[객체지향의 원리와 이해 3] 자바와 객체 지향

객체지향의 4대 특성 - 캡!상추다

• 캡슐화 (Encapsultation): 정보 은닉(information hiding)
• 상속 (Inheriance) 재사용
• 추상화 (Abstaction) : 모델링
• 다형성 (Polymorphism) : 사용 편의

 

클래스 vs. 객체 = 붕어빵틀 vs.붕어빵?

• 금형기계 붕어빵틀 = new 금형기계();
• 붕어빵틀은 붕어빵을 만드는 팩터리

 

클래스와 객체를 구분하는 간단한 방법 - 나이 물어보기

• 사람의 나이는 몇살인가 -> 클래스
• 김연아의 나이는 몇살인가 -> 객체
• 뽀로로의 나이는 몇살인가 -> 객체
• 펭귄의 나이는 몇살인가 -> 클래스

 

클래스는 분류에 대한 개념이지 실체가 아니다!

• 클래스 : 객체 = 펭귄 : 뽀로로 = 사람: 김연아

추상화 : 모델링

• 여러가지 사물이나 개념에서 공통되는 특성이나 속성따위를 추출하여 파악하는 작용
• 구체적인 것을 분해해서 관찰자가 관심있는 특성만 가지고 재조합하는 것
• 구체적인 것을 분해해서 관심 영역 (어플리케이션 경계)에 있는 특성만 가지고 재조합하는 것 = 모델링

추상화의 개념

• 상속을 통한 추상화, 구체화
• 인터페이스를 통한 추상화
• 다형성을 통한 추상화

모델 

• 실제 사물을 정확히 복제하는게 아니라 목적에 맞게 관심 있는 특성만을 추출해서 표현하는 것
• 추상화를 통해 실제 사물을 단순하게 묘사

클래스 (class)

• 분류, 집합 같은 속성과 기능을 가진 객체를 총칭하는 개념
• 클래스 설계에서 추상화가 사용된다
• 클래스 설계를 위해서는 어플리케이션 경계를 정해야한다 (관심사)
• 객체 지향해서 추상화의 결과는 클래스다

객체 (object)

• 객체는 유일무이하다
• 객체 =  클래스의 인스턴스
  • 클래스를 통해 object를 만들었다는 것을 강조하기 위해 instance라고 표현

사람 클래스 (Human class)

• 속성 (명사로 표현되는 특성) - 시력, 몸무게, 혈액형, 키, 나이 등
• 메서드(동사로 표현되는 기능/행위) - 먹다, 자다, 일하다, 운전하다 등

 

추상화와 T메모리

public class Mouse {
    public String name;
    public int age;
    public int countOfTail;
    
    public void sing(){
        System.out.println(name+ "찍찍!");
    }
}

public class MouseDriver {
    public static void main(String[] args){
        Mouse mickey = new Mouse();

        mickey.name = "미키";
        mickey.age = 85;
        mickey.countOfTail =1;

        mickey.sing();
        mickey = null;

        Mouse jerry = new Mouse();
        jerry.name = "제리";
        jerry.age = 75;
        jerry.countOfTail=1;

        jerry.sing();
    }
}

java.lang                 /      Mouse name, age,counOfTail, sing()      / MouseDriver main(args : String[])

-> main() 메서드를 실행하기 직전 T메모리

• Mouse에서 name, age, countOfTail은 이름만 존재, 이 세개의 속성은 Mouse 클래스에 속한 속성이 아닌 Mouse객체에 속한 속성이기 때문에, 객체가 생성되야만 속성의 값을 저장하기 위해 메모리 공간이 힙 영역에 할당된다
• Mouse mickey  // Mouse 객체에 대한 참조 변수 mickey를 만든다
• new Mouse()    // Mouse 클래스의 인스턴스 변수를 하나 만들어 힙에 배치한다
• 대입문  // Mouse 객체에 대한 주소(포인터)를 참조 변수 mickey에 할당한다

java.lang                 /      Mouse name, age,counOfTail, sing()      / MouseDriver main(args : String[])
main() 스텍 프레임 mickey args	: Mouse name null age 0 countOfTail 0 sing()

-> Mouse mickey = new Mouse();를 실행한 후의 T메모리

java.lang                 /      Mouse name, age,counOfTail, sing()      / MouseDriver main(args : String[])
main() 스텍 프레임 mickey args	: Mouse name 미키 age 85 countOfTail 1 sing()

->  mickey.countOfTail=1을 실행한 후의 T메모리

java.lang                 /      Mouse name, age,counOfTail, sing()      / MouseDriver main(args : String[])
main() 스텍 프레임 mickey null args

->  mickey  = null 을 실행한 후의 T메모리

• 객체 참조변수 mickey는 더 이상 힙 영역에 존재하는 Mouse 객체(:Mouse)를 참조하지 않고, GC의 대상이되어 삭제된다

java.lang                 /      Mouse name, age,counOfTail, sing()      / MouseDriver main(args : String[])
main() 스텍 프레임 jerry  mickey null args	: Mouse name 제리 age 73 countOfTail 1 sing()

