객체 지향 문법 2/3

인스턴스 필드

 

클래스 메소드(static O) vs 인스턴스 메소드(static X)

인스턴스 별로 다르게 동작해야 한다면 인스턴스 메소드

static메소드는 객체 생성이나 유틸리티 관련에서 사용 될 때가 있다. 되도록 인스턴스 메소드를 사용한다.

 

필드(field)

필드는 클래스가 가지는 속성이다. 다른 언어에서 멤버변수와 같다.

 

필드 선언 방법

[접근제한자][static][final] 타입 필드명 [ = 초기값] ;      // []: 생략 가능하다는 표시

접근제한자: public, protected, default, private

필드명: 식별자 규칙 따름. 첫글자 소문자가 관례

타입:기본형 or 참조형

초기값이 없을 경우: 참조형일 경우 null        /      boolean형일 경우 false          /          나머지 기본형은 0 으로 초기화

Tip

자바에서 문자열은 String 클래스로 표현된다. String 클래스는 불변(immutable)하며, 자주 사용되는 문자열 리터럴에 대해서는 문자열 풀(string pool)을 사용하여 같은 내용의 문자열은 하나의 인스턴스로 공유되고, 이로 인해 메모리 사용을 최적화하고 성능을 향상시킬 수 있다.

따라서 문자열은 new를 사용하지 않고 인스턴스를 사용할 수 있다. 되도록 new를 사용하지 말자

String strLiteral = "Hello, World!"; // 문자열 리터럴 사용

 

아래와 같이 new 키워드를 사용하여 String 클래스의 인스턴스를 직접 생성하는 것은 지양해야 한다. 이렇게 하면 문자열이 변경되지 않는 경우에도 매번 새로운 인스턴스가 생성되어 불필요한 메모리 사용을 유발할 수 있기 때문이다.

String strInstance = new String("Hello, World!"); // new 키워드 사용 (지양해야 함)

 

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클래스 변수(static 필드)

 

JVM은 CLASSPATH(환경변수는 대문자로 쓰자)에서  클래스를 찾아 실행한다.

Person p1 = new Person();

가장 먼저 JVM이  Person클래스가 CLASSPATH에 있는지 찾아보고  

Person클래스 정보를 메모리에 올린다. 

Person클래스 정보를 읽어 들일 때 static한 필드는 정적 영역에 따로 저장 되고 초기화된다.

즉 static 필드는 인스턴스 별로 가지는 것이 아니라 정적 영역에 따로 관리된다.

클래스를 찾을 수 없다면 ClassNotFoundException 오류를 발생한다.

 

PersonTest클래스를 실행하면, Person클래스를 찾게 된다.

Person클래스를 찾으면 Person클래스 정보를 메모리에 올리게 된다.

클래스 정보 자체는 정적, 즉 실행되고 있지 않음.

클래스 정보를 메모리에 올릴 때, 클래스에 static필드가 있는지 살펴본다.

 

즉, 인스턴스를 만들지 않아도 Person이라는 타입만 사용하면 static필드는 미리 메모리에 올라간다.

static필드는 "클래스명. 필드명 형식"으로 사용

p1.count보단 Person.count 쓰는 것이 유용하다.

 

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클래스 메소드에서 인스턴스 필드를 사용하지 못하는 이유

 

 메소드는 클래스 내부에 선언된 필드를 사용할 수 있다.

public class Person {
    String name;
    String address;
    boolean isVip;
    static int count = 0;
    
    public void printName(){
        System.out.println("내 이름은" + name);
    }
    
    public static void printCount(){
        System.out.println("count: " + count);
    }
}

 

그러나, static 메소드 안에서는 내부적으로 선언된 인스턴스 필드, 인스턴스 메소드를 사용할 수 없다.  static한 필드만 사용할 수 있다.

이유는 메모리에 생성되는 시점이 다르기 때문이다.

static 메소드가 실행되는 시점에서는 인스턴스 필드가 메모리가 없으니까 사용할 수 없다고 컴파일러 오류 발생

클래스 메소드와 클래스 필드는 인스턴스를 생성하지 않아도 클래스명.메소드명(); or 클래스명.필드명; 형식으로 사용가능하다.

클래스 필드는 static 블록에서 초기화 할 수 있다.
JVM은 Person 크래스를 CLASSPATH에서 읽어들이면서 static필드, static 메소드는 사용 가능하도록 메모리 영역에 올림.

instace필드, instance 메소드는 인스턴스를 만들고, 이 인스턴스를 참조하는 변수를 이용해서 사용해야 한다. 즉, 인스턴스가 만들어지지 않으면 사용할 수 가 없다.

