[자바의 정석] Chapter06 객체지향 프로그래밍 I

1. 객체지향언어

1.1 객체지향언어의 역사

• 객체지향이론의 기본 개념
  : 실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물간의 상호작용이다.

 

1.2 객체지향언어

• 객체지향언어
  : 기존의 절차적 프로그래밍 언어에 몇 가지 새로운 규칙을 추가한 보다 발전된 형태의 것이다. 이런 규칙들을 이용해 코드 간에 서로 관계를 맺어 프로그램을 구성하는 것이 가능해졌다.

• 객체지향언어의 특징
  1. 코드의 재사용성이 높다
  2. 코드의 관리가 용이하다
  3. 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다

• 객체지향개념을 학습할 떄 재사용성과 유지보수, 중복된 코드의 제거. 이 세 가지 관점에서 보면 보다 쉽게 이해할 수 있다.

 

2. 클래스와 객체

2.1 클래스와 객체의 정의와 용도

• 클래스
  : 객체지향적 관점으로, 객체를 정의해놓은 것 또는 객체의 설계도(틀)라고 정의할 수 있다. 클래스는 객체를 생성하는데 사용되며, 객체는 클래스에 정의된 대로 생성된다.

• 객체
  : 사전적 정의는 실제로 존재하는 것. 사물(유형) 또는 개념(무형)도 객체로 간주한다. 프로그래밍에서의 객체는 클래스에 정의된 내용대로 메모리에 생성된 것. 

• 클래스와 객체의 관계
  : 클래스는 단지 객체를 생성하는데 사용될 뿐, 객체 그 자체는 아님. 객체를 사용하기 위해서는 클래스로부터 객체를 생성하는 과정이 선행되어야 함.
  TV로 예를 들면, 우리가 TV를 보기 위해서는 TV(객체)가 필요한 것이지 TV설계도(클래스)가 필요한 것은 아니며, TV설계도(클래스)는 단지 TV라는 제품(객체)을 만드는 데만 사용될 뿐이다. 
  

  클래스	객체
  제품 설계도	제품
  TV 설계도	TV
  붕어빵 기계	붕어빵

  클래스를 한번만 잘 만들어 놓기만 하면, 매번 객체를 생성할 때마다 어떻게 객체를 만들어야 할지 고민하지 않아도 된다. 그냥 클래스로부터 객체를 생성해서 사용하기만 하면 되는 것이다.

 

2.2 객체와 인스턴스

• 클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화(instantiate)라고 하며, 어떤 클래스러부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다.

• TV클래스로부터 만들어진 객체를 TV클래스의 인스턴스라고 한다.
  결국 인스턴스는 객체와 같은 의미이지만 객체는 모든 인스턴스를 대표하는 포괄적인 의미를 가지고, 인스턴스는 어떤 클래스로부터 만들어졌는지를 강조하는 보다 구체적인 의미를 가진다.

 

2.3 객체의 구성요소 - 속성과 기능

• 객체는 속성과 기능으로 이루어져 있다. 객체는 다수의 속성과 다수의 기능을 갖는다. 즉, 객체는 속성과 기능의 집합이라고 할 수 있다. 그리고 객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버(member)라 한다.속성(property) = 멤버변수(member variable)
  기능(function) = 메서드(method)

• 클래스란 객체를 정의한 것이므로 클래스에는 객체의 모든 속성과 기능이 정의되어 있다. 클래스로부터 객체를 생성하면 클래스에 정의된 속성과 기능을 가진 객체가 만들어지는 것.

 

2.4 인스턴스의 생성과 사용

클래스명 변수명;
변수명 = new 클래스명();

Tv t;
t = new Tv();
Tv t = new Tv(); // 위 두줄을 합침

• 클래스로부터 인스턴스를 생성하는 방법
  • Tv t;
    : Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언한다. 메모리에 참조변수 t를 위한 공간이 마련된다. 아직 인스턴스가 생성되지 않았으므로 참조변수로 아무것도 할 수 없다.
  • t = new Tv();
    : 연산자 new에 의해 Tv클래스의 인스턴스가 메모리의 빈 공간에 생성된다.
    이 때 Tv클래스의 멤버변수는 각 자료형에 해당하는 기본값으로 초기화된다.
    그리고 대입연산자(=)에 의해서 생성도니 객체의 주소값이 참조변수에 저장된다. 이제 참조변수 t를 통해 Tv인스턴스에 접근할 수 있다. 인스턴스를 다루기 위해서는 참조변수가 반드시 필요하다.
  • t.channel = 7;
    : 참조변수 t에 저장된 주소에 있는 인스턴스 멤버변수 channel에 7을 저장한다. 인스턴스의 멤버변수(속성)을 사용하려면 '참조변수.멤버변수'와 같이 하면 된다.
  • t.channelDown();
    : 참조변수 t가 참조하고 있는 Tv인스턴스의 channelDown메서드를 호출한다. 

