 등 모든 것 동일하게 작성
- 접근제어자 변경 O → 조상클래스의 메서드의 접근제어자와 같거나 더 넓은 범위의 접근제어자만 가능
- 조상클래스의 메서드보다 많은 수의 예외 선언 X. 조상클래스에 선언된 예외가 아닌 다른 예외는 안됨
- 동적 바인딩 발생
- 서브 클래스에 오버라이딩된 메소드가 무조건 실행되는 동적 바인딩

동적 바인딩
- 실행할 메소드를 실행 시(run time)에 결정
- 오버라이딩 메소드가 항상 호출

정적 바인딩
- 컴파일러는 super의 접근을 정적 바인딩으로 처리

오버라이딩 vs 오버로딩 예제
- Circle과 Triangle은 Shape이다. (상속관계)
- Circle은 Point를 가진다 (포함관계)

class DrawShape {
	public static void main(String[] args) {
		Point[] p = {   new Point(100, 100),
                        new Point(140,  50),
                        new Point(200, 100)
					};

		Triangle t = new Triangle(p);
		Circle   c = new Circle(new Point(150, 150), 50);

		t.draw(); // 삼각형을 그린다.
		c.draw(); // 원을 그린다.
	}
}

class Shape {
	String color = "black";
	void draw() {
		System.out.printf("[color=%s]%n", color);
	}
}

class Point {
	int x;
	int y;
	Point(int x, int y) {
		this.x = x;
		this.y = y;
	}
	Point() {
		this(0,0);
	}
	String getXY() {  
		return "("+x+","+y+")"; // x와 y의 값을 문자열로 반환
	}
}

class Circle extends Shape {
	Point center;	// 원의 원점좌표
	int r;			// 반지름
	Circle() {		
		this(new Point(0, 0), 100); // Circle(Point center, int r)를 호출
	}
	Circle(Point center, int r) {
		this.center = center;
		this.r = r;
	}
	void draw() { // 원을 그리는 대신에 원의 정보를 출력하도록 했다.
		System.out.printf("[center=(%d, %d), r=%d, color=%s]%n", center.x, center.y, r, color);
	}
}

class Triangle extends Shape {
	Point[] p = new Point[3];
	Triangle(Point[] p) {
		this.p = p;
	}
	void draw() { 
		System.out.printf("[p1=%s, p2=%s, p3=%s, color=%s]%n", p[0].getXY(), p[1].getXY(), p[2].getXY(), color);
	}
}

3. package와 import

3.1 패키지(package)

서로 관련된 클래스와 인터페이스의 묶음
물리적으로 폴더형태
서브패키지 가질 수 있으며, '.'로 구분
클래스의 실제 이름은 패키지명이 포함
ex) String 클래스의 실제 이름 : java.lang.String

3.2 패키지 선언

선언 형태 : package 패키지명;
패키지는 소스파일에 첫 번째 문장으로 단 한번 선언
모든 클래스는 하나의 패키지에 속하며, 패키지 미선언시 이름없는(unnamed) 패키지에 속함
하나의 소스파일에 둘 이상의 클래스 포함 → 같은 패키지

3.3 import문

사용할 클래스가 속한 패키지를 지정
클래스를 사용할 때 패키지명 생략

java.lang 패키지의 클래스는 import 안해도 사용 O

3.4 import문의 선언

패키지문과 클래스 선언 사이에 선언

import 선언 방법

import문은 지정된 패키지에 포함된 클래스들만을 import, 서브패키지에 속하는 클래스들까지 import 하는 것 X
import한 패키지에 같은 이름의 클래스 존재하는 경우 → 클래스 앞에 패키지명 붙여야 함

4. 제어자(modifiers)