정리해보자

Instance method vs Static method

• 인스턴스 메소드(Instance methods)는 인스턴스 메소드(Instance methods)와 인스턴스 변수(instance variables)를 직접 호출할 수 있다.
• 인스턴스 메소드(Instance method)는 정적 변수(static variables)와 정적 메소드(static methods)를 직접 호출할 수 있다.
• 정적 메소드(Static methods)는 정적 변수(static variables)와 정적 메소드(static methods)를 직접 호출할 수 있다.
• 정적 메소드(Static methods)는 인스턴스 메소드(instance methods)와 인스턴스 변수(instance variables)를 호출할 수 없다. 그들은 반드시 객체를 통해 참조해야 한다. 그리고 정적 메소드(static methods)는 'this' keyword를 사용할 수 없다. this로 참조하기 위한 객체가 존재하지 않기 때문이다.

 

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main메소드보다 먼저 실행되는 static 블록

 

public class Hello{
    static int i;
    static{
        i=500;
        System.out.println("static block");
    }
    pulbic static void main(String[] args){
        System.out.println("hello");
    }
}

컴파일 시: javac Hello.java

실행    시: java Hello             -> CLASSPATH에서 hello클래스를 찾음 -> 클래스 정보를 메모리에 올림.

이때 static필드, 메소드를 사용가능하게 함

static필드는 바로 값을 넣거나 static block에서 값 초기화

그 다음에, JVM은 클래스 메소드 중에서 String[]을 받아들이는 main 메소드를 찾고 실행한다.

실행하면 "static block"이 먼저 출력되고, "Hello"가 출력된다.

만약 main 메소드가 static이 아니라면 원래는 Hello클래스의 인스턴스를 사용해야 사용이 가능한 인스턴스 메소드이다.

 

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자바의 메모리 영역에 대한 설명 & 인스턴스 생성

 

Java Heap은 JVM이 관리하는 메모리 영역

Native Memory는 운영체제가 관리하는 메모리 영역

 

Java 7까지는 클래스 정보가 PermGen에 올라감

static 정보는 Non-Heap영역에 저장

Java 8부터는 Metaspace라는 영역에 올라감

static 정보는 Heap영역에 저장  

 

소스코드, 클래스 파일 자체는 정적이다.

동적인 것들은 실행되면서 생성되는 것들을 말한다.

 

클래스가 저장된 HDD나 SSD는 Ram보다 속도가 느리기 때문에, 매번 보조 기억장치에서 읽어들이는 건 성능 저하에 원인이 된다.

따라서 클래스 정보는 처음 사용될 때 메모리에 그 정보를 올리고 필요할 때마다 사용한다.

 

이것만 기억하자!

static한 필드는 클래스가 로딩될 때 한번 메모리에 올라가고 초기화 된다.

new연산자를 사용할 때마다 메모리에 인스턴스가 생성된다.

인스턴스는 더 이상 참조되는 것이 없을 때, 나중에 가비지 컬렉션 된다.

인스턴스 메소드는 인스턴스를 생성하고나서 레퍼런스 변수를 이용해 사용 할 수 있다.

클래스 메소드는 클래스명.메소드명()으로 사용가능하다.

메소드 안에 선언된 변수들은 메소드가 실행될 때 메모리에 생성되었다가, 메소드가 종료될 때 사라진다.

 

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객체지향 4가지 특징

 

Encapsulation(캡슐화)

관련된 것을 잘 모아서 가지고 있는 것.

"데이터", "데이터를 활용하는 함수"를 클래스 안에 두는 것

더 구조화 되고, 메소드가 인수를 취할 필요가 없다.

‘this’키워드 사용하여 데이터에 직접 액세스 가능

캡슐화는 어떻게 클래스 정보에 접근 혹은 수정하는지를 결정하는 권한을 제공

데이터, 클래스 안에 있는 해당 데이터를 이용하는 함수를 정리한 것

 

 

Inheritance(상속)

더 작은 단위로 쪼개서, 재사용 할 수 있다.  

클래스를 ‘확장’하면 자식클래스는 부모 클래스의 모든 속성과 메소드를 상속하게 됨.

 

Abstraction(추상화)

구현 세부 정보를 숨기는 일반 인터페이스를 지정하는 행위

자동차에서 운전자는 엔진이 어떻게 돌아가는 지 세부사항을 모른채 운전한다. 숨겨져 있기 때문

구현 세부 내용이 바뀌었더라도 인터페이스는 그대로 유지되기 때문에, 내부작업이 바뀌어도 그대로 사용 가능 

추상화: 중요한 것은 남기고, 불필요한 것은 제거한다.

