Section 1 - Unit 6 : [Java] 객체지향 프로그래밍 심화 Review

Review 에서는 학습한 내용을 다시금 기록합니다.
Unit Review는 학습한 내용 중 기존에 알고 있었지만 정확하게 이해하지 못하던 정보와 새롭게 알게된 정보를 기록합니다. 추가적인 설명을 요하는 부분은 댓글로 남겨주세요.
Section Review는 전반적인 Section을 되돌아보고 학습했던 시간과 과정, 내용을 총괄하여 기록합니다.

<<객체지향 프로그래밍 심화>>

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상속

* 상속

• 상속이란 기존의 클래스를 재활용하여 새로운 클래스를 작성하는 것이다.
• 하위 클래스가 상위 클래스를 상속받으면, 상위 클래스의 필드, 메서드, 이너 클래스 등의 멤버를 사용할 수 있다.
• 추상화를 통해 여러 클래스의 공통점을 담은 하나의 상위 클래스를 만들어 이를 상속받으면 불필요한 코드의 중복을 방지할 수 있다.
• 자바에서는 단일 상속만을 허용한다.

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* 포함 관계

• 포함은 클래스의 멤버로 다른 클래스 타입의 참조변수를 선언하는 것을 의미한다.
• 예를 들어, Category 클래스는 필드 변수로 List<Menu> 를 포함할 것다.
• 일반적으로 상속보다는 포함 관계를 많이 사용한다.
• 두 클래스 간의 관계를 통해 상속할 것인지, 포함할 것인지를 구분할 수 있다.
  • A는 B이다(IS~A)로 관계를 정의할 수 있으면 상속한다 : 프로그래머는 사람이다, 가수는 사람이다.
  • A는 B를 포함한다(HAS~A)로 관계를 정의할 수 있으면 상속한다 : 카테고리는 메뉴를 포함한다.

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* 메서드 오버라이딩

• 메서드 오버라이딩은 상위 클래스로부터 상속받은 메서드와 동일한 이름의 메서드를 재정의하는 것을 의미한다.
• 메서드 오버라이딩은 상위 클래스에 정의된 메서드를 하위 클래스에 맞게 변경하고자 할 때 사용한다.
• 메서드를 오버라이딩 하기 위해서는 아래의 세 가지 규칙을 지켜야한다.
  • 메서드의 선언부(메서드 이름, 매개변수, 반환타입)가 오버라이딩 하려는 상위 클래스의 메서드와 완전히 일치해야한다.
  • 접근 제어자의 범위가 상위 클래스의 메서드보다 같거나 넓어야 한다.
  • 상위 클래스의 메서드보다 더 적은 예외를 선언해야 한다.

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* super 키워드와 super()

• super와 super()는 this 와 this()를 연상하게 쉽게 이해할 수 있다.
• this는 객체 자신을, this()는 객체 자신의 생성자를 호출한다.
• 마찬가지로 super는 자신의 상위 클래스를, super()는 상위클래스의 생성자를 호출한다.
• super는 상위 클래스와 하위 클래스에서 이름이 같은 변수를 사용하는 등의 상황에서 이들을 구분하기 위해 사용한다. 이 역시 this 키워드를 사용했던 이유를 연상하 이해가 쉽다.
• super()는 생성자의 첫 줄에 작성되어야 하며, 상위 클래스에 기본 생성자가 있어야 사용할 수 있다.

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* 클래스의 정점, Object 클래스

• Object 클래스는 자바의 모든 클래스의 최상위에 위치한다. 따라서 모든 클래스는 Object 클래스를 상속받는다.
• 모든 클래스가 Object를 상속받기 때문에, 명시적으로 extends Object를 작성하지 않아도 자동으로 상속이 이뤄진다.
• Object 클래스의 대표적인 메서드들은 다음과 같다.

메서드명	반환 타입	내용
toString()	String	객체 정보를 문자열로 출력한다.
equals(Object obj)	boolean	등가 비교 연산(==)과
hashCode()	int	객체의 위치정보와 관련하여 Hashtable 또는 HashMap에서 동일 객체여부를 판단한다. 객체의 동등 여부를 판단하기 위해서는 equals()뿐만이 아니라 hashCode()도 정의해야한다.
wait()	void	현재 쓰레드를 일시정지한다.
notify()	void	일시정지 중인 쓰레드를 재동작한다.

