[자바의 정석] 6장 객체지향 프로그래밍1

1. 객체지향언어

실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물간의 상호작용이다

주요 특징

코드의 재사용성이 높다.
코드의 관리가 용이하다.
신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.

객체지향개념을 학습할 때 재사용성과 유지보수 그리고 중복된 코드의 제거 관점에서 볼 것
-> 일단 프로그램을 기능적으로 완성한 다음 어떻게 하면 보다 객체지향적으로 코드를 개선할 수 있을지를 고민하여 개선

2. 클래스와 객체

2.1 클래스와 객체의 정의와 용도

클래스의 정의 - 객체를 정의해 놓은 것
클래스의 용도 - 객체를 생성하는데 사용
객체의 정의 - 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념

클래스를 정의하고 클래스를 통해 객체를 생성하는 이유는 하나의 설계도만 잘 만들어 놓으면 제품을 만드는 일이 쉬워지기 때문이다.

2.2 객체와 인스턴스

    인스턴스화

클래스 ————> 인스턴스(객체)

클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스라고 한다.

2.3 객체의 구성요소 - 속성과 기능

객체는 속성과 기능의 집합이라고 할 수 있다.
객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버라 한다.
-> 멤버변수와 메서드

2.4 인스턴스의 생성과 사용

클래스명 변수명;			//객체를 참조하기 위한 참조변수 선언
변수명 = new 클래스명();		//객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장

Tv t;				//Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언
t = new Tv();			//Tv인스턴스를 생성한 후, 생성된 Tv인스턴스의 주소를 t에 저장

인스턴스 사용 예시

Tv t; Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언한다. 아직 인스턴스가 생성되지 않았으므로 참조변수로 아무것도 할 수 없다.
t = new Tv(); 연산자 new에 의해 Tv클래스의 인스턴스가 메모리의 빈 공간에 생성된다. 이 때, 멤버변수는 각 자료형에 해당하는 기본값으로 초기화 된다.
t.channel = 7; 참조변수 t에 저장된 주소에 있는 인스턴스의 멤버변수 channel에 7을 저장한다.
t.channelDown(); 참조변수 t가 참조하고 있는 Tv인스턴스의 channelDown메서드를 호출한다. 메서드는 멤버변수 channel에 저장되어 있는 값을 1 감소시킨다. -> 인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야한다.

같은 클래스로부터 생성되었을지라도 각 인스턴스의 속성은 서로 다른 값을 유지할 수 있으며, 메서드의 내용은 모든 인스턴스에 대해 동일하다.
자신을 참조하고 있는 참조변수가 하나도 없는 인스턴스는 더 이상 사용되어질 수 없으므로 ‘가비지 컬렉터’에 의해서 자동적으로 메모리에서 제거된다.
참조변수에는 하나의 값만이 저장될 수 있으므로 둘 이상의 참조변수가 하나의 인스턴스를 가리키는 것은 가능하지만, 하나의 참조변수가 여러 인스턴스를 가리키는 것은 불가능하다.

2.5 객체 배열

많은 수의 객체를 다뤄야할 때, 객체 역시 배열로 다루는 것이 가능하며, 이를 ‘객체 배열’이라고 한다.
객체 배열은 참조변수들을 하나로 묶은 참조 변수 배열이다.
ex) Tv[] tvArr = new Tv[3];
객체 배열을 생성하는 것은, 그저 객체를 다루기 위한 참조변수들이 만들어진 것일 뿐, 객체를 생성해서 각 요소에 저장하는 것을 잊으면 안된다.
ex) Tv[] tvArr = {newTv(), new Tv(), new Tv()};

2.6 클래스의 또 다른 정의

클래스 - 데이터와 함수의 결합
- 자바는 변수와 함수를 하나의 클래스에 정의하여 서로 관계가 깊은 변수와 함수들을 함께 다룰 수 있게 했다.
- 자바에서는 String이라는 클래스로 문자열을 다룬다. 그 이유는 문자열을 단순히 문자의 배열로 정의하지 않고 문자열과 문자열을 다루는데 필요한 함수들을 함께 묶기 위해서다.
클래스 - 사용자정의 타입
- 사용자가 서로 관련된 변수들을 묶어서 하나의 타입으로 새로 추가하여 사용한다.

