객체지향언어
객체지향이론의 기본 개념은 '실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물간의 상호작용이다.'라는 것이다. 실제 사물의 속성과 기능을 분석한 다음, 데이터(변수)와 함수로 정의함으로써 실제 세계를 컴퓨터 속에 옮겨 놓은 것과 같은 가상 세계를 구현하고 이 가상세계에서 모의실험을 함으로써 많은 시간과 비용을 절약할 수 있었다.
객체지향언어는 기존의 프로그래밍언어와 다른 전혀 새로운 것이 아니라, 기존의 프로그래밍 언어에 몇 가지 새로운 규칙을 추가한 보다 발전된 형태의 것이다.
객체지향 언어의 주요 특징은 다음과 같다.
(1) 코드의 재사용성이 높다.
(2) 코드의 관리가 용이하다.
(3) 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.
클래스와 객체
1. 클래스와 객체의 정의와 용도
객체란 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념을 뜻하며, 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 용도가 다르다.
클래스란 객체를 생성하는데 사용된다. 클래스는 객체의 형태를 정의하는 틀과 같은 것이므로 클래스에는 객체의 모든 속성과 기능이 정의되어있다. 클래스로부터 객체를 생성하면, 클래스에 정의된 속성과 기능을 가진 객체가 만들어지는 것이다.
2. 객체와 인스턴스
클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화(instantiate)라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다.
3. 객체의 구성요소 - 속성과 기능
객체는 속성과 기능, 두 종류의 구성요소로 이루어져 있으며, 일반적으로 객체는 다수의 속성과 다수의 기능을 갖는다.
즉, 객체는 속성과 기능의 집합이라고 할 수 있다. 그리고 객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버라고 한다.
속성과 기능은 아래와 같이 같은 뜻의 여러 가지 용어가 있으며, 이 중에서도 '속성'보다는 '멤버변수'를, '기능'보다는 '메서드'를 주로 사용한다.
*속성 : 멤버변수, 필드, 특성, 상태
*기능 : 메서드, 함수, 행위
4. 인스턴스의 생성과 사용
클래스명 변수명; // 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수를 선언
변수명 = new 클래스명(); // 클래스의 객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장
ex) Tv클래스로부터 인스턴스를 생성하고 인스턴스의 속성과 메서드를 사용하는 방법
*Tv t; // Tv 클래스 타입의 참조변수 t를 선언하면 메모리에 참조변수 t를 위한 공간이 마련된다.
*t = new Tv(); // 연산자 new에 의해 Tv클래스의 인스턴스가 메모리의 빈 공간에 생성된다.
*t.channel = 7; // 참조변수 t에 저장된 주소에 있는 인스턴스의 멤버변수 channel에 7을 저장한다.
*t.channelDown(); // 참조변수 t가 참조하고 있는 Tv인스턴스의 channelDown메서드를 호출한다.
인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야한다.
5. 객체 배열
많은 수의 객체를 다뤄야할 때, 배열로 다루는 것이 가능하며, 이를 '객체 배열'이라고 한다.
객체 배열 안에 객체가 저장되는 것이 아니라, 객체의 주소가 저장된다.
객체 배열은 참조변수들을 하나로 묶은 참조변수 배열인 것이다.
객체 배열을 생성하는 것은, 그저 객체를 다루기 위한 참조 변수들이 만들어진 것일 뿐, 아직 객체가 저장되지 않았다.
Tv[] tvArr = new Tv[3]; // 참조변수 배열(객체 배열)을 생성
tvArr[0] = new Tv(); // 객체를 생성해서 배열의 각 요소에 저장
tvArr[1] = new Tv();
tvArr[2] = new Tv();
6. 클래스의 또 다른 정의
(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)
변수와 메서드
1. 선언위치에 따른 변수의 종류
| 변수의 종류 | 선언위치 | 생성시기 |
| 클래스 변수 | 클래스 영역 | 클래스가 메모리에 올라갈 때 |
| 인스턴스 변수 | 인스턴스가 생성되었을 때 | |
| 지역 변수 | 클래스 영역 이외의 영역 (메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부) |
변수 선언문이 수행되었을 때 |
(1) 인스턴스 변수(instance variable)
인스턴스는 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다. 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스변수로 선언한다.
(2) 클래스 변수(class variable)
클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스변수 앞에 static을 붙이기만 하면 된다.
인스턴스마다 독립적인 저장공간을 갖는 인스턴스변수와는 달리, 클래스변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)를 공유하게 된다. 한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스변수로 선언해야 한다.
(3) 지역 변수(local variable)
메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 된다.
for문 또는 while문의 블럭 내에 선언된 지역변수는, 지역변수가 선언된 블럭{} 내에서만 사용가능하다.
2. 메서드
'메서드(method)'는 특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것이다.
