[WHITESHIP #1] 6. 상속
#Season1 백기선님과 함께하는 자바 온라인 스터디
목표
자바의 상속에 대해 학습해보자
학습 내용
- 자바 상속의 특징
- super 키워드
- 메소드 오버라이딩
- 다이나믹 메소드 디스패치(Dynamic Method Dispatch)
- 추상 클래스
- final 키워드
- Object 클래스
1. 자바 상속의 특징
1.1 상속이란?
상속이란, OOP(Object Oriented Programming)에서 하나의 중요한 개념이다. Java에서의 상속은 부모 클래스의 변수/ 메소드를 자식 클래스가 물려받아 그대로 사용할 수 있게 해준다.
1.2 상속의 특징
- 부모 클래스(super class)의 변수/ 메소드를 자식 클래스(sub class)가 재사용할 수 있다.
- 메소드 오버라이딩을 통해 부모 클래스(super class)의 메소드를 재정의 할 수도 있다.
- 중복 코드를 줄여준다. (재사용)
- Java에서는 하나의 자식 클래스(sub class)는 하나의 부모 클래스(super class)만 상속 받을 수 있다.(단일 상속)
1.3 상속 예제
숙박업소의 방의 가격, 구조를 출력해주는 프로그램을 만들어보자.
Room을 부모 클래스, TwinRoom, VIPRoom 을 자식 클래스로 정의하였다.
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Room {
public int price = 100_000;
public List<String> facilities = Arrays.asList("침대", "드라이기", "이불", "세면용품");
public int getPrice() {
return price;
}
public List<String> getFacilities() {
return facilities;
}
public void printWarningPoint() {
System.out.println("기본방의 주의사항은 없습니다.");
}
}
public class TwinRoom extends Room {
public int price = 150_000;
}
public class VIPRoom extends Room {
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TwinRoom twinRoom = new TwinRoom();
VIPRoom vipRoom = new VIPRoom();
System.out.println("=========" +twinRoom.getClass().getName() + "=========");
printPrice(twinRoom.price);
printFacilities(twinRoom.facilities);
System.out.println("=========" +vipRoom.getClass().getName() + "=========");
printPrice(vipRoom.price);
printFacilities(vipRoom.facilities);
}
public static void printPrice(int price) {
System.out.println("기본 방의 가격은 " + price + "원 입니다.");
}
public static void printFacilities(List<String> facilities) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("방의 포함 물품은 ");
facilities.forEach(s -> sb.append(s).append(", "));
sb.replace(sb.length() - 2, sb.length(), "");
sb.append("입니다.");
System.out.println(sb.toString());
}
}
=========inheritance.TwinRoom=========
기본 방의 가격은 150000원 입니다.
방의 포함 물품은 침대, 드라이기, 이불, 세면용품입니다.
=========inheritance.VIPRoom=========
기본 방의 가격은 100000원 입니다.
방의 포함 물품은 침대, 드라이기, 이불, 세면용품입니다.
-
TwinRoom, VIPRoom 에 표기된 extends는 Room class를 상속한다는 의미이다.
-
TwinRoom에는 Room에서 정의한 변수 및 메소드를 사용할 수 있다. (public을 사용하였기 때문에 사용 가능)
-
TwinRoom에서는 price를 정의하였기에, 정의한 price를 가져오고, VIPRoom에서는 부모 클래스에 있는 price를 가져왔다.
2. super
위와 같은 상황에서 TwinRoom class의 price가 Room price보다 50,000원이 비싸다고 가정해보자.
Room의 price가 올라간다면, TwinRoom도 코드를 바꿔줘야할 것이다. 따라서 부모의 값을 가져와서 계산하는 방법은 없을까? 정답은 super 을 이용하면 된다. 추가로, VIP Room도 100,000이 더 비싸다고 수정해보자
super 키워드는 부모 클래스(super class)의 변수, 함수를 호출할 수 있다.
public class TwinRoom extends Room {
public int price = super.price + 50000;
}
public class VIPRoom extends Room {
public int price = super.price + 100000;
}
=========inheritance.TwinRoom=========
기본 방의 가격은 150000원 입니다.
방의 포함 물품은 침대, 드라이기, 이불, 세면용품입니다.
=========inheritance.VIPRoom=========
기본 방의 가격은 200000원 입니다.