3. 변수와 메서드

3.1 선언위치에 따른 변수의 종류

변수는 클래스변수, 인스턴스변수, 지역변수 모두 세 종류가 있다. 변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 ‘변수의 선언된 위치’이다.

class Variables {				//클래스 영역
	int iv; 				//인스턴스변수
	static int cv;				//클래스변수(static 변수)

	void method()
	{					//메서드 영역
		int lv = 0;			//지역변수
	}
}

인스턴스 변수
- 클래스 영역에 선언되며, 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다.
- 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스변수로 선언한다.
클래스 변수
- 클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스변수 앞에 static을 붙이기만 하면 된다.
- 클래스변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간을 공유하게 된다. 한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스 변수로 선언해야 한다.
- 인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있다는 특징이 있으며, ‘클래스이름.클래스변수’와 같은 형식으로 사용한다.
- 클래스가 메모리에 로딩될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때 까지 유지되며, public을 앞에 붙이면 ‘전역변수’의 성격을 갖는다.
지역변수
- 메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 된다.

3.2 메서드

특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것

메서드를 사용하는 이유

높은 재사용성
중복된 코드의 제거
프로그램의 구조화

3.3 메서드의 선언과 구현

메서드 선언부

‘메서드의 이름’과 ‘매개변수 선언’, 그리고 ‘반환타입’으로 구성되어 있다.

//반환타입 메서드이름 매개변수
int add (int x, int y) {
	int result = x + y;

	return result; //결과를 반환
}

return문

반환타입이 ‘void’가 아닌 경우, 구현부 안에 ‘return 반환값;’이 반드시 포함되어 있어야 한다.
이 값의 타입은 반환타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능한 것

3.4 메서드의 호출

메서드이름(값1, 값2, ...);

메서드를 호출할 때 괄호 안에 지정해준 값들을 ‘인자’ 또는 ‘인수’라고 하는데, 인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.
같은 클래스 내의 메서드끼리는 참조변수를 사용하지 않고도 서로 호출이 가능하지만 static메서드는 같은 클래스 내의 인스턴스 메서드를 호출할 수 없다.

매개변수의 유효성 검사

메서드를 작성할 때는 매개변수의 유효성 검사하는 코드를 반드시 넣어야 한다.

3.5 JVM의 메모리 구조

메서드 영역 (method area)
프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면, 클래스에 대한 정보를 이곳에 저장한다. 클래스변수도 이 영역에 함께 생성
힙 (heap)
인스턴스가 생성되고, 인스턴스변수들이 생성되는 공간
호출 스택 (call stack)
메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공. 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수 (매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 비워진다.

메서드가 호출되면 수행에 필요한 만큼의 메모리를 스택에 할당받는다.
메서드가 수행을 마치고나면 사용했던 메모리를 반환하고 스택에서 제거된다.
호출스택의 제일 위에 있는 메서드가 현재 실행 중인 메서드이다.
아래에 있는 메서드가 바로 위의 메서드를 호출한 메서드이다.

3.8 기본형 매개변수와 참조형 매개변수

기본형 매개변수 변수의 값을 읽기만 할 수 있다.(read only)
참조형 매개변수 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다.(read & write)

기본형 매개변수

change메서드가 호출되면서 ‘d.x’가 change메서드의 매개변수 x에 복사됨
change메서드에서 x의 값을 1000으로 변경
change메서드가 종료되면서 매개변수 x는 스택에서 제거됨

원본이 아니라 복사본이 변경된 것이라 원본에는 아무런 영향을 미치지 못한다.
이처럼 기본형 매개변수는 변수에 저장된 값만 읽을 수만 있을 뿐 변경할 수는 없다.

참조형 매개변수

change메서드가 호출되면서 참조변수 d의 값(주소)이 매개변수 d에 복사됨 이제 매개변수 d에 저장된 주소값으로 x에 접근이 가능
change메서드에서 매개변수 d로 x의 값을 1000으로 변경
change메서드가 종료되면서 매개변수 d는 스택에서 제거됨

change메서드의 매개변수를 참조형으로 선언했기 때문에, 주소가 매개변수 d에 복사되었다. 그래서 매개변수 d로 x의 값을 읽는 것과 변경하는 것이 모두 가능한 것이다.

참조형 반환타입

copy메서드를 호출하면서 참조변수 d의 값이 매개변수 d에 복사된다.
새로운 객체를 생성한 다음, d.x에 저장된 값을 tmp.x에 복사한다.
copy메서드가 종료되면서 반환한 tmp의 값은 참조변수 d2에 저장된다.
copy메서드가 종료되어 tmp가 사라졌지만, d2로 새로운 객체를 다룰 수 있다.

“반환타입이 ‘참조형’이라는 것은 메서드가 ‘객체의 주소’를 반환한다는 것을 의미한다.”

3.9 재귀호출

메서드의 내부에서 메서드 자신을 다시 호출하는 것을 ‘재귀호출’이라 하고, 재귀호출을 하는 메서드를 ‘재귀 메서드’라 한다.