• 인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야한다.

• 같은 클래스로부터 다른 인스턴스를 생성할 경우 각 인스턴스의 멤버변수는 서로 다른 값을 유지할 수 있으며, 메서드의 내용은 모든 인스턴스에 대해 동일하다.

  Tv t1 = new Tv();
  Tv t2 = new Tv();
  t.channel = 7;
  t2.channel = 5; // 각각 저장됨

• t2 = t1(이라는 문장이 실행될 경우)
  : t2가 가지고 있던 값은 잃어버리게 되고 t1에 저장되어 있던 값이 t2에 저장되게 된다. 그렇게 되면 t2역시 t1이 참조하고 있던 인스턴스를 같이 참조하게 되고, t2가 원래 참조하고 있던 인스턴스는 더 이상 사용할 수 없다.

 

2.5 객체 배열

• 객체 배열: 많은 수의 객체를 다뤄야할 때, 객체를 배열로 다룰 때 사용. 객체 배열 안에 객체가 저장되는 것이 아니라 객체의 주소가 저장됨. 

  Tv tv1, tv2, tv3 -> Tv[] tvArr = new Tv[3];
  					 Tv[0] = new Tv();
  					 Tv[1] = new Tv();
  					 Tv[2] = new Tv();
                     
                     또는
                     
                     for (int i = 0; i<tvArr.length; i++) {
                     tvArr[i] = new Tv();
                     }

• 모든 배열이 그렇듯 객체 배열도 같은 타입의 객체만 저장할 수 있다. 다형성을 이용하면 여러 종류의 객체를 하나의 배열에 저장할 수 있다.(다음 장)

 

2.6 클래스의 또 다른 정의

1. 클래스 - 데이터와 함수의 결합(프로그래밍적 관점)
   : 프로그래밍언어에서 데이터 처리를 위한 데이터 저장형태의 발전과정은 다음과 같다.
   1. 변수: 하나의 데이터를 저장할 수 있는 공간
   2. 배열: 같은 종류의 여러 데이터를 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간
   3. 구조체: 서로 관련된 여러 데이터를 종류에 관계없이 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간
   4. 클래스: 데이터와 함수의 결합(구조체+함수)
   즉, 서로 관련된 변수들을 정의하고 이들에 대한 작업을 수행하는 함수들을 정의한 것이 바로 클래스이다.
   ex) c언어에서는 문자열을 문자의 배열로 다루지만, 자바에서는 String이라는 클래스로 문자열로 다룬다. 클래스로 정의한 이유는 문자열과 문자열을 다루는데 필요한 함수들을 함께 묶기 위해서이다.
2. 클래스 - 사용자정의 타입(user-defined type): 프로그래밍언어에서 제공하는 자료형 외에 프로그래머가 서로 관련된 변수들을 묶어서 하나의 타입으로 새로 추가하는 것을 사용자정의 타입이라고 한다. 객체지향언어에서는 클래스가 곧 사용자정의 타입이다.

 

3. 변수와 메서드

3.1 선언위치에 따른 변수의 종류

• 변수의 종류와 특징: 변수는 변수의 선언된 위치로 종류를 나눌 수 있다.