방의 포함 물품은 침대, 드라이기, 이불, 세면용품입니다.
TwinRoom은 50,000원, VIP Room은 100,000원 비싸다고 가정하였다. TwinRoom, VIPRoom이 별개로 가격이 올라가면 Room은 영향을 받지 않고, Room의 가격 상승시(전체적인 가격인상) 일괄 가격 인상이 가능하다.
3. 메소드 오버라이딩(Method Overriding)
Room class에서 printWarningPoint() 메소드는 방의 주의사항을 보여주는 함수이다. 다른 상속받는 방의 주의사항을 다르게 보여주려면 어떻게 할까?
메소드 오버라이딩(Method Overriding)은 부모 클래스(super class)의 public 메소드로 정의된 함수를 재구현 하는 것이다.
public void printWarningPoint() {
System.out.println("기본방의 주의사항은 없습니다.");
} // Room 주의사항
public class TwinRoom extends Room {
public int price = super.price + 50000;
@Override
public void printWarningPoint() {
System.out.println("유리가 매우 약하니 깨지않게 주의하세요.");
}
}
public class VIPRoom extends Room {
public int price = super.price + 100000;
@Override
public void printWarningPoint() {
System.out.println("화장실 타일이 미끄러우니 조심하세요.");
}
}
import java.util.List;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TwinRoom twinRoom = new TwinRoom();
VIPRoom vipRoom = new VIPRoom();
twinRoom.printWarningPoint(); // 유리가 매우 약하니 깨지않게 주의하세요.
vipRoom.printWarningPoint(); // 화장실 타일이 미끄러우니 조심하세요.
}
}
4. 메소드 디스패치(Method Dispatch)
4.1 메소드 디스패치란?
어떤 메소드를 호출할지 결정하여 실제로 실행시키는 과정 이다.
4.2 메소드 디스패치 종류
- 정적 메소드 디스패치(Static Method Dispatch): 컴파일 시점에서, 특정 메소드를 호출할 것이라는 걸 명확하게 알고있는 경우
- 동적 메소드 디스패치(Dynamic Method Dispatch): 런타임 시점에서, 호출되는 메소드가 동적으로 정해지는 경우
- 더블 메소드 디스패치(Double Method Dispatch):런타임 시점에서, 정적 또는 동적 메소드 디스패치를 두번 진행하는 경우
4.3 정적 메소드 디스패치(Static Method Dispatch)
컴파일 시점에서 특정 메소드를 호출할 것이라는걸 명확하게 알고 있는 경우를 의미한다.
위에서 작성한 TwinRoom클래스와, VIPRoom은 컴파일 시점에서 어떤 메소드를 사용해야 할지 나타나기에, 정적 메소드 디스패치로 볼 수있다.
TwinRoom twinRoom = new TwinRoom(); // TwinRoom의 메소드를 사용하겠다고 명시
VIPRoom vipRoom = new VIPRoom(); // VIPRoom의 메소드를 사용하겠다고 명시
twinRoom.printWarningPoint(); // 정적 메소드 디스패치 발생
vipRoom.printWarningPoint(); // 정적 메소드 디스패치 발생
아래 byteCode에서 #19, #20 을 보면 어떤 클래스의 메소드에서 호출한 것인지 명확하게 나오는것을 확인 할 수 있다.
void printWarningPointTest();
Code:
0: new #2 // class inheritance/TwinRoom
3: dup
4: invokespecial #3 // Method inheritance/TwinRoom."<init>":()V
7: astore_1
8: new #5 // class inheritance/VIPRoom
11: dup
12: invokespecial #6 // Method inheritance/VIPRoom."<init>":()V
15: astore_2
16: aload_1
17: invokevirtual #19 // Method inheritance/TwinRoom.printWarningPoint:()V
20: aload_2
21: invokevirtual #20 // Method inheritance/VIPRoom.printWarningPoint:()V
24: return
4.4 동적 메소드 디스패치(Dynamic Method Dispatch)
런타임 시점에서, 호출되는 메소드가 동적으로 정해지는 경우를 의미한다.
위에서 작성한 코드를 컴파일 단계에서가 아니라, 런타임 시점에서 호출하는 메소드를 알 수있도록 변경해보자. 동적 메소드 디스패치(Dynamic Method Dispatch) 라고 한다.