조건문이 필수적으로 따라다닌다.
반복문 대신 재귀호출을 사용하는 이유?
-> 재귀호출이 주는 논리적 간결함 때문

3.10 클래스 메서드(static method)와 인스턴스 메서드

클래스 메서드

인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는) 메서드를 클래스 메서드라고 한다.
클래스변수처럼, 객체를 생성하지 않고도 ‘클래스이름.메서드이름(매개변수)’와 같은 식으로 호출이 가능하다.

인스턴스 메서드

인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 메서드의 작업을 수행하는 데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다.
인스턴스 변수는 인스턴스를 생성해야만 만들어지므로 인스턴스 메서드 역시 인스턴스를 생성해야만 호출할 수 있다.

규칙

클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.
클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
클래스 메서드는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
-> 클래스메서드는 인스턴스 생성 없이 호출가능하므로 클래스 메서드가 호출되었을 때 인스턴스가 존재하지 않을 수도 있기 때문에
메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.

3.11 클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

같은 클래스에 속한 멤버들 간에는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고도 서로 참조 또는 호출이 가능하다.
단, 클래스멤버가 인스턴스 멤버를 참조 또는 호출하고자 하는 경우에는 인스턴스를 생성해야한다.
-> 인스턴스 멤버가 존재하는 시점에 클래스 멤버는 항상 존재하지만, 클래스 멤버가 존재하는 시점에 인스턴스 멤버가 존재하지 않을 수도 있기 때문이다.
그래서 static메서드는 인스턴스변수와 인스턴스 메서드를 사용하거나 호출할 수 없다.

4. 오버로딩

오버로딩 : 한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것

4.1 오버로딩의 조건

메서드의 이름이 같아야 한다.
매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.
반환 타입은 오버로딩을 구현하는데 아무런 영향을 주지 못한다.

4.2 오버로딩의 장점

하나의 이름만 기억하면 되므로 기억하기도 쉽고 이름도 짧게 할 수 있어서 오류의 가능성을 줄인다.
메서드의 이름을 절약할 수 있다.
-> 같은 기능을 하는 메서드들이 다른 이름을 가진다면 작성하는 쪽에서나 사용하는 쪽에서나 부담스럽다.

4.3 가변인자와 오버로딩

메서드의 매개변수 개수를 동적으로 지정할 수 있는 기능
ex) 타입... 변수명

가변인자 외에도 매개변수가 더 있다면, 가변인자를 매개변수 중에서 제일 마지막에 선언해야 한다.
가변인자인지 아닌지를 구별할 방법이 없기 때문이다.
가변인자가 선언된 메서드를 호출할 때마다 배열이 새로 생성된다.
-> 편리하지만, 이러한 비효율이 숨어있으므로 꼭 필요한 경우에만 가변인자를 사용한다.
매개변수의 타입을 배열로 하면, 반드시 인자를 지정해줘야 하기 때문에 인자를 생략할 수 없다.
-> null이나 길이가 0인 배열을 인자로 지정해줘야 하는 불편함 존재
가변인자를 선언한 메서드를 오버로딩하면, 메서드를 호출했을 때 이와 같이 구별되지 못하는 경우가 발생하기 쉽기 때문에 주의해야 한다.
-> 가변인자는 가변 길이의 배열을 이용하기 때문에 구분하기에 모호하기 쉽다. 가능하면 가변인자를 사용한 메서드는 오버로딩하지 않는 것이 좋다.

5. 생성자

5.1 생성자란?

인스턴스가 생성될 때 호출되는 ‘인스턴스 초기화 메서드’

인스턴스 변수의 초기화 작업에 주로 사용
인스턴스 생성 시에 실행되어야 할 작업을 위해서도 사용

생성자의 조건

생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다.
생성자는 리턴 값이 없다.

클래스 이름 (타입 변수명, 타입 변수명, ...) {
  //인스턴스 생성 시 수행될 코드,
  //주로 인스턴스 변수의 초기화 코드를 적는다.
}

Class Card {
	Card() {				//매개변수가 없는 생성자
		...
	}

	Card(String k, int num) {		//매개변수가 있는 생성자
		...
	}
}

생성자도 오버로딩이 가능하므로 하나의 클래스에 여러 개의 생성자가 존재할 수 있다.

주의할 점
연산자 new가 인스턴스를 생성하는 것이지 생성자가 인스턴스를 생성하는 것이 아니다

ex) Card c = new Card();

연산자 new에 의해서 메모리(heap)에 Card클래스의 인스턴스가 생성된다.
생성자 Card()가 호출되어 수행된다.
연산자 new의 결과로, 생성된 Card인스턴스의 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장된다.