변수의 종류	선언 위치	생성 시기
클래스 변수(class variable)	클래스 영역	클래스가 메모리에 올라갈 때
인스턴스 변수(instance variable)	클래스 영역	인스턴스가 생성되었을 때
지역변수(local variable)	클래스 영역 이외의 영역 (메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부)	변수 선언문이 수행되었을 때

1. 인스턴스변수(instance variable)
   : 클래스 영역에 선언되며, 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다. 그렇기 때문에 인스턴스 변수의 값을 읽어오거나 저장하기 위해서는 먼저 인스턴스를 생성해야 한다. 인스턴스는 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다. 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스 변수로 선언한다.
2. 클래스변수(class variable)
   : 클래스 변수르 선언할 때는 인스턴스 변수 앞에 static을 붙이면 된다. 인스턴스마다 독립적인 저장공간을 갖는 인스턴스변수와 달리, 클래스변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유하게 된다. 또한, 인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있으며 '클래스이름.클래스변수'의 형식으로 사용한다. 클래스가 메모리에 로딩될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때까지 유지되며, public을 붙이면 전역변수(global variable)의 성격을 갖는다.
3. 지역변수(local variable)
   : 메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 된다. for문 또는 while문의 블럭 내에 선언된 지역변수는 해당 블럭{}내에서만 사용 가능하며, 블럭을 벗어나면 소멸되어 사용할 수 없다.

 

3.2 클래스변수와 인스턴스변수

<생략>

 

3.3 메서드

• 메서드(method)
  : 특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것이다. 어떤 값을 입력하면 이 값으로 작업을 수행해 결과를 반환한다. 

• 메서드를 사용하는 이유
  1. 높은 재사용성(reusability)
  2. 중복된 코드의 제거
  3. 프로그램의 구조화

 

3.4 메서드의 선언과 구현

• 메서드는 크게 선언부(header, 머리)와 구현부(body, 몸통)로 이루어져있다. 메서드를 정의하는 것은 선언부와 구현부를 작성하는 것을 의미한다.

반환타입 메서드이름(타입 변수명, 타입 변수명, ...) // 선언부
{ // {} 구현부
	 // 메서드 호출 시 수행될 코드
}

int add(int a, int b) // 선언부
{ // {} 구현부
	int result = a + b;
  return result; // 호출한 메서드로 결과를 반환한다.
}

• 메서드 선언부(method declaration, method header)
  : 메서드 선언부는 메서드의 이름과 매개변수 선언 그리고 반환타입으로 구성되어 있다. 메서드가 작업을 수행하기 위해 어떤 값들을 필요로하고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반환하는지에 대한 정보를 제공한다.

  int add(int a, int b) {}

  int -> 반환타입(출력)
  add -> 메서드 이름
  (int a, int b) -> 매개변수 선언(입력)

• 매개변수 선언(parameter declaration)
  : 매개변수는 메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들을 입력받기 위한 것이며, 필요한 값의 개수만큼 변수를 선언하고 각 변수간 구분은 ','를 이용한다.
  ※ 일반적인 변수선언과 달리 두 변수의 타입이 같아도 변수의 타입을 생략할 수 없다.
  매개변수의 개수는 거의 제한이 없지만 개수가 많다면 배열이나 참주변수를 사용할 수 있다. 입력받을 필요가 없다면 괄호 안을 비워둔다

• 메서드의 이름(method name)
  : 변수 명명 규칙을 따르면 된다. 주로 동사를 많이 사용한다.

• 반환타입(return type)
  : 메서드의 작업수행 결과(출력)인 반환값의 타입을 적는다. 반환값이 없는 경우 반환타입으로 void를 적어야한다.

• 메서드의 구현부(method body, 메서드 몸통)
  : 메서드를 호출했을 때 수행될 문장들을 넣는다.

• return문
  : 메서드의 반환타입이 void가 아닌 경우 구현부 안에 return 반환값;이 반드시 포함되어야 한다. return문은 작업을 수행한 결과인 반환값을 호출한 메서드로 전달하는데, 이 값의 타입은 반환타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능해야한다. return문은 단 하나의 값만 반환할 수 있다. 

• 지역변수(local variable)
  : 메서드 내에 선언된 변수. 메서드 내 선언된 변수들은 그 메서드 내에서만 사용할 수 있으므로 서로 다른 메서드라면 같은 이름의 변수를 선언해도 된다. 

 

3.5 메서드의 호출

• 메서드를 정의한 뒤 호출해야만 구현부의 문장들이 수행된다.

   메서드이름(값1, 값2, ...);
   
   print99danAll(); // 함수 호출
   int result = add(3, 5); // add(int x, int y)함수를 호출해 결과를 result에 저장

• 인자(arguent)와 매개변수(parameter)
  : 메서드를 호출할 때 괄호안에 지정해준 값들을 인자 또는 인수라고 한다. 인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야한다. 그리고 인자는 메서드가 호출되면서 매개변수에 대입되므로 인자의 타입은 매개변수의 타입과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.