4.1 제어자 개념

클래스, 변수, 메서드의 선언부에 사용되어 부가적인 의미 부여
하나의 대상에 여러 개의 제어자 조합 O, 접근제어자는 단 하나만 사용

4.2 static

위치 : 멤버변수, 메서드, 초기화 블록

4.3 final

위치 : 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수

final이 붙은 변수는 상수 → 보통, 선언과 초기화 동시에 함, 인스턴스변수는 생성자에서 초기화 가능

4.4 abstract

위치 : 클래스, 메서드

4.5 접근 제어자

멤버, 클래스에 사용되며, 외부로부터의 접근 제한

클래스의 접근제어자 : public, default

멤버변수와 메서드 접근제어자 : public, protected, default, private

4.6 생성자의 접근제어자

생성자의 접근제어자는 클래스의 접근제어자와 일치
생성자에 접근제어자 사용 → 인스턴스 생성 제한 가능

4.7 제어자의 조합

메서드에 static과 abstract 함께 사용 X
- static 메서드는 구현부있는 메서드에서만 사용 가능
클래스에 abstract와 final 함께 사용 X
abstract 메서드의 접근제어자가 private X
메서드에서 private과 final 함께 사용할 필요 X

5. 다형성(polymorphism)

5.1 다형성 정의

하나의 참조변수로 여러 타입의 객체 참조
부모타입의 참조변수로 자식타입의 객체 참조 O
자식타입의 참조변수로 부모타입의 객체 참조 X

5.2 업캐스팅(upcasting)

정의
- 서브 클래스 객체를 슈퍼 클래스 타입으로 타입 변환
특징
- 업캐스팅은 자동으로 타입 변환됨
- 객체 내에 슈퍼 클래스의 멤버만 접근 가능

class Person { … }
class Student extends Person { … }

Student s = new Student();
Person p = s; // 업캐스팅, 자동타입변환

5.3 다운캐스팅(downcasting)

정의
- 슈퍼 클래스 객체를 서브 클래스 타입으로 변환
- 개발자의 명시적 타입 변환 필요

5.4 instanceof 연산자

업캐스팅된 레퍼런스로 객체의 타입 판단 어려움 => instaceof 연산자 사용
정의
- 레퍼런스가 가리키는 객체의 타입 식별
사용법
- 객체 레퍼런스 instanceof 클래스 타입
- 연산 결과는 불린 값(true / false)
예제

5.5 참조변수와 인스턴스변수의 연결

멤버변수 중복정의 ⇒ 참조변수의 타입에 따라 연결되는 멤버변수가 달라짐 (참조변수타입에 영향받음)
메서드 중복정의 ⇒ 참조변수의 타입에 관계없이 항상 실제 인스턴스의 타입에 정의된 메서드가 호출
(참조변수 타입에 영향 X)

5.6 매개변수의 다형성

참조형 매개변수는 메서드 호출시, 자신과 같은 타입 또는 자손타입의 인스턴스 넘겨줄 수 있음

5.7 여러 종류의 객체를 하나의 배열로 다루기

조상타입의 배열에 자손들의 객체 담을 수 있음

6. 추상 클래스

6.1 추상 메서드(abstract method)

선언되어 있으나 구현되어 있지 않은 메소드, abstract로 선언
추상 메소드는 서브 클래스에서 오버라이딩하여 구현해야 함

public abstract String getName();
public abstract void setName(String s);

6.2 추상 클래스(abstract class)

추상 클래스(abstract class)의 2종류
1) 추상 메소드를 하나라도 가진 클래스
2) 추상 메소드가 하나도 없지만 abstract로 선언된 클래스

// 1) 추상 메소드를 포함하는 추상 클래스
abstract class Shape { // 추상 클래스 선언
	public Shape() { }
	public void paint() { draw(); }
	abstract public void draw(); // 추상 메소드
}

// 2) 추상 메소드 없는 추상 클래스
abstract class MyComponent { // 추상 클래스 선언
	String name;
	public void load(String name) {
		this.name = name;
	}
}

추상 클래스는 객체를 생성 X

abstrct class Shape {
...
}

public class AbstractError {
	public static void main(String [] args) {
		Shape shape;
		shape = new Shape(); // 컴파일 오류. 추상 클래스 Shape의 객체를 생성할 수 없다.
	}
}