->  jerry.countOfTail=1을 실행한 후의 T메모리

• 힙 영역의 Mouse 객체는 이전의 Mouse 객체가 아니고 새로운 Mouse 객체다

클래스 멤버 vs. 객체 멤버 = static 멤버 vs.인스턴스 멤버

• 객체는 유일무이하게 존재하는 실체이기에 속성에 값을 가지고, 클래스는 개념이면서 분류체계이므로 속성에 값을 가질 수 없다.
• 모든 쥐 객체들이 공통된 값을 갖는 속성을 클래스 레벨로 옮긴다 = static
  • Mouse 객체가 모두 같은 값을 갖는 꼬리 개수 속성이 있음에도 Mouse 객체 수만큼 메모리를 잡아먹게 된다
  • countOfTail 속성에 접근하기 위해 객체를 이용해 객체_참조_변수.countOfTail로 접근하 수 있으며, 클래스명을 이용해 클래스명.countOfTail로 직접 접근할 수 있다.
• 클래스 멤버들은 static 키워드와 함께 사용되고 T메모리의 static 영역에 상주하게 되므로 정적(static) 멤버라고도 함
• 객체 멤버들은 객체가 클래스의 인스턴스이므로 인스턴스 멤버라고도 함
• 클래스 멤버 = static 멤버 = 정적 멤버
• 객체 멤버 = 인스턴스 멤버

클래스 설계	클래스 멤버	static	클래스 멤버 속성
			클래스 멤버 메서드
	객체 멤버		객체 멤버 속성
			객체 멤버 메소드

 

정적 메서드 사용하기 좋은 시점

정적 메서드는 객체들의 존재 여부와 관계없이 사용할 수 있는 메서드로, 정적 멤버들은 객체가 아닌 클래스에 속해있으며, 클래스는 jvm 구동시 T메모리 스태틱 영역에 바로 배치되기 때문이다.

1. main() 메서드는 static이어야 하며
2. 정적 변수에 대한 접근자 메서드(getter, setter)
3. 클래스의 인스턴스를 만들지 않고 사용하게 되는 유틸리성 메서드 

지역변수 vs 멤버 변수

• 지역 변수는 별도 초기화하지 않으면 쓰레기 값을 갖는다
• 지역 변수는 별도 초기화해야한다.
• 멤버 변수(속성)은 자동으로 초기화해준다 
  • 정수형 0, 부동소수점 0.0, 논리형 false, 객체 null
• 지역 변수는 한 지역에서만 사용하는 변수, 멤버 변수는 공유 변수 성격을 가지고 있다.
  • 객체 변수는 하나의 객체 안에서 다수의 객체 메서드가 공유하는 변수이며, 클래스 변수는 전역 변수로서 프로그램 어디서든 접근 가능
• 객체 멤버인 경우, 생성자를 통해 초기화하며, 정적 멤버는 정적 실행 영역을 통해 초기화한다.

상속 : 재사용 + 확장

• 객체 지향의 상속은 계층도/조직도 (부모-자식)이 아니라 분류도이다.
• 상위 클래스의 특성을 하위 클래스에서 상속(특성 상속)하고 거기에 더해 필요한 특성을 추가, 확장해서 사용할 수 있다는 의미다.
• 상위 - 하위 , 슈퍼 - 서브
• 상위 클래스쪽으로 갈수록 추상화, 일반화되며 하위 클래스로 갈 수록 구체화, 특수화되었다
• 하위클래스는 상위클래스다 - LSP(리스코프 치환 원칙)
  • 클래스 상속 구조에서 최상위 클래스는 Object이며, 모든 클래스는 결국 Object의 특성을 물려받으며 어떤 클래스의 인스턴스든 toString()을 사용할 수 있다.
• inheritance라는 키워드는 존재하지 않고 extends(확장)이 존재한다.
• 하위 클래스 is a 상위 클래스 => 하위 클래스 is a kind of 상위 클래스
• 객체 지향의 상속은 상위클래스의 특성을 재사용하는 것이다.
• 객체 지향의 상속은 상위클래스의 특성을 확장하는 것이다.

상속과 인터페이스

	상속	인터페이스
관계	하위 클래스 is kind of 상위 클래스	구현 클래스 is able to 인터페이스
해석	하위 클래스는 상위 클래스의 한 분류다	구현 클래스는 인터페이스 할 수 있다.
예제	고래는 동물의 한 분류다	고래는 헤엄칠 수 있다.