5.2 기본 생성자

모든 클래스에는 반드시 하나 이상의 생성자가 정의되어 있어야 한다.
클래스에 생성자를 정의하지 않고도 인스턴스를 생성할 수 있었던 이유는 컴파일러가 제공하는 ‘기본 생성자’ 덕분이다.
ex) 클래스이름() {}
기본 생성자는 매개변수도 없고 아무런 내용도 없는 아주 간단한 것
기본 생성자가 컴파일러에 의해서 추가되는 경우는 클래스에 정의된 생성자가 하나도 없을 때 뿐이다

5.3 매개변수가 있는 생성자

인스턴스마다 각기 다른 값으로 초기화되어야하는 경우가 많기 때문에 매개변수를 사용한 초기화는 매우 유용하다.
인스턴스를 생성한 다음에 인스턴스변수의 값을 변경하는 것보다 매개변수를 갖는 생성자를 사용하는 것이 코드를 보다 간결하고 직관적으로 만든다.
-> 클래스를 작성할 때 다양한 생성자를 제공하여 인스턴스 생성 후에 별도로 초기화를 하지 않도록 하는 것이 바람직함

5.4 생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this

this()

생성자 간에도 서로 호출이 가능하다. 단, 다음의 두 조건을 만족시켜야 한다.

생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다.
한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.
-> 생성자, 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용한다.

this

인스턴스 자신을 가리키는 참조변수, 인스턴스의 주소가 저장되어 있다.
모든 인스턴스메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.
-> 인스턴스 변수와 생성자의 매개변수로 선언된 지역변수를 서로 구별하기 위해 사용한다.

5.5 생성자를 이용한 인스턴스의 복사

하나의 클래스로부터 생성된 모든 인스턴스의 메서드와 클래스변수는 서로 동일하기 때문에 인스턴스간의 차이는, 인스턴스마다 각기 다른 값을 가질 수 있는 인스턴스변수 뿐이다.

Car(Car c) {
	this(c.color, c.gearType, c.door);
}

-> Car클래스의 참조변수를 매개변수로 선언한 생성자이다.

c를 복사하여 생성하므로 서로 같은 상태를 갖지만, 서로 독립적으로 메모리공간에 존재하는 별도의 인스턴스이므로 값들이 변경되어도 영향을 받지 않는다.
무작정 새로 코드를 작성하는 것보다 기존의 코드를 활용할 수 없는지 고민해야한다.

인스턴스를 생성할 때는 다음의 2가지 사항을 결정해야한다

클래스 - 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할 것인가?
생성자 - 선택한 클래스의 어떤 생성자로 인스턴스를 생성할 것인가?

6. 변수의 초기화

6.1 변수의 초기화

변수를 선언하고 처음으로 값을 저장하는 것
가능하면 선언과 동시에 적절한 값으로 초기화 하는 것이 바람직
멤버변수(클래스변수와 인스턴스변수)와 배열의 초기화는 선택적이지만, 지역변수의 초기화는 필수적이다.
-> 지역변수는 자동적으로 초기화되지 않기 때문에

멤버변수의 초기화 방법

명시적 초기화
생성자
초기화 블럭

명시적 초기화

변수를 선언과 동시에 초기화하여 가장 기본적이면서도 간단한 초기화 방법이므로 가장 우선적으로 고려되어야 한다.

class {
	int door = 4;				//기본형 변수의 초기화
	Engine e = new Engine();		//참조형 변수의 초기화
}

초기화 블럭

초기화 작업이 복잡하여 명시적 초기화만으로는 부족한 경우 초기화 블럭을 사용한다.

class InitBlock {
	static { /* static 초기화 블럭입니다. */ }
	{ /* 인스턴스 초기화 블럭입니다. */ }
}

클래스 초기화 블럭 – 클래스변수의 복잡한 초기화에 사용
- 인스턴스 초기화 앞에 단순히 static을 덧붙이기만 하면 된다.
- 클래스가 메모리에 처음 로딩될 때 한번만 수행된다.
인스턴스 초기화 블럭 – 인스턴스변수의 복잡한 초기화에 사용 _ 단순히 클래스 내에 블럭{} 만들고 그 안에 코드를 작성한다. _ 클래스의 모든 생성자에 공통으로 수행되어야 하는 문장들이 있을 때, 이 문장들을 각 생성자마다 써주기 보다는 인스턴스 블럭에 넣어주면 코드가 간결해진다.
-> 코드 중복을 제거하여 코드 신뢰성을 높여 주고, 오류의 발생 가능성을 줄여준다.

멤버변수의 초기화 시기와 순서

클래스변수의 초기화시점 – 클래스가 처음 로딩될 때 단 한번 초기화
인스턴스변수의 초기화시점 – 인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화가 이루어진다.

클래스변수의 초기화순서 – 기본값 -> 명시적초기화 -> 클래스 초기화 블럭
인스턴스변수의 초기화순서 – 기본값 -> 명시적초기화 -> 인스턴스 초기화 블럭 -> 생성자

Twitter Facebook LinkedIn

이정훈