기본적으로 수학의 함수와 유사하며, 어떤 값을 입력하면 이 값으로 작업을 수행해서 결과를 반환한다.
메서드를 사용하는 이유는 다음과 같다.
(1) 높은 재사용성(reusablilty)
(2) 중복된 코드의 제거
(3) 프로그램의 구조화
3. 메서드 선언부(method header)
메서드가 작업을 수행하기 위해 어떤 값들을 필요로 하고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반환하는지에 대한 정보를 제공한다.
*매개변수 선언(parameter declaration)
매개변수(parameter)는 메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들(입력)을 제공받기 위한 것이며, 필요한 값의 개수만큼 변수를 선언하며 각 변수 간의 구분은 쉼표','를 사용한다.
매개변수도 메서드 내에 선언된 것으로 간주되므로 '지역변수'이다.
*반환타입(return type)
메서드의 작업수행 결과(출력)인 '반환값'의 타입을 적는다. 반환값이 없는 경우 반환타입으로 'void'를 적어야한다.
4. 메서드의 구현부(method body)
메서드의 선언부 다음에 오는 괄호{}를 '메서드의 구현부'라고 하는데, 여기에 메서드를 호출했을 때 수행될 문장들을 넣는다.
*return문
메서드의 반환타입이 'void'가 아닌 경우, 구현부{}안에 'return 반환값;'이 반드시 포함되어 있어야 한다.
이 값의 타입은 반환타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.
*지역변수
메서드 내에 선언된 변수들은 그 메서드 내에서만 사용할 수 있으므로 서로 다른 메서드라면 같은 이름의 변수를 선언해도 된다. 이처럼 메서드 내에 선언된 변수를 '지역변수'라고 한다.
5. 메서드의 호출
메서드를 정의했어도 호출되지 않으면 아무 일도 일어나지 않는다. 메서드를 호출해야만 구현부{}의 문장들이 수행된다.
메서드이름(값1, 값2, ...); // 메서드를 호출하는 방법
*인자(argument)와 매개변수(parameter)
메서드를 호출할 때 괄호()안에 지정해준 값들을 '인자(argument)' 또는 '인수'라고 하는데, 인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.
그리고 인자는 메서드가 호출되면서 매개변수에 대입되므로, 인자의 타입은 매개변수의 타입과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.
6. return문
return문은 현재 실행중인 메서드를 종료하고 호출한 메서드로 되돌아간다. 반환값의 유무에 관계없이 모든 메서든에는 적어도 하나의 return문이 있어야 한다.
void의 경우, 컴파일러가 메서드의 마지막에 'return;'을 자동적으로 추가해주기 때문에 생략가능하다.
void가 아닌 경우, 반드시 return문이 있어야 한다.
7. JVM의 메모리 구조
(1) 메서드 영역(method area)
프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면, JVM은 해당 클래스의 클래스파일(*.class)을 읽어서 분석하여 클래스에 대한 정보(클래스 데이터)를 이 곳에 저장한다.
이 때, 그 클래스의 클래스변수도 이 영역에 함께 생성된다.
(2) 힙(heap)
인스턴스가 생성되는 공간. 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스는 모두 이곳에 생성된다. 즉, 인스턴스변수들이 생성되는 공간이다.
(3) 호출스택(call stack)
호출스택은 메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 호출되면, 호출스택에 호출된 메서드를 위한 메모리가 할당되며, 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 그리고 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 비워진다.
(4) 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.
8. 기본형 매개변수와 참조형 매개변수
(1) 기본형 매개변수 : 변수의 값을 읽기만 할 수 있다. (read only)
(2) 참조형 매개변수 : 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다. (read & write)
9. 참조형 반환타입
반환타입이 '참조형'이라는 것은 메서드가 '객체의 주소'를 반환한다는 것을 의미한다.
10. 재귀호출(recursive call)
메서드의 내부에서 메서드 자신을 다시 호출하는 것을 '재귀호출'이라 하고, 재귀호출을 하는 메서드를 '재귀 메서드'라 한다.
void method() {
method(); // 재귀호출. 메서드 자신을 호출한다.
}
재귀호출을 사용하는 이유는 논리적 간결함 때문이다. 몇 겹의 반복문과 조건문으로 복잡하게 작성된 코드가 재귀호출로 작성하면 보다 단순한 구조로 바뀔 수도 있다.
ex) 팩토리얼 구하기
f(n) = n * f(n-1), 단 f(1) = 1
factorial메서드가 static메서드이므로 인스턴스를 생성하지 않고 직접 호출할 수 있다.
그리고 main메서드와 같은 클래스에 있기 때문에 static메서드를 호출할 때 클래스이름을 생략하는 것이 가능하다.