Room twinRoom = new TwinRoom();
Room vipRoom = new VIPRoom();
twinRoom.printWarningPoint(); // 동적 메소드 디스패치 발생
vipRoom.printWarningPoint(); // 동적 메소드 디스패치 발생
아래 byteCode에서 #21을 보면 정적 메소드 디스패치와는 다르게, Room으로 지정되어있다.
즉 컴파일 시점에서는 어떤 메소드를 호출할지 알 수 없으며, 런타임 시점의 #3, #6을 호출 해야 어떤 메소드를 호출할지 알 수 있다.
void printWarningPointDynamicTest();
Code:
0: new #2 // class inheritance/TwinRoom
3: dup
4: invokespecial #3 // Method inheritance/TwinRoom."<init>":()V
7: astore_1
8: new #5 // class inheritance/VIPRoom
11: dup
12: invokespecial #6 // Method inheritance/VIPRoom."<init>":()V
15: astore_2
16: aload_1
17: invokevirtual #21 // Method inheritance/Room.printWarningPoint:()V
20: aload_2
21: invokevirtual #21 // Method inheritance/Room.printWarningPoint:()V
24: return
4.5 더블 메소드 디스패치(Double Method Dispatch)
더블 메소드 디스패치를 알려면 Visitor Pattern을 먼저 인지해야 한다.
Visitor Pattern: 알고리즘을 객체 구조에서 분리시키는 디자인 패턴이다. OCP 원칙을 적용하는 방법중 하나이다. 행동의 대상이 되는 객체가 행동을 일으키는 객체를 입력으로 받는 패턴이다.
특정 방을 예약하면 방마다 적립 포인트를 추가한다고 가정하자.
4.5.1 EventVisitor Interface
오버로딩을 이용해, accumulatePoint 의 기능을 구현할 메소드를 정의한다.
public interface EventVisitor {
void accumulatePoint(TwinRoom twinRoom);
void accumulatePoint(VIPRoom vipRoom);
}
4.5.2 EventVisitorImpl
각 accumulatePoint의 메소드 기능을 구현한다. (각 Room의 타입별로, 기능이 추가되더라도, 다른 Room의 타입에는 영향을 미치지 않는다.)
public class EventVisitorImpl implements EventVisitor {
@Override
public void accumulatePoint(TwinRoom twinRoom) {
System.out.println(twinRoom.price);
System.out.println(
twinRoom.getClass().getName() + " 예약 포인트" + (double) twinRoom.price / 100.0 + "지급");
}
@Override
public void accumulatePoint(VIPRoom vipRoom) {
System.out.println(vipRoom.price);
System.out.println(
vipRoom.getClass().getName() + " 예약 포인트" + (double) vipRoom.price / 100.0 + "지급");
}
}
4.5.3 Room, TwinRoom, VIPRoom에 EventVisitor을 매개변수로 받는 메소드 추가 (Visitor Pattern)
EventVisitor을 매개변수로 받는 메소드를 추가하였다. this를 넘겨주면서, EventVisitor에서 정의한 accmulatePoint중 적절한 매개변수를 받는 매서드를 찾아 실행한다.
실질적인 로직을 가지고 있는 것은 eventVisitor 이지만, 적용할 객체를 거쳐 로직을 발생시키는 주체는 TwinRoom, VIPRoom의 eventVisitor.accumulatePoint(this); 이다.
public class Room {
... 중략 ...
public void accumulatePoint(EventVisitor eventVisitor) {
System.out.println("기본방은 포인트가 없습니다.");
}
}
public class TwinRoom extends Room {
... 중략 ...
@Override
public void accumulatePoint(EventVisitor eventVisitor) {
eventVisitor.accumulatePoint(this);
}
}
public class VIPRoom extends Room {
... 중략 ...