• 메서드의 실행흐름
  : 같은 클래스 내의 메서드끼리는 참조변수를 사용하지 않고 서로 호출이 가능하지만 static메서드는 같은 클래스 내의 인스턴스 메서드를 호출할 수 없다.
• 메서드가 호출되면
  (1) 지금까지 실행 중이던 메서드는 실행을 잠시 멈추고
  (2) 호출된 메서드의 문장이 실행된다.
  (3) 호출된 메서드의 작업이 모두 끝나면, 다시 호출한 메서드로 돌아와 이후의 문장들을 실행한다.
  (4) 메서드 호출 시 매개변수로 지정된 값은 메서드의 매개변수로 복사된다.
  (5) 메서드는 호출 시 넘겨받은 값으로 연산을 수행하고 그 결과를 반환하면서 종료된다.

 

3.6 return문

• return문
  : 현재 실행중인 메서드를 종료하고 호출한 메서드로 되돌아간다. 원래 반환값의 유무에 관계없이 모든 메서드에는 적어도 하나의 return문이 있어야 한다.
  반환타입이 void인 경우, 컴파일러가 메서드 마지막에 return;을 자동적으로 추가해주기 때문에 return문이 없어도 아무런 문제가 없는 것이다.

• if문에 return문이 있을 경우, if문 조건식의 결과에 따라 return문이 실행되지 않을 수 있기 때문에 else문이나 else if문에도 return문을 추가해 항상 결과값이 반환되도록 해야한다.

• 반환값(return value)
  : return문의 반환값으로 보통 변수가 오긴 하지만 항상 그런 것은 아니다. 수식을 작성한다면 수식을 계산한 결과가 반환된다. return문 뒤에 메서드를 작성하는 것도 가능하다. 이 경우, 원래 메서드와 return문 뒤의 메서드의 반환타입이 일치해야 가능하다. 조건연산자(?:)를 사용하기도 한다.

• 매개변수의 유효성 검사
  : 메서드의 구현부를 작성할 때, 제일 먼저 해야 하는 일이 매개변수의 값이 적절한 것인지 확인하는 것이다. 메서드를 작성하는 사람은 '호출하는 쪽에서 알아서 적절한 값을 넘겨주겠지.'라는 생각을 가져서는 안된다. 타입만 맞으면 어떤 값도 매개변수를 통해 넘어올 수 있기 때문에, 가능한 모든 경우의 수에 대해 고민하고 그에 대비한 코드를 작성해야 한다.
  적절하지 않은 값이 매개변수를 통해 넘어온다면 매개변수의 값을 보정하던가, 보정하는 것이 불가능하다면 return문을 사용해 작업을 중단하고 호출한 메서드로 되돌아가야한다.

 

3.7 JVM의 메모리 구조

• 응용프로그램이 실행되면, JVM은 시스템으로부터 프로그램을 수행하는데 필요한 메모리를 할당받고 JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.
  1. 메서드 영역(method area)
     : 프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면, JVM은 해당 클래스에 대한 정보(클래스 데이터)를 이곳에 저장한다. 해당 클래스의 클래스변수도 이 영역에 생성된다.
  2. 호출스택(call stack, execution stack)
     : 메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 호출되면 호출스택에 호출된 메서드를 위한 메모리가 할당되며, 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 비워진다.
  3. 힙(heap)
     : 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스는 모두 이곳에 생성된다. 즉, 인스턴스변수들이 생성되는 공간이다.

• 호출스택의 특징
  • 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

• 메서드를 호출할 때 매개변수로 지정한 값을 메서드의 매개변수에 복사해서 넘겨준다. 매개변수의 타입이 기본형일 때는 기본형 값이 복사되겠지만, 참조형이라면 인스턴스의 주소가 복사된다.
  메서드의 매개변수를 기본형으로 선언하면 단순히 저장된 값만 얻지만,참조형으로 선언하면 값이 저장된 곳의 주소를 알 수 있기 때문에 값을 읽어 오는 것은 물론 값을 변경하는 것도 가능하다.
  배열도 객체와 같이 참조변수를 통해 데이터가 저장된 공간에 접근한다. 즉, 매개변수의 타입이 배열인 경우 참조형 매개변수라고 할 수 있다. 