그래서 'FactorialTest.factorial(4)' 대신 'factorial(4)'와 같이 하였다.
좀 더 간단히 하면 다음과 같이 쓸 수 있다.
11. 클래스 메서드(static메서드)와 인스턴스 메서드
인스턴스 메서드는 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 메서드의 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다. 인스턴스 변수와 인스턴스 메서드는 반드시 인스턴스(객체)를 생성해야만 호출할 수 있다.
반면에 메서드 중에서 인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는) 메서드를 클래스 메서드(static메서드)로 정의한다. 클래스 메서드도 클래스변수처럼, 객체를 생성하지 않고도 '클래스이름.메서드이름(매개변수)' 와 같은 식으로 호출이 가능하다.
+) 멤버변수 = 인스턴스변수 + 클래스변수(static변수)
12. 클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출
클래스멤버(클래스변수와 클래스메서드)는 언제나 참조 또는 호출이 가능하기 때문에 인스턴스멤버가 클래스멤버를 사용하는 것은 아무런 문제가 안 된다. 클래스멤버간의 참조 또는 호출 역시 아무런 문제가 없다.그러나, 인스턴스멤버(인스턴스변수와 인스턴스메서드)는 반드시 객체를 생성한 후에만 참조 또는 호출이 가능하기 때문에 클래스멤버가 인스턴스멤버를 참조, 호출하기 위해서는 객체를 생성하여야 한다.하지만, 인스턴스멤버간의 호출에는 아무런 문제가 없다. 하나의 인스턴스멤버가 존재한다는 것은 인스턴스가 이미 생성되어 있다는 것을 의미하며, 즉 다른 인스턴스멤버들도 모두 존재하기 때문이다.
오버로딩(overloading)
1. 오버로딩
한 클래스 내에 이미 사용하려는 이름과 같은 이름을 가진 메서드가 있더라도 매개변수의 개수 또는 타입이 다르면, 같은 이름을 사용해서 메서드를 정의할 수 있다.
이처럼, 한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것을 '메서드 오버로딩' 또는 간단히 '오버로딩'이라 한다.
2. 오버로딩의 조건
(1) 메서드 이름이 같아야 한다.
(2) 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.
3. 오버로딩의 예
오버로딩의 예로 가장 대표적인 것은 println메서드이다.
void println()
void pritnln(boolean x)
void println(char x)
void println(char[] x)
void println(double)
void println(float x)
void println(int x)
void println(long x)
void println(Object x)
void println(String x)println메서드를 호출할 때 매개변수로 넘겨주는 값의 타입에 따라서 위의 오버로딩된 메서드들 중의 하나가 선택되어 실행되는 것이다.
4. 오버로딩의 장점
만일 메서드도 변수처럼 단지 이름만으로 구별된다면, 같은 기능을 하는 메서들이지만, 서로 다른 이름을 가져야 하기 때문에 메서드 이름을 짓기도 어렵고, 이름을 일일이 구분해서 기억해야하기 때문에 부담이 된다.
하지만 오버로딩을 통해 여러 메서드들이 하나의 이름으로 정의될 수 있다면, 하나의 메서드 이름만 기억하면 되므로 기억하기도 쉽고 이름도 짧게 할 수 있어서 오류의 가능성을 많이 줄일 수 있다. 또한 메서드의 이름만 보고도 같은 기능을 하겠다는 예측을 쉽게 할 수 있다.
5. 가변인자(varargs)와 오버로딩
메서드의 매개변수 개수를 동적으로 지정해 주는 기능을 '가변인자(variable arguments)'라고 한다.
가변인자는 '타입... 변수명'과 같은 형식으로 선언하며, printf()가 대표적인 예이다.
가변인자는 매개변수 중에서 제일 마지막에 선언해야 컴파일 에러가 발생하지 않는다.
생성자(Constructor)
1. 생성자(Constructor)
생성자는 인스턴스(객체)가 생성될 때 호출되는 '인스턴스 초기화 메서드'이다.
따라서 인스턴스 변수의 초기화 작업에 주로 사용되며, 인스턴스 생성 시에 실행되어야 할 작업을 위해서도 사용된다.
생성자 역시 메서드처럼 클래스 내에 선언되며, 구조도 메서드와 유사하지만 리턴값이 없다는 점이 다르다.
생성자의 조건은 다음과 같다.
(1) 생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다.
(2) 생성자는 리턴 값이 없다.
ex)
Card c = new Card();
// 연산자 new에 의해서 메모리(heap)에 Card클래스의 인스턴스가 생성 > 생성자 Card()가 호출되어 수행 >
연산자 new의 결과로, 생성된 Card인스턴스의 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장
+) 이클립스 Constructor 자동완성
클래스안 우클릭 > Source > Generate Constructor using Fields > Select All > Generate
2. 기본 생성자(default constructor)
모든 클래스에는 반드시 하나 이상의 생성자가 정의되어 있어야 한다. 클래스에 생성자를 정의하지 않고도 인스턴스를 생성할 수 있었던 이유는 컴파일러가 제공하는 '기본생성자' 덕분이다.
