03. 자바와 객체 지향

객체지향은 인간지향이다

• 기존의 구조적 프로그래밍에서 함수 : Divide and Conquer (D&C)

• 객체지향 : 모든것은 사물이다 = 객체, object

  세상에 존재하는 모든것은 사물, 즉 객체이다(object)
  각각의 사물은 고유하다
  사물은 속성을 갖는다
  사물은 행위를 한다.

• 사물을 분류 (class)

  직립 보행을 하며 말을 하는 존재를 사람이라고 분류한다
  연미복, 짧은다리, 날지 못하는 새를 펭귄이라고 분류한다
  밤하늘에 반짝이는 사물들을 별이라고 분류한다

• 김종민(object), 한효주(object), 김연아(object) 라고 하는 존재는 사람이라는 분류에 속한다. 그리고 사람이라는 분류 안의 객체(object) 들은 나이, 몸무게, 키 등의 속성(property)과 먹다, 자다, 울다, 방귀뀌다, 싸다 등의 행위(method)를 가지고 있다.

classDiagram
class 김종민{
    +int 나이
    +int 몸무게
    +int 키
    +먹다()
    +자다()
    +울다()
    +방귀뀌다()
    +싸다()
}

객체지향의 4대 특성 - 캡상추다

클래스 vs 객체 = 붕어빵틀 vs. 붕어빵??

    붕어빵틀 붕어빵 = new 붕어빵틀(); // ??

• 클래스와 객체를 구분하는 가장 간단한 방법은 나이를 물어 보는 것이다.
  (ex. 사람의 나이는 몇살인가?)

• 클래스는 분류에 대한 개념이지 실체가 아니다.

    클래스 : 객체 = 펭귄 : 뽀로로 = 사람 : 김연아

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추상화: 모델링

• 추상의 사전적 의미 : 여러가지 사물이나 개념에서 공통되는 특성이나 속성 따위를 추출하여 파악하는 작용
• 전산분야에서 추상화 : abstraction
• 입체파 화가 피카소의 추상화 : abstraction painting
• 추상화는 사실적인 모습이 아니라 각 부분의 특징을 가장 잘 표현할 수 있도록 그림을 그림.

객체지향의 추상화는 곧 모델링이다

• 객체, object: 세상에 존재하는 유일무이한 사물

• 클래스, class : 분류, 집합, 같은 속성과 기능을 가진 객체를 총칭하는 (집합의)개념

• 클래스를 이용해 object를 만들었다는 것을 강조할때 인스턴스라는 표현 사용

    객체, object = 클래스의 인스턴스

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• 애플리케이션 경계 (context) : 내가 창조하려는 세상은 어떤 세상인가?, 내가 만들고자 하는 애플리케이션은 어디에서 사용될 것인가? (병원에서의 사람, 은행에서의 사람)

    추상화 : 구체적인 것을 분해해서 관심 영역(애플리케이션 경계,Application Boundary)
    에 대한 특성만을 가지고 재조합하는것 = 모델링

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• 자바에서 객체 지향의 추상화 = 모델링 = 자바의 class 키워드
• 클래스와 객체 관계 표현 : 클래스 객체참조변수 = new 클래스();
  = 새로운 객체를 하나 생성해 그 객체의 주소값(포인터)을 객체 참조 변수에 할당

추상화와 T메모리

• 쥐 객체의 특성

• 클래스 설계 : 쥐 객체들을 관찰해 쥐 클래스 설계. 모델링에서 제일 중요한 것은 추상화다. 추상화를 통해 어플리케이션에서 관심있는 특성들만 뽑아옴(추상화의 결과는 설계자마다 다름. 주관적)
• 모델 : 추상화의 결과물. 자바 언어에서 클래스로 표현됨. (국제 표준 표기법 UML 다이어그램)
• 쥐 클래스의 논리적/ 물리적 설계

classDiagram
class 쥐{
    성명
    나이
    꼬리수
    울울다()
}

classDiagram
class Mouse{
    +name : String
    +age : Int
    +countOfTail : int
    +sing() void
}