 

3.9 참조형 반환타입

• 매개변수 뿐만 아니라 반환타입도 참조형이 될 수 있다. 반환타입이 참조형이라는 말은 반환하는 값의 타입이 참조형이라는 얘기인데, 모든 참조형 타입의 값은 '객체의 주소'이므로 그저 정수값이 반환되는 것일 뿐 특별한 것이 없다. 

 

3.10 재귀호출(recursive call)

• 재귀호출: 메서드 내부에서 메서드 자신을 다시 호출하는 것. 재귀호출을 하는 메서드를 재귀 메서드라고 한다.

• 메서드의 구현부가 오직 재귀호출뿐이면 무한히 자기 자신을 호출하기 때문에 무한반복에 빠지게 된다. 따라서 재귀호출도 조건문이 필수적으로 따라다닌다.

• 재귀호출은 반복문과 유사한 점이 많으며 대부분의 재귀호출은 반복문으로 작성하는 것이 가능하다. 하지만 반복문은 그저 같은 문장을 반복해서 수행하는 것이지만, 메서드르 호출하는 것은 반복문 보다 몇 가지 과정(매개변수 복사와 종료 후 복귀할 주소저장 등)이 추가로 필요하기 때문에 반복문보다 재귀호출의 수행시간이 더 길다. 
  
  그럼에도 재귀호출을 사용하는 이유는 재귀호출이 주는 논리적 간결함 때문이다. 몇 겹의 반복문과 조건문으로 복잡하게 작성된 코드가 재귀호출로 작성하면 단순한 구조로 바뀔 수도 있다.

 

3.11 클래스 메서드(static메서드)와 인스턴스 메서드

• 클래스를 정의할 때, 어느 경우에 클래스 메서드로 정의해야 할까?
  : 인스턴스 메서드는 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 메서드의 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다. 그런데 인스턴스 변수는 인스턴스를 생성해야만 만들어지므로 인스턴스 메서드 역시 인스턴스를 생성해야만 호출할 수 있다. 
  
  반면 메서드 중, 인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는) 메서드를 클래스 메서드로 정의한다.
  1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 변수에 static을 붙인다.
  2. 클래스 변수(static변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
  3. 클래스 메서드(static메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
  4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.

 

3.12 클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

• 같은 클래스에 속한 멤버들 간에는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고도 서로 참조 또는 호출이 가능하다.
  단, 클래스 멤버가 인스턴스 멤버를 참조 또는 호출하고자 하는 경우에는 인스턴스를 생성해야 한다. 이유는 인스턴스 멤버가 존재하는 시점에 클래스 멤버는 항상 존재하지만, 클래스 멤버가 존재하는 시점에 인스턴스 멤버가 존재하지 않을 수도 있기 때문이다. 

  	인스턴스 멤버	클래스 멤버
  인스턴스 멤버	직접 호출 가능	인스턴스 생성 후 호출
  클래스 멤버	직접 호출 가능	직접 호출 가능

 

4. 오버로딩(overloading)

4.1 오버로딩이란?

• 메서드도 같은 클래스 내에서 서로 구별되어야 하기 때문에 각기 다른 이름을 가져야 한다. 그러나 자바에서는 매개변수의 개수 또는 타입이 다르면 같은 이름을 사용해 메서드를 정의할 수 있다.

• 메서드 오버로딩(method overloading, overloading)
  : 한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것.

 

4.2 오버로딩의 조건

1. 메서드 이름이 같아야 한다.
2. 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.
   ※ 메서드의 반환타입은 오버로딩을 구현하는 데 아무런 영향을 주지 못한다.