컴파일 할 때, 소스파일(*.java)의 클래스에 생성자가 하나도 정의되지 않은 경우 컴파일러는 자동적으로 기본 생성자를 추가하여 컴파일 한다.
기본 생성자에서는 필드가 int와 같은 수치형 변수라면 0으로, 참조형 변수라면 null로, 논리형 변수라면 false로 초기화된다.
생성자를 하나라도 선언하면, 컴파일러는 기본 생성자를 추가하지 않는다.
3. this, this()
같은 클래스의 멤버들 간에 서로 호출할 수 있는 것처럼 생성자 간에도 서로 호출이 가능하다.
생성자의 이름으로 클래스 이름 대신 this를 사용한다.
한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.
(1) this
this는 현재 객체 자신을 가리키는 참조 변수이다. this는 컴파일러에서 자동으로 생성한다.
생성자에서 매개 변수 이름과 필드 이름이 동일한 경우에 혼동을 막기 위해서 사용한다.
(2) this()
this()는 다른 생성자를 의미한다. 흔히 가장 복잡한 생성자를 먼저 작성한 후에, 다른 생성자는 이 복잡한 생성자를 호출하게끔 하는데, 이런 경우에 this()가 사용된다.
this()는 반드시 생성자 안에서만 호출이 가능하며, 반드시 첫번째 문장이어야 한다. 또한 this()는 다른 생성자를 호출할 때만 사용하여야 한다.
변수의 초기화
1. 변수의 초기화
변수를 선언하고 처음으로 값을 저장하는 것을 '변수의 초기화'라고 한다. 변수의 초기화는 경우에 따라서 필수적이기도 하고 선택적이기도 하지만, 가능하면 선언과 동시에 적절한 값으로 초기화 하는 것이 바람직하다.
멤버변수는 초기화를 하지 않아도 자동적으로 변수의 자료형에 맞는 기본값으로 초기화가 이루어지므로 초기화하지 않고 사용해도 되지만, 지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야 한다.
class InitTest {
int x; // 인스턴스변수
int y = x; // 인스턴스 변수
void method1() {
int i; // 지역변수
int j = i; // 에러. 지역변수를 초기화하지 않고 사용
}
}
*각 타입의 기본값(default value)
| 자료형 | 기본값 |
| boolean | false |
| char | '\u0000' |
| byte, short, int | 0 |
| long | 0L |
| float | 0.0f |
| double | 0.0d 또는 0.0 |
| 참조형 변수 | null |
2. 멤버변수의 초기화 방법
(1) 명시적 초기화(explicit initialization)
(2) 생성자(constructor)
(3) 초기화 블럭(initalization block)
*인스턴스 초기화 블럭 : 인스턴스변수를 초기화 하는데 사용.
*클래스 초기화 블럭 : 클래스변수를 초기화 하는데 사용.
3. 명시적 초기화
변수를 선언과 동시에 초기화하는 것을 명시적 초기화라고 한다. 가장 기본적이면서도 간단한 초기화 방법이므로 여러 초기화 방법 중에서 가장 우선적으로 고려되어야 한다.
class Car {
int door = 4; // 기본형 변수의 초기화
Engine e = new Engine(); // 참조형 변수의 초기화
}명시적 초기화가 간단하고 명료하긴 하지만, 보다 복잡한 초기화 작업이 필요할 때는 '초기화 블럭(initialization block)' 또는 생성자를 사용해야 한다.
4. 초기화 블럭
초기화 블럭에는 '클래스 초기화 블럭'과 '인스턴스 초기화 블럭' 두 가지 종류가 있다. 클래스 초기화 블럭은 클래스변수의 초기화에 사용되고, 인스턴스 초기화 블럭은 인스턴스 변수의 초기화에 사용된다.
class InitBlock {
static { /* 클래스 초기화블럭 */ }
{ /* 인스턴스 초기화블럭 */ }
}클래스 초기화 블럭은 클래스가 메모리에 처음 로딩될 때 한번만 수행되며, 인스턴스 초기화 블럭은 생성자와 같이 인스턴스를 생성할 때 마다 수행된다. 그리고 생성자보다 인스턴스 초기화 블럭이 먼저 수행된다.
인스턴스 변수의 초기화는 주로 생성자를 사용하고, 인스턴스 초기화 블럭은 모든 생성자에서 공통으로 수행돼야 하는 코드를 넣는데 사용한다.
5. 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
* 자바의 정석을 읽고 정리한 내용입니다.
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