• T메모리 그리기

package abstraction01;

public class MouseDriver {
	public static void main(String[] args) {
		Mouse mickey = new Mouse();

		mickey.name = "미키";
		mickey.age = 85;
		mickey.countOfTail = 1;

		mickey.sing();

		mickey = null;

		Mouse jerry = new Mouse();

		jerry.name = "제리";
		jerry.age = 73;
		jerry.countOfTail = 1;

		jerry.sing();
	}
}

• main()메서드를 실행하기 직전(4번째줄 직전)의 T메모리
  
  • Mouse에서 name, age, countOfTail 에는 변수저장공간이 안보인다. 이 세개의 속성은 Mouse 클래스에 속한 속성이 아닌 Mouse 객체에 속한 속성이기 때문에 객체가 생성되어야만 속성의 값을 저장하기 위한 메모리 공간이 스태틱 영역이 아닌 힙 영역에 할당된다.
  • 클래스 멤버 메서드 MouseDriver의 static main() : 밑줄
  • 객체의 멤버 메서드 Mouse 클래스의 sing() : 밑줄 없이 UML 표기법에서 표현하기로 약속
• 5번째 줄의 Mouse mickey 실행한 후 T메모리
  
• 5번째 줄의 new Mouse를 실행한 후 T메모리
  
• 5번째 줄을 실행한 후 T메모리(주소값으로 표현)
  
• 5번째 줄을 실행한 후 T메모리(화살표로 표현)
  
• 9번째 줄을 실행한 후 T메모리
  
• 13번째 줄 실행 및 가비지 컬렉션 이후 T메모리
  

클래스 멤버 vs 객체 멤버 = static 멤버 vs 인스턴스 멤버

• 모든 객체들이 공통된 값을 갖는 속성을 클래스 레벨로 옮김.

public static int countOfTail = 1;

• 객체_참조_변수.countOfTail : micket.countOfTail
• 클래스명.countOfTail 로 접근 가능 : Mouse.countOfTail
• static 키워드가 붙은 속성 : 클래스 멤버 속성
• static 이 안붙은 멤버 속성 : 객체 멤버 속성
• 클래스 설계 : 추상화를 통한 모델링으로 다음 4가지 요소 설계

• 클래스 멤버 = static 멤버 = 정적 멤버 객체 멤버 = 인스턴스 멤버 = 오브젝트 멤버 필드 = 속성 = 프로퍼티(property)
• 정적 속성인 경우(static) T메모리의 스태틱 영역에 클래스가 배치될때 클래스 내부에 메모리 공간이 확보됨.
• 객체 속성은 속성명만 있지 실제 메모리 공간은 확보되지 않음. 객체 속성은 힙 영역에 객체가 생성되면 그때 각 객체 멤버 속성을 위한 메모리 공간이 할당된다.
• 정적 메서드는 언제 사용하는 것이 좋은가? : 클래스의 인스턴스를 만들지 않고 사용하게 되는 유틸리티성 메서드를 주로 정적 메서드로 구성. (Ex. Math 클래스)
• 지역변수 : 스택영역에 생기는 변수(함수,메서드)
  • 개발자가 별도로 초기화 하지 않으면 쓰레기값을 가짐.
  • 지역변수는 한 지역에서만 쓰는 변수라서 그 지역에서 초기화하는것이 논리적으로 맞다
• 클래스 속성과 객체 속성
  • 별도 초기화 하지 않아도 정수형은 0, 부동소수형은 0.0, 논리형은 false, 객체는 null 초기화
  • 멤버 변수는 공유 변수의 성격을 가지고 있음. 누가 초기화 해야 한다고 규정하기 어렵다.
• 세가지 변수 유형

상속: 재사용 + 확장

• 객체지향에서의 상속 : 상위 클래스 특성을 하위 클래스에서 상속(특성 상속)하고 거기에 더해 필요한 특성을 추가, 즉 확장해서 사용. 확장, 세분화, 슈퍼클래스-서브클래스(상위클래스-하위클래스)
• 상위 클래스 쪽으로 갈수록 추상화, 일반화 됐다고 말하며, 하위 클래스 쪽으로 갈수록 구체화, 특수화 됐다고 말한다.
• 자바에서 inheritance(상속)이라는 키워드는 존재하지 않는다. extends(확장) 이라는 키워드 존재.