객체는 누가 바라보느냐에 따라서 중요한 것(추상화)이 달라진다.

 

Polymorphism(다형성)

프로그램 언어의 각 요소들(상수, 변수, 식, 메소드 등)이 다양한 자료형에 속하는 것이 허가되는 성질 

자바에서 다형성을 나타내는 것은 오버라이딩과 오버로딩 그리고 상속받은 객체의 참조변수 형변환 등이 있다.

 

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좋은 객체 vs 나쁜 객체

 

응집도(cohesion): 관련된 것을 잘 모아서 가지고 있을 수록 응집도가 높다고 표현한다.(ex.Math 클래스). 

Math 클래스처럼 기능들이 잘 유추 가능하도록 클래스 이름을 잘 지어야한다.

 

좋은 객체는 응집도는 높고 결합도는 낮다.

역할과 책임에 충실하면서 다른 객체와 잘 협력하여 동작하는 객체

 

세탁기가 관련된 기능을 잘 해야함.즉,  응집도가 높은게 좋다.

컴퓨터를 살 때, 부가적인 장비가 있어야만 작동되는 컴퓨터는 좋지 못하다. 

따라서 결합도는 낮은게 좋다

 

기능을 잘 모아서 가지고 있고, 객체와 객체 간에 결합도가 낮아야 함.

 

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다형성과 메소드 오버로딩

 

오버로딩: 같은 이름의 메소드가 여러 개 있는데 매개 변수의 타입이 다르거나 매게 변수의 개수가 다른 경우

어떤 메소드가 실행될 지는 JVM이 실행하면서 동적으로 결정한다

 

만약 정수 출력은 println(), 문자열 출력은 printString()이라면 타입별로 메소드를 다 알아야 함. -> 이용 하기 불편

객체를 사용할 때는 편리한 것이 좋다. 따라서, 다형성이 중요하다.

 

객체를 만들 때는 어렵게 만들어도, 사용자의 입장에서 쉽게 쓸 수 있도록 만들어야 한다. 이런 서비스 정신이 필요하다.

 

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패키지

 

패키지는 관련된 클래스들을 관리하는 폴더로 패키지 구조는 아키텍처에 따라 달라진다.

구조를 잡는다 라고 생각하자.

아키텍처를 정하는 사람을 아키텍트라고 한다.

Package 패키지명;

이 코드가 소스코드 가장 위에 나와야 한다.

package 이름 작성 시 도메인명을 거꾸로 적는 이유는 다른 도메인명의 동일한 이름의 클래스와의 충돌 방지

 

패키지가 정의된 클래스 컴파일

> javac -d 경로명 .java

-d 옵션은 패키지에 해당하는 폴더가 생성되고 그 폴더 아래 클래스가 생성되도록 한다.

 

import는 JVM에게 어떤 패키지의 클래스를 사용하게 할 것인지 알려주는 역할을 한다.(클래스의 위치를 명시)

하지만 import만으로 new연산자 처럼 메모리에 올라가는 것은 아니다.

동일한 이름의 클래스가 여러 패키지에 있을 수 있으므로 import로 구분하여 사용한다.

 

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상속

 

상속 = 일반화 + 확장

부모클래스를 상속받는다는 것은 부모가 가지고 있는 것을 자식이 물려받아 사용할 수 있다는 것이다.

상속은 강한 결합으로 반드시 필요할 때만 사용한다. 

좋은 객체는 높은 응집도, 낮은 결합도

아무것도 상속받지 않으면 자동으로 java.lang.Object를 상속받는다.

모든 클래스는 Object의 자손이다.

상속 선언 방법

[접근제한자][abstract | final] class 클래스명 extends 부모클래스명{

}

 

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상속 - 부모 타입으로 자식 인스턴스 참조

 

부모타입의 참조변수로 자식타입의 인스턴스를 생성하면 부모타입의 멤버만 사용할 수 있다.

Car car = new Bus();

부모 클래스 Car, 자식 클래스 Bus

여야 오류가 나지 않는다.

왜 참조 타입을 부모 타입으로 사용할까?

예를 들어보자

부모 클래스 Car 메소드 run()
자식 클래스 Bus 메소드 broadcast()

Bus b1  = new Bus();

b1.run();
B1.broadcast();

이때, 자동차 기능만 사용하려고 할 때 

Car c1 = new Bus();

c1.run();

메모리에는 Bus 인스턴스가 생성되지만 참조 변수 c1을 이용해 사용할 수 있는 메소드는 run()뿐이다.

참조 변수의 타입만 보고 어떤 메소드를 사용할지 알게 되니 코드 분석할 때 쉬워진다.