-> 상위 클래스는 물려줄 특성이 풍성할수록 좋고(LSP 리스코프 치환원칙), 인터페이스는 구현을 강제할 메서드의 개수가 적을 수록 좋다 (ISP 인터페이스 분할원칙)

 

인터페티스는 be able to 형태

• Serializable 인터페이스 : 직렬화할 수 있는
• Cloneable 인터페이스 : 복제할 수 있는
• Comporable 인터페이스 : 비교할 수 있는
• Runnable 인터페이스 : 실행할 수 있는

상속과 T메모리

public class Animal {
    public String name;

    public void showName(){
        System.out.printf("안녕 나는 %s야. 반가워 \n", name);
    }
}

public class Penguin extends Animal{
    public String habitat;
    public void showHabitat(){
        System.out.printf("%s는 %s에 살아\n", name, habitat);
    }
}

public class Driver {
    public static void main(String[] args){
        Penguin pororo = new Penguin();

        pororo.name= "뽀로로";
        pororo.habitat ="남극";

        pororo.showName();
        pororo.showHabitat();

        Animal pingu = new Penguin();
        pingu.name="핑구";
        //pingu.habitat = "ebs";

        pingu.showName();
        //pingu.showHabitat();

        //Penguin happyfeet = new Animal();
    }
}

• pingu 객체 참조변수가 가르키고 있는 것은 Penguin이 아닌 Animal 인스턴스다
  • 따라서 펭귄의 서식지와 서식지를 알려주는 메서드를 사용할 수 없다.

다형성: 사용편의성

• 객체 지향에서 다형성이라면, 오버라이딩과 오버로딩이라고 할 수 있다.

오버라이딩

• 같은메서드 이름, 같은 인자목록으로 상위클래스의 메소드를 재정의
• 하위 클래스가 재정의한 메서드를 알아서 호출해 줌으로써 형변환이나 instaceof 연산자를 써서 하위클래스가 무엇인지 신경쓰지 않아도 된다. => 깔끔한 코드 유지

 오버로딩

• 같은메서드 이름, 다른 인자목록으로 다수의 메서드를 중복 정의
• 자바5에서 추가된 제네릭을 사용하면 하나의 함수만 구현해도 다수의 함수를 구현한 효과를 낼 수 있다.

캡슐화 : 정보은닉

• 접근제어자
  • private - 본인만 접근 가능
  • [default] - 같은 패키지 내의 클래스에서 접근 가능
  • protected - 상속 / 같은 패키지 내의 클래스 내에서 접근가능
  • public - 모두가 접근 가능
• 상속을 받지 않았다면 객체 멤버는 객체를 생성한 후 객체 참조 변수를 이용하여 접근해야 한다
• 정적 멤버는 클래스명.정적멤버 형식으로 접근하는 것을 권장
  • 일관된 형식으로 접근하고, 공통적인 특성으로, 메모리 물리적 접근방법이 더 효율적이기 때문

참조 변수의 복사 

public class CallByValue {
    public static void main(String[] args){
        int a=10;
        int b=a;

        b=20;

        System.out.println(a); // 10
        System.out.println(b); // 20
    }
}

• call by reference 참조에 의한 호출 : 기본 자료형 변수는 저장하고 있는 값을 그 값 자체로 해석

public class CallByReference {
    public static void main(String[] args){
        Animal2 ref_a = new Animal2();
        Animal2 ref_b = ref_a;

        ref_a.age = 10;
        ref_b.age = 20;

        System.out.println(ref_a);	// 20
        System.out.println(ref_b);	// 20
    }
}
class Animal2{
    public int age;
}

• call by address 주소에 의한 호출 : 객체 참조 변수는 저장하고 있는 값을 주소(포인터)로 해석
• ref_a와 ref_b는 완전히 다른 변수다. 다만 같은 값을 가지고 있고 컴퓨터는 그 값을 주소로 활용한다. 두 변수는 같은 객체를 참조한다.
• ref_a에 null을 할당하거나 다른 객체의 참조를 할당해보면 ref_b에는 아무런 영향도 주지 못한다

main() 스텍 프레임 ref_b 100 ref_a 100	: Animal age 10

main() 스텍 프레임 ref_b 100 ref_a 100	: Animal age 20

-> CallByValue에 의한 실행 전과 후의 T메모리 (참조를 주소값으로 표시)

 

[참고]

스프링 입문을 위한 자바 객체 지향의 원리와 이해

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형변환

- 변수의 자료형이 변환되는 것

- 특정 자료형의 값을 다른 자료형의 변수에 대입 가능

 

암묵적 형변환

서로 다른 자료형을 연산 혹은 대입하는 경우, 자바 컴파일러가 자료형을 통일한다

원칙 : 표현범위가 좁은 데이터 타입에서 넓은 데이터 타입으로의 변환만 허용된다

why? 데이터가 손실 되기 때문

 

명시적 형변환 (Explict Conversion)

: 데이터의 손실을 감수하더라도 강제로 형변환 시키는 형태

자료형 b = (변환할 자료형) a;

 

ex. 실수형을 정수형으로 변환하는 경우 소수점이하 자리는 버려진다

 

참고 https://fullmoon-in-me.tistory.com/15