@Override
public void accumulatePoint(EventVisitor eventVisitor) {
eventVisitor.accumulatePoint(this);
}
}
4.5.4 실행
@Test
@DisplayName("더블 디스패치 테스트")
void doubleDispatchTest() {
EventVisitor eventVisitor = new EventVisitorImpl();
Room twinRoom = new TwinRoom();
Room vipRoom = new VIPRoom();
twinRoom.accumulatePoint(eventVisitor);
vipRoom.accumulatePoint(eventVisitor);
}
4.5.5 결과
150000
inheritance.TwinRoom 예약 포인트1500.0지급
200000
inheritance.VIPRoom 예약 포인트2000.0지급
4.5.6 bytecode
void doubleDispatchTest();
Code:
0: new #22 // class inheritance/EventVisitorImpl
3: dup
4: invokespecial #23 // Method inheritance/EventVisitorImpl."<init>":()V
7: astore_1
8: new #2 // class inheritance/TwinRoom
11: dup
12: invokespecial #3 // Method inheritance/TwinRoom."<init>":()V
15: astore_2
16: new #5 // class inheritance/VIPRoom
19: dup
20: invokespecial #6 // Method inheritance/VIPRoom."<init>":()V
23: astore_3
24: aload_2
25: aload_1
26: invokevirtual #24 // Method inheritance/Room.accumulatePoint:(Linheritance/EventVisitor;)V
29: aload_3
30: aload_1
31: invokevirtual #24 // Method inheritance/Room.accumulatePoint:(Linheritance/EventVisitor;)V
34: return
5. 추상 클래스(abstract class)
5.1 추상 클래스란?
추상 클래스는 메소드를 구현하지 않고 정의(?)만 해두는 클래스이다. (abstract 메소드가 하나라도 있다면 class를 추상 클래스로 지정해야한다.)
5.2 특징
- abstract를 지정한 추상 메소드는 접근 제어자로 private를 사용할 수 없다.
- abstract는 메소드는 반드시 자식 클래스 에서 구현해야 한다. (미구현시 자식 클래스도 추상 클래스로 작성해야 한다.)
5.3 문법
사용하려면 abstract를 아래와 같이 지정하면 되며, 부모 클래스를 상속 받는 추상 클래스가 아닌 자식 클래스는 반드시 해당 내용을 구현해야 한다.
java 8부터 default 메서드 지원등 으로 인해 이왕이면 interface를 쓰자
public abstract class Room {
... 중략 ...
protected abstract void abstractPoint();
}
public class VIPRoom extends Room {
... 중략 ...
@Override
protected void abstractPoint() {
}
}
6. final 키워드
6.1 final?
final 키워드는 엔티티를 한번만 할당한다. 재할당을 시도할시 아래와 같이 컴파일 단계에서 오류가 발생한다. (read-only)
단 Collections 과 같이 재할당이 아니라, add, remove와 같은 기능은 동작한다.
6.2 사용 구분
- 클래스(class): 클래스의 상속을 제한할때 사용
- 메소드(method): 메소드 오버라이딩을 제한할때 사용
- 변수(variable): 변수에 값 재할당을 막을때 사용
7. Object 클래스
7.1 Object class?
Object 클래스는 모든 클래스의 최상위 클래스이다. 모든 클래스는 구현시 Object 클래스를 상속하고 있으므로 Object 클래스의 메소드를 사용 및 재정의 가능하다.
단 함부로 재정의 하지는 말자. 다양한 함정이 도사리고 있을 수도 있다. (Effective Java 3/E - 아이템 10 Equals는 일반 규약을 지켜 재정의하라)
7.2 Object 메소드
| Modifier and Type and Method | Description |
|---|---|
| protected Object clone() | 객체를 복사해서 리턴한다. |
| boolean equals(Object obj) | 객체간의 동일여부를 boolean 값으로 리턴한다. |
| protected void finalize() | 지정 객체가 GC 처리되기 전에 호출 된다. |
| Class<?> getClass() | 객체의 runtime class를 리턴한다. |
| int hashCode() | 객체의 해쉬값을 리턴한다. |
| void notify() | wait() 된 스레드를 다시 진행할때 호출한다. |
| void notifyAll() | wait() 된 모든 스레드를 다시 진행할때 호출한다. |
| String toString() | 객체를 String으로 나타낸다. default는 클래스명@16진수 hashcode로 반환한다. |
| void wait() | 해당 싱글 스레드를 일시적으로 중지할 때 호출한다. |
| void wait(long timeout) | 매개변수의 시간동안 스레드를 일시적 중단할때 호출한다. |
| void wait(long timeout, int nanos) | 매개변수의 시간동안 스레드를 일시적 중단할때 호출한다. |
Reference
[JAVA] Static Method Dispatch, Dynamic Method Dispatch, Double Dispatch
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