추상 클래스의 상속
1) 추상 클래스의 단순 상속
- 추상 클래스를 상속받아, 추상 메소드를 구현하지 않으면 추상 클래스 O
- 이러한 서브 클래스도 abstract로 선언
2) 추상 클래스 구현 상속
- 서브 클래스에서 슈퍼 클래스의 추상 메소드 구현(오버라이딩)
- 서브 클래스는 추상 클래스 X
추상 메소드 구현 예시

public class GoodCalc extends Calculator {
	@Override
	public int add(int a, int b) { // 추상 메소드 구현
		return a + b;
	}
	@Override
	public int subtract(int a, int b) { // 추상 메소드 구현
		return a - b;
	}
	@Override
	public double average(int[] a) { // 추상 메소드 구현
		double sum = 0;
		for (int i = 0; i <a.length; i++)
			sum += a[i];
		return sum/a.length;
	}

	public static void main(String [] args) {
		GoodCalc c = new GoodCalc();
		System.out.println(c.add(2,3));
		System.out.println(c.subtract(2,3));
		System.out.println(c.average(new int [] { 2,3,4 }));
	}
}

// [ 출력 결과 ]
// 5
// -1
// 3.0

7. 인터페이스

7.1 인터페이스 정의

클래스가 구현해야 할 메소드들이 선언되는 추상형
추상메서드와 상수만을 멤버로 가질 수 있음

7.2 인터페이스 선언

interface 키워드로 선언

public interface SerialDriver{...}

7.3 인터페이스의 구성 요소들

상수
- public만 허용, public static final 생략 가능
추상 메소드
- public abstract 생략 가능
default 메소드(java 8)
- 인터페이스에 코드가 작성된 메소드
- 인터페이스를 구현하는 클래스에 자동 상속
- public 접근 지정만 허용, public 생략 가능
private 메소드(java 8)
- 인터페이스 내에 메소드 코드가 작성되어야 함
- 인터페이스 내에 있는 다른 메소드에 의해서만 호출 가능
static 메소드(java 8)
- public, private 모두 지정 가능
- public 일 때, 생략 가능

7.4 인터페이스 특징

인터페이스의 객체 생성 불가
인터페이스 타입의 레퍼런스 변수 선언 가능
인터페이스 구현
- 인터페이스를 상속받는 클래스는 인터페이스의 모든 추상 메소드 반드시 구현
다른 인터페이스 상속 가능
인터페이스의 다중 상속 가능
인터페이스는 Object클래스와 같은 최고 조상 없음

// 오류: 인터페이스 객체 생성 불가
new PhoneInterface();

// 인터페이스의 레퍼런스 변수 선언 가능 
PhoneInterface galaxy;

7.5 인터페이스 구현

인터페이스의 추상 메소드를 모두 구현한 클래스
implements 키워드 사용
여러 개의 인터페이스 동시 구현 가능 (= 다중 인터페이스 구현)
예시

class SamsungPhone implements PhoneInterface { // 인터페이스 구현
	// PhoneInterface의 모든 메소드 구현
	public void sendCall() { System.out.println("띠리리리링"); }
	public void receiveCall() { System.out.println("전화가 왔습니다."); }

	// 메소드 추가 작성
	public void flash() { System.out.println("전화기에 불이 켜졌습니다."); }
}

7.6 인터페이스 상속

extends 키워드 이용
다중 인터페이스 상속 가능
상속과 구현 동시에 가능

// extends 키워드 이용
interface MobilePhoneInterface extends PhoneInterface {
	void sendSMS(); 		// 새로운 추상 메소드 추가
	void receiveSMS(); 	// 새로운 추상 메소드 추가
}

// 다중 인터페이스 상속
interface MP3Interface {
	void play(); // 추상 메소드
	void stop(); // 추상 메소드
}

interface MusicPhoneInterface extends MobilePhoneInterface, MP3Interface {
	void playMP3RingTone(); // 새로운 추상 메소드 추가
}