 

4.3 오버로딩의 예

int add(int a, int b) { return a + b; }
int add(int x, int y) { return x + y; }

위 두 메서드는 매개변수의 이름만 다를 뿐 매개변수의 타입이 같기 때문에 오버로딩이 성립하지 않는다. 매개변수의 이름이 다르면 메서드 내에서 사용되는 변수의 이름이 달라질 뿐, 아무런 의미가 없다. 

int add(int a, int b) { return a + b; }
long add(int a, int b) { return (long) (a + b); }

위는 두 메서드의 반환타입만 다른 경우이다. 매개변수의 타입과 개수가 일치하기 때문에 오버로딩으로 간주되지 않는다.

long add(int a, long b) { return a + b; }
long add(long a, int b) { return a + b; }

두 메서드 모두 int형과 long형 매개변수가 하나씩 선언되어 있지만, 서로 순서가 다른 경우이다. 이 경우에는 호출 시 매개변수 값에 의해 호출된 메서드가 구분될 수 있으므로 오버로딩으로 간주한다. 하지만 이 경우 add(3, 3)처럼 호출하면 두 메서드 중 어느 메서드가 호출된 것인지 알 수 없기 때문에 컴파일 에러가 발생한다.

int add(int a, int b) { return a + b; }
long add(long a, long b) {return a + b; }
long add(int[] a) {
	long result = 0;
    for (int i = 0; i < a.length; i++)
    	result += a[i];
	return result;
}

위 메서드들은 모두 바르게 오버로딩 되었다. 같은 일을 하지만 매개변수를 달리해야 하는 경우, 이처럼 이름은 같고 매개변수를 다르게 하여 오버로딩을 구현한다.

 

4.4 오버로딩의 장점

• 만일 메서드도 변수처럼 단지 이름만으로 구별된다면 한 클래스 내의 모든 메서드들은 이름이 달라야한다. 모두 근본적으로 같은 기능을 하는 메서드들이지만, 서로 다른 이름을 가져야 하기 때문에 메서드를 작성하는 쪽에서는 이름을 짓기도 어렵고, 메서드를 사용하는 쪽에서는 이름을 일일이 구분해서 기억해야하기 때문에 서로 부담이 된다.
  하지만 오버로딩을 통해 여러 메서드들이 하나의 이름으로 정의된다면 메서드의 이름만 보고도 이 메서드들은 이름이 같으니 같은 기능을 한다고 쉽게 예측할 수 있고 메서드의 이름을 절약할 수 있다.

 

4.5 가변인자(varargs)와 오버로딩

• 기존에는 메서드의 매개변수 개수가 고정적이었으나 jdk1.5부터 동적으로 지정해줄 수 있게 되었으며 이 기능을 가변인자라고 한다. 형식은 타입... 변수명이다.
  가변인자 외에 매개변수가 더 있다면, 가변인자를 매개변수 중에서 제일 마지막에 선언해야 한다. 가변인지인지 아닌지를 구별할 방법이 없기 때문이다. 

• 예를 들어, 여러 문자열을 하나로 결합하여 반환하는 concatenate메서드를 작성한다면, 아래와 같이 매개변수의 개수를 다르게 해 여러 개의 메서드를 작성해야 할 것이다.

  String concatenate(String s1, String s2) {...};
  String concatenate(String s1, String s2, String s3) {...};
  String concatenate(String s1, String s2, String s3, String s4) {...};

  이럴 때 가변인자를 사용하면 메서드 하나로 간단히 대체할 수 있다.

  String concatenate(String... str) {...};

  사실 가변인자는 내부적으로 배열을 이용한다. 가변인자가 선언된 메서드를 호출할 때마다 배열이 새로 생성된다. 

• 그럼 매개변수의 타입을 배열로 하는 것과 가변인자는 어떤 차이가 있는가?
  : 매개변수의 타입을 배열로 하면, 반드시 인자를 지정해줘야 하기 때문에 인자를 생략할 수 없다. 그래서 null이나 길이가 0인 배열을 인자로 지정해줘야하는 불편함이 있다. 그러나 가변인자는 인자가 아예 없어도 되고, 배열도 인자가 될 수 있다.

 

5. 생성자(Constructor)

5.1 생성자란?

• 생성자: 인스턴스가 생성될 때 호출되는 인스턴스 초기화 메서드. 인스턴스 변수의 초기화 작업에 주로 사용되며, 인스턴스 생성 시에 실행되어야 할 작업을 위해서도 사용된다. 메서드처럼 클래스 내에 선언되며 구조도 메서드와 유사하지만 리턴값이 없다는 점이 다르다. 그렇다고 void를 사용하지는 않는다. 생성자도 오버로딩이 가능하다.

  클래스이름(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
  		...
  	}
  }

  1. 생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다.
  2. 생성자는 반환값이 없다.