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캡슐화

* 캡슐화

• 캡슐화란 특정 객체 안에 관련된 속성과 기능을 하나의 캡슐로 만들어 데이터를 외부로부터 보호하는 것을 의미한다.
• 캡슐화는 하는 이유는 크게 두 가지가 있다.
  • 외부에서 해당 데이터에 접근하는 것을 막음으로써, 데이터를 보호한다.
  • 내부적으로만 사용되는 데이터가 외부에 노출되는 것을 방지한다.
• 즉, 캡슐화의 핵심은 정보를 은닉하고 각 객체를 독립적으로 유지하는 것이다.
• 이는 코드를 효과적으로 유지보수 하기 위해서도 필요하다.

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* 패키지

• 패키지는 연관되어 있는 클래스와 인터페이스의 묶음을 의미한다.
• 패키지를 이용하면 클래스의 충돌을 방지할 수 있다. 그러나 애초에 이름이 같은 클래스는 가급적 사용하지 말자.

- import 문

• import문은 다른 패키지 내의 클래스를 사용하기 위해 사용한다.

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* 접근 제어자

- 제어자 (Modifier)

• 제어자는 클래스, 필드, 메서드, 생성자 등에 부가적인 의미를 부여하는 키워드이다.
• 제어자는 크게 접근 제어자와 기타 제어자로 구분할 수 있다.
  • 접근 제어자 : public, protected, private, (default)
  • 기타 제어자 : static, final, abstract, native, synchronized 등

- 접근 제어자

• 접근 제어자는 캡슐화를 구현하기 위한 핵심적인 방법으로 사용된다.
• 접근 제어자를 사용하면 클래스 외부로의 불필요한 데이터 노출을 방지할 수 있고, 외부로부터 데이터가 임의로 변경되지 않도록 막을 수 있다.
• 접근 제어자는 앞서 언급한 4가지가 있으며, default는 아무런 접근 제어자를 붙이지 않은 기본 설정을 의미한다.
  • private : 동일한 클래스 내에서만 접근 가능하다.
  • protected : 동일한 패키지 내의 다른 클래스, 또는 패키지는 다르지만 해당 메서드가 사용된 클래스를 상속한 클래스에서 접근 가능하다.
  • public : 누구나 접그할 수 있다.
  • default : 동일한 패키지 내에서만 접근할 수 있다.

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다형성

* 다형성

• 다형성은 하나의 객체가 여러 형태를 가질 수 있는 성질을 의미한다.
• 자바에서의 다형성은 한 타입의 참조변수를 통해 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 만든 것을 의미한다.
• 즉, 상위 클래스 타입의 참조변수를 통해서 하위 클래스의 객체를 참조할 수 있도록 허용한 것이다.
• 예를 들어, Person 타입은 Programmer, Musician, Swimmer 모든 객체를 참조할 수 있다. 그 직업 무엇이든 간에 사람이라는 사실은 변하지 않는다.
• 따라서 Person JK = new Programmer(); 도, Person JK = new Swimmer(); 도 가능하다.
• 이렇게 만든 참조변수는 당연히 상위 클래스의 멤버만 사용할 수 있다.
• 그렇기 때문에 Programmer JK = new Person(); 은 성립하지 않는다. Programmer 가 사용할 수 있는 멤버의 갯수가 더 많기 때문이다. 기왕 프로그래머가 됐는데, 프로그래머가 할 수 있는 일은 못하면 억울하잖아.

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* 참조변수의 타입 변환

• 참조변수의 타입 변환은 사용할 수 있는 멤버의 개수를 조절하는 것을 의미한다. 앞서 살펴봤던 이야기와 일맥상통한다.
• 참조변수의 타입 변환을 위해서는 세 가지 조건을 충족해야 한다
  • 서로 상속관계에 있는 상위 클래스 - 하위 클래스 사이에만 타입 변환이 가능하다.
  • 하위 클래스 타입에서 상위 클래스 타입으로의 타입 변환(업캐스팅)은 형변환 연산자(괄호)를 생략할 수 있다.
  • 상위 클래스에서 하위 클래스 타입으로 변환(다운캐스팅)은 형변환 연산자(괄호)를 반드시 명시해야합니다.
    • 다운캐스팅은 업캐스팅 되어 있는 참조변수에 한해서만 가능하다.
• 그러나 실질적으로 해당 기능을 자주 사용하지는 않는다. 만들어놓고 바꿀거면 애초에 바뀐 후의 객체로 만들면 된다.
• 객체의 타입을 상황에 따라 바꾼다는 것은 애초에 해당 객체를 역할에 맞지 않게 설계하거나 생성했을 가능성이 높다는 뜻이다.