// 상속과 구현 동시에 가능
class Phone extends MobilePhoneInterface implements MP3Interface{
	void play(){};
	void stop(){};
}

7.7 인터페이스를 이용한 다형성

서로 다르게 구현할 수 있는 기능들을 규격 선언 -> 클래스의 다형성 실현
인터페이스 타입의 변수로 인터페이스를 구현한 클래스의 인스턴스 참조 가능

인터페이스를 메서드의 매개변수 타입으로 지정 O

인터페이스를 메서드의 리턴타입으로 지정 O

7.8 추상 클래스 vs 인터페이스

유사점
- 객체 생성 X
- 상속을 위한 슈퍼 클래스로만 사용
- 클래스의 다형성 실현
차이점

8. 내부 클래스(inner class)

8.1 내부 클래스 정의

클래스 안에 선언된 클래스
특정 클래스 내에서만 주로 사용
GUI어플리케이션(AWT, Swing)의 이벤트처리에 주로 사용

8.2 내부 클래스의 종류와 특징

내부 클래스의 종류는 변수의 선언위치에 따른 종류와 동일

8.3 내부 클래스의 제어자와 접근성

내부 클래스의 접근제어자는 변수에 사용할 수 있는 접근제어자와 동일 → private, protected, default, public

static 클래스만 static 멤버를 정의 가능

내부 클래스도 외부 클래스의 멤버로 간주

외부 클래스의 지역변수는 final이 붙은 변수(상수)만 접근 가능

내부클래스의 생성

8.4 익명 클래스(anonymous class)

이름이 없는 일회용 클래스, 단 하나의 객체만을 생성

class Inner{
	public static void main(String[] args){
		Button b = new Buttn("start");
		b.addActionListener(new ActionListener(){
			public void actionPerformed(ActionEvent e){
				System.out.println("ActionEvent occurred!!");
            }
         } // 익명 클래스 끝
      }; 
   } // main  메서드 끝
} // Ineer 클래스 끝

익명 클래스의 클래스 파일 형태
- 익명 클래스는 이름 X ⇒ '외부 클래스명$숫자.class'형식으로 클래스 파일명 결정

[ 참조 ]

1. Java의 정석 3판 (지은이 : 남궁성)

2. 명품 JAVA Programming 개정 3판 (지은이 : 황기태, 김효수)

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CH05. 상속, 오버라이딩, package, 제어자, 다형성, 추상클래스, 인터페이스

[ CH05. 상속, 오버라이딩, package, 제어자, 다형성, 추상클래스, 인터페이스 ]

1. 상속

1.1 상속

1.2 포함

2. 메소드 오버라이딩(method overriding)

3. package와 import

3.1 패키지(package)

3.2 패키지 선언

3.3 import문

3.4 import문의 선언

4. 제어자(modifiers)

4.1 제어자 개념

4.2 static

4.3 final

4.4 abstract

4.5 접근 제어자

4.6 생성자의 접근제어자

4.7 제어자의 조합

5. 다형성(polymorphism)

5.1 다형성 정의

5.2 업캐스팅(upcasting)

5.3 다운캐스팅(downcasting)

5.4 instanceof 연산자

5.5 참조변수와 인스턴스변수의 연결

5.6 매개변수의 다형성

5.7 여러 종류의 객체를 하나의 배열로 다루기

6. 추상 클래스

6.1 추상 메서드(abstract method)

6.2 추상 클래스(abstract class)

7. 인터페이스

7.1 인터페이스 정의

7.2 인터페이스 선언

7.3 인터페이스의 구성 요소들

7.4 인터페이스 특징

7.5 인터페이스 구현

7.6 인터페이스 상속

7.7 인터페이스를 이용한 다형성

7.8 추상 클래스 vs 인터페이스

8. 내부 클래스(inner class)

8.1 내부 클래스 정의

8.2 내부 클래스의 종류와 특징

8.3 내부 클래스의 제어자와 접근성

8.4 익명 클래스(anonymous class)

[ 참조 ]

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