• 인스턴스 생성 예시

  Card c = new Card();

  1. 연산자 new에 의해 메모리(heap)에 Card클래스의 인스턴스가 생성된다.
  2. 생성자 Card()가 호출되어 수행된다.
  3. 연산자 new의 결과로, 생성된 Card인스턴스의 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장된다.
     ※ 인스턴스를 생성할 때 반드시 클래스 내에 정의된 생성자 중 하나를 선택하여 지정해야 한다.

 

5.2 기본 생성자(default constructor)

• 모든 클래스에는 반드시 하나 이상의 생성자가 정의되어 있어야 한다. 그러나 클래스에 생성자를 정의하지 않고도 인스턴스를 생성할 수 있었던 이유는 컴파일러가 기본 생성자(클래스이름() {})를 제공하기 때문이다.
  특별히 인스턴스 초기화 작업이 필요하지 않다면 기본 생성자를 사용하는 것도 좋다.
  컴파일러가 기본 생성자를 추가해주는 경우는 클래스 내에 생성자가 하나도 없을때 뿐이다. 

 

5.3 매개변수가 있는 생성자

• 인스턴스마다 각기 다른 값으로 초기화되어야하는 경우가 많기 때문에 매개변수를 사용한 초기화는 매우 유용하다.

• 인스턴스를 생성할 때, 기본 생성자를 사용한다면 인스턴스를 생성한 다음에 인스턴스변수들을 따로 초기화해주어야 하지만, 매개변수가 있는 생성자를 사용할 경우 인스턴스를 ㅐㅇ성하는 동시에 원하는 값으로 초기화를 할 수 있다. 
• Car c = new Car(); c.color = "white"; c.gearType = auto"; c.door = 4; Car c = new Car("white", "auto", 4);

 

5.4 생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this

• 같은 클래스의 멤버들 간에 서로 호출할 수 있는 것처럼 생성자 간에도 서로 호출이 가능하다.생성자 호출 조건
  1. 생성자의 이름으로 클래스 이름 대신 this를 사용한다.
  2. 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만호출이 가능하다.2번 조건의 이유는 생성자 내에서 초기화 작업 도중에 다른 생성자를 호출하게 되면, 호출된 다른 생성자 내에서도 멤버변수들의 값을 초기화할 것이므로 다른 생성자를 호출하기 이전의 초기화 작업이 무의미해질 수 있기 때문이다. 
• 예시

class Car {
  String color;
  String gearType;
  int door;
  
  Car() {
  	this("white", "auto", 4);
  }
  
  Car(String color) {
  	this(color, "auto", 4);
  }
  
  Car(String color, String gearType, int door) {
  	this.color = color;
      this.gearType = gearType;
      this.door = door;
  }
}

위는 생성자 Car()에서 또 다른 생성자 Car(String color, String gearType, int door)를 호출한 코드이다.

Car() {
  color = "white";
  gearType = "auto";
  door = 4;
}
// 위 아래 모두 같은 일을 하지만 아래 코드가 더 간략한 코드이다.
Car() {
	this("white", "auto", 4);
}

 

위 코드는 Car인스턴스를 생성한 경우, 인스턴스 변수 color는 "white"로, gearType은 "auto"로, door는 4로 초기화되도록 하였다.

 

Car(String c, String g, int d) {
  color = c;
  gearType = g;
  door = d;
}

Car(String color, String gearType, int door) {
	this.color = color;
  this.gearType = gearType;
  this.door = door;
}

 

위 코드의 color=c;는 생성자의 매개변수로 선언된 지역변수 c의 값을 인스턴스 변수 color에 저장한다.
하지만 아래 코드에서 생성자읭 매개변수로 선언된 변수의 이름이 color로 인스턴스 변수 color와 같을 경우에는 이름만으로 두 변수가 서로 구별이 안되므로 인스턴스 변수 앞에 this를 붙이는 것이다. 만약 인스턴스 변수에 this를 붙이지 않으면 두 color 모두 지역변수로 간주된다.

 

⚠️ this와 this()는 다르다
this: 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수. 인스턴스의 주소가 저장되어 있다. 모든 인스턴스메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.
this(), this(매개변수): 생성자 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용한다.