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* instanceof 연산자

• instanceof 연산자는 참조변수의 타입변환(캐스팅)이 가능한지 여부를 boolean 타입으로 확인할 수 있는 연산자다.
• 프로젝트의 규모가 커질수록 캐스팅 조건을 일일이 살펴보는 것이 불가능에 가까워지기 때문에 instanceof연산자를 쓴다.
• '참조변수 instanceof 타입' 의 형태로 사용할 수 있다.
• 예를 들어, 'swimmer instanceof Person = true' , 'simmer instanceof Programmer = false' 의 형태로 사용 가능하다.

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추상화

* 추상화

• 추상화의 핵심은 객체들의 공통점을 뽑아내는 것이다.
• 여러 클래스들이 산재할 때, 이들의 공통점을 모아 하나의 상위 개념을 만들어낸다면, 다형성을 보장하고 불필요한 코드의 중복을 줄일 수 있다.
• 상속의 경우, 상위 타입의 변화는 연쇄적으로 하위 타입에 전파되기 때문에 상위 타입을 수정하는 매우 어려워진다. 그러나 추상화를 통한 인터페이스의 사용은, 변화에 더욱 용이하다. 

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* abstract 제어자

• abstract 제어자의 핵심은 '미완성' 에 있다.
• 즉, 추상 메서드와 추상 클래스는 각각 구체화가 되지 않은 미완성된 메서드와 클래스이다.
• 따라서 추상 메서드를 실행하거나, 추상 클래스로부터 객체 인스턴스를 생성하는 것은 불가능하다.

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* 추상 클래스

• 추상 클래스를 사용하면 상속 관계에 있어 하위 클래스를 유연하게 구할 수 있다.
• 추상 클래스를 상위 타입으로 두고 하위 클래스를 상속하면, 하위 클래스는 상위 클래스의 추상 메서드를 오버라이딩 해 구현만 하면 된다.
• 이 때, 애초에 오버라이딩 한 메서드가 추상 메서드이니, 메서드 바디는 하위 클래스의 마음대로 상황에 맞게 작성할 수 있다. 
• 추상 클래스는 추상화의 구현에도 핵심적인 역할을 수행한다.
• 상속계층도를 따져보면, 당연히 상위 계층의 추상화 정도가 높고, 하위 계층으로 내려갈수록 구체화된다.
• 추상 클래스를 통해 추상적인 메서드와 클래스를 제공하면, 구체화 된 많은 하위 클래스들의 공통점만을 뽑아 표현할 수 있다.

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* final 키워드

• final 키워드는 필드, 지역 변수, 클래스 앞에 위치할 수 있으며 위치에 따라 의미가 달라진다
  • 클래스 앞 final : 변경, 확장, 상속이 불가능한 클래스
  • 메서드 앞 final : 오버라이딩이 불가능한 메서드
  • 변수 앞 final : 값의 변경이 불가능한 상수값 변수

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* 인터페이스

• 추상 클래스는 추상 메서드를 하나 이상 포함한다는 점 이외에는 일반 클래스와 차이가 없다.
• 인터페이스는 추상 메서드와 상수만을 멤버로 가질 수 있다.
• 즉, 추상화의 정도가 추상 클래스보다 더 높다.

- 인터페이스의 기본 구조

• 내부의 모든 필드가 public static final로 정의된다.
• 모든 메서드가 public abstract로 정의된다.

- 인터페이스의 구현

• 특정 인터페이스를 구현하고자 하는 클래스는 해당 인터페이스에 정의된 모든 추상 메서드들을 구현해야 한다.

- 인터페이스의 장점

• 인터페이스는 기본적으로 역할과 구현을 구분한다.
• 만일 콘크리트 클래스를 직접 사용하게 된다면 요구사항의 변경에 따라 코드에도 변화가 일어난다.
• 이는 큰 단위의 프로젝트에서는 지나치게 많은 코드의 수정을 요구하며, 또한 핵심 기능에는 변화가 없음에도 해당 기능의 코드를 수정해야하는 본질과 관계 없는 변화를 야기한다. 아래 예시를 통해 살펴보자.
  • 예를 들어, 알림을 보내는 기능을 구현할 때, 이메일로만 보내던 알림을 문자로, 카카오톡으로 보낸다고 해보자.
  • 각 기능에 따라 EmailNotifier, SNSNotifier, KakaoNotifier 객체를 만들고 사용한다면 핵심 기능인 notify()의 기능에는 변화가 없이 각 객체들을 요구 사항에 따라 추가해주어야 한다.
  • 그러나 Notifier 인터페이스를 이용한다면 이런 변화를 없앨 수 있다. 상황에 맞는 Notifier 객체를 사용하면 되기 때문이다.