 

만약 부모 클래스를 참조한 Bus인스턴스에서 Bus메소드를 사용하고 싶다면

Bus b2 = (Bus)c1;
//c1이 원래 참조하는 Bus 인스턴스를 Bus타입으로 변환해서 b2가 참조하게 하라는 말

 

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상속 - 다형성(메소드 오버라이딩)

오버로딩: 매개변수의 타입이 다르거나, 매개변수의 개수가 다른 같은 이름의 메소드를 여러 개 만드는 것

오버라이딩: 부모 클래스의 메서드를 자식  클래스가 재정의 하는 것

 

상속에서 부모 클래스의 속성이 자식 클래스에게 상속되는 데, 같은 이름을 쓰지만 다른 구현 방식의 메소드 오버라이딩

다만, 같은 속성의 결과를 내야함.

즉, 부모 클래스에서 메소드 오버라이딩을 하는데 그럼에도 이 메소드가 어떻게 작동해야하는지 규칙이 정해져 있는 것이다.

따라서 클래스의 핵심은 그대로 있고, 구현방식의 모양과 모습은 달라지는 것이다.

 

이름 그대로 over+ ride = 위에서 보나 아래에서 보나 완전히 겹쳐서 하나처럼 보이는 것

부모가 가지고 있는 메소드의 리턴 타입, 매개변수, 메소드 이름이 모두 같다. 부모 클래스의 동작을 상속 받는 자식 클래스에서 변경하기 위해 사용한다.

 

메소드가 오버라이딩 되면 무조건 자식의 메소드가 실행된다.

 

부모 클래스 Car도 public void run()메소드를 가지고 있고, 자식 클래스 Bus도 public void run()메소드를 가지고 있다면?

Car c = new Bus();

c.run();

의 결과는 Bus의 run()메소드가 실행된다.

 

후손 인스턴스를 조상 타입의 참조 변수로 참조하는 것은 가능하지만 그 반대는 오류가 발생한다.

예를들어, 

모든 이층버스는 자동차다 맞는 표현

모든 자동차는 이층버스다 틀린 표현

 

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상속 - 필드, 메소드 오버라이딩 시 주의점

 

필드는 타입을 따라가고 메소드는 오버라이딩 된 자식의 메소드가 실행된다.

잘 생각해보면

필드가 오버라이딩 되어서 자식의 값을 사용한다면 부모 클래스를 만든 사람이 예상하지 못한 결과가 출력되는 것이 자명하다.

따라서 필드는 부모타입을 따라가는것이다.

 

이것만 기억하자!

메소드 오버라이딩 시 무조건 자식의 것이 실행된다. 

 

 

정보 은닉(information hiding) : 필드는 은닉하고, 필드는 메소드를 통해서만 접근하여 사용할 수 있다. 접근 지정자를 사용하여 은닉한다.

객체 지향 언어 설계 시 정보 은닉을 따르자.

필드를 직접 접근하는 코드는 지양하자. 메소드로 접근을 지향하자

 

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상속 - 필드, 프로퍼티, setter, getter 구분

 

필드를 직접 접근하는 것은 정보은닉 관점에서 좋지 않으므로 외부접근을 제한하는 private로 지정한다.

필드 접근제어자를 private로 지정하면 직접 접근할 수 없고 getter와 setter 메소드를 사용하여 접근할 수 있다.

 

필드의 값을 수정하고 얻기 위한 메소드를 만든다. setter & getter

Mac 기준: cmd + n 으로 getter, setter생성

 

메소드에서 선언된 지역 변수인지 or 필드인지 착각 할 수 있으므로 인스턴스 필드 사용 시 this.price로 적어주자.

this는 내 자신 인스턴스를 참조하는 예약어이다.

this는 static에서는 사용할 수 없다.

public class Book {
    private int price; //필드 price

    public int getPrice() {
        return this.price;
    }

    public void setPrice(int price) { //지역변수 price
        this.price = price;
    }
}


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public class BookExam{
    public static void main(String[] args) {
        Book b1 = new Book();
        b1.setPrice(500);
        System.out.println(b1.getPrice());
    }
}

price: 지역변수

this.price: 인스턴스 변수

매개변수로 받은 지역변수 price로 this.price를 초기화한다. 

 

참고

Spring프레임워크에서 나오는 표현으로 Setter, getter를 프로퍼티라고도 한다.

setPrice(), getPrice()를 price프로퍼티라고 한다.

 

price필드: 클래스가 가지는것

price프로퍼티: getter, setter를 말하는 것

 

getTitle(), setTitle() : Title 프로퍼티

getName(), setName() : Name 프로퍼티

 

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Object 오버라이딩을 위한 toString(), equals(), hashCode() 메소드