 

5.5 생성자를 이용한 인스턴스의 복사

• 현재 사용하고 있는 인스턴스와 같은 상태를 갖는 인스턴스를 하나 더 만들고자 할 때 생성자를 이용할 수 있다. 두 인스턴스가 같은 상태를 갖는다는 것은 두 인스턴스의 모든 인스턴스 변수(상태)가 동일한 값을 갖고 있다는 것을 뜻한다.
  하나의 클래스로부터 생성된 모든 인스턴스의 메서드와 클래스변수는 서로 동일하기 때문에 인스턴스간의 차이는, 인스턴스마다 각기 다른 값을 가질 수 있는 인스턴스 변수뿐이다. 

• 예시

Car(Car c) {
  color = c.color;
  gearType = c.gearType;
  door = c.door;
}

위 코드는 Car클래스의 참조변수를 매개변수로 선언한 생성자이다. 매개변수로 넘겨진 참조변수가 가리키는 Car인스턴스의 인스턴스 변수인 color, gearType, door의 값을 인스턴스 자신으로 복사하는 것이다. 어떤 인스턴스의 상태를 전혀 알지 못해도 똑같은 상태의 인스턴스를 추가로 생성할 수 있다.

Car c1 = new Car();
Car c2 = new Car(c1);

인스턴스 c2는 c1을 복사해 생성된 것이므로 서로 같은 상태를 갖지만 서로 동립적으로 존재하는 별도의 인스턴스이므로 c1이 바뀌어도 c2는 영향을 받지 않는다. 

 

• 인스턴스를 생성할 때는 다음의 2가지 사항을 결정해야한다.
  1. 클래스 - 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할 것인가?
  2. 생성자 - 선택한 클래스의 어떤 생성자로 인스턴스를 생성할 것인가?

 

6. 변수의 초기화

6.1 변수의 초기화

• 변수의 초기화
  : 변수를 선언하고 처음으로 값을 저장하는 것. 변수를 초기화하는 것은 경우에 따라 필수적이기도, 선택적이기도 하지만 가능하면 선언과 동시에 적절한 값으로 초기화하는 것이 바람직하다.
  멤버변수는 초기화를 하지 않아도 자동적으로 변수의 자료형에 맞는 기본값으로 초기화가 이루어지므로 초기화하지 않고 사용해도 되지만, 지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야 한다.

• 멤버변수의 초기화 방법
  1. 명시적 초기화(explicit initialization)
  2. 생성자(constructor)
  3. 초기화 블럭(initialization)

 

6.2 명시적 초기화

• 명시적 초기화: 변수의 선언과 동시에 최화하는 방법. 가장 기본적이면서 가장 간단한 방법이므로 가장 우선적으로 고려되어야 한다.

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

 

6.3 초기화 블럭

• 보다 복잡한 초기화 작업이 필요할 때 사용한다. 두 가지 종류가 있는데 인스턴스 초기화 블럭은 인스턴스 변수의 초기화에 사용되고, 클래스 초기화 블럭은 클래스 변수의 초기화에 사용된다. 인스턴스 초기화 블럭은 클래스 내에 블럭을 만들고 그 안에 코드를 작성하고, 클래스 초기화 블럭은 인스턴스 초기화 블럭 앞에 static만 붙이면 된다.

  class InitBlock {
  	static { /* 클래스 초기화 블럭 */ }
    { /* 인스턴스 초기화 블럭 */ }
  }

  인스턴스 초기화 블럭은 인스턴스를 생성할 때마다 수행되고 클래스 초기화 블럭은 클래스가 메모리에 처음 로딩될 때 한 번만 수행된다.
  보통 클래스 생성자 블럭 → 인스턴스 생성 → 인스턴스 초기화 블럭 → 생성자 순서로 실행된다.
  인스턴스 변수의 초기화는 주로 생성자를 사용하고, 인스턴스 초기화 블럭은 모든 생성자에서 공통으로 수행돼야 하는 코드를 넣는데 사용한다. 

 

6.4 멤버변수의 초기화 시기와 순서

• 클래스 변수의 초기화 시점: 클래스가 처음 로딩될 때 단 한번 초기화 된다.
• 인스턴스 변수의 초기화 시점: 인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화가 이루어진다.
• 클래스 변수의 초기화 순서: 기본값 -> 명시적 초기화 -> 클래스 초기화 블럭
• 인스턴스 변수의 초기화 순서: 기본값 -> 명시적 초기화 -> 인스턴스 초기화 블럭 -> 생성자