상속의 강력함

• 하위 클래스는 상위클래스다
• 하위 분류는 상위분류다

package inheritance01;

public class Driver02 {
	public static void main(String[] args) {
		동물 animal = new 동물();
		동물 mammalia = new 포유류();
		동물 bird = new 조류();
		동물 whale = new 고래();
		동물 bat = new 박쥐();
		동물 sparrow = new 참새();
		동물 penguin = new 펭귄();

		animal.showMe();
		mammalia.showMe();
		bird.showMe();
		whale.showMe();
		bat.showMe();
		sparrow.showMe();
		penguin.showMe();
	}
}

package inheritance01;

public class Driver03 {
	public static void main(String[] args) {
		동물[] animals = new 동물[7];

		animals[0] = new 동물();
		animals[1] = new 포유류();
		animals[2] = new 조류();
		animals[3] = new 고래();
		animals[4] = new 박쥐();
		animals[5] = new 참새();
		animals[6] = new 펭귄();

		for (int index = 0; index < animals.length; index++) {
			animals[index].showMe();
		}
	}
}

상속은 is a 관계를 만족해야 한다?

• 상속은 is a 보다 a kind of 라고 표현하는것이 더 명확
• 객체지향의 상속은 상위클래스의 특성을 재사용하는 것이다.
• 객체지향의 상속은 상위클래스의 특성을 확장하는 것이다.
• 객제지향의 상속은 is a kind of 관계를 만족해야 한다.

다중 상속과 자바

• 다중 상속의 다이아몬드 문제
  
  사람과 물고기를 상속하는 인어에게 수영해! 라고 하면? 사람도 수영할 수 있고, 물고기도 수영할 수 있음.
• 따라서 자바는 다중상속을 포기하고 인터페이스 도입

상속과 인터페이스

• 상속관계 : 하위클래스 is a kind of 상위클래스

• 해석 : 하위클래스는 상위 클래스의 한 분류다

• 예제 : 고래는 동물의 한 분류다

• 인터페이스 : 구현클래스 is able to 인터페이스

• 해석 : 구현 클래스는 인터페이스 할 수 있다

• 예제 : 고래는 헤엄칠 수 있다

  • Serializable 인터페이스: 직렬화 할 수 있는
  • Cloneable 인터페이스: 복제할 수 있는
  • Comparable 인터페이스: 비교할 수 있는
  • Runnable 인터페이스: 실행할 수 있는

• 상위 클래스는 하위 클래스에게 특성(속성과 메서드)를 상속해주고, 인터페이스는 클래스가 ’무엇을 할 수 있다’기능을 구현하도록 강제하게 된다.

• 상위클래스는 하위 클래스에게 물려줄 특성이 많을수록 좋을까? yes

  • LSP(리스코프 치환원칙)

• 인터페이스 구현을 강제할 메서드가 많을수록 좋을까? NO

  • ISP(인터페이스 분할 원칙)

상속과 UML 표기법

상속과 T메모리

Penguin pororo = new Penguin();

Animal pingu = new Penguin();

강제 타입 변환 (typecasting) 참고
Parent parent = new Child(); // 자동 타입 변환
Child child = (Child) parent; // 강제 타입 변환

다형성 : 사용편의성

• 오버라이딩 : 같은 메서드 이름, 같은 인자 목록으로 상위 클래스의 메서드를 재정의
• 오버로딩 : 같은 메서드 이름, 다른 인자목록으로 다수의 메서드를 중복정의

다형성과 T메모리

• 펭귄 클래스가 상위 클래스인 Animal 클래스의 showName() 메서드를 오버라이딩(재정의)했다는 것과 showName(yourName:String)메서드를 오버로딩(중복정의) 했다.

Penguin pororo = new Penguin();

Animal pingu = new Penguin();

• pingu 객체 참조 변수는 타입이 Animal
• 그림에서 보면 Animal 객체의 showName() 은 Penguin 객체의 showName()에 의해 가려져 있다.
• 따라서, pingu.showName() 메서드를 실행하면 Penguin 객체에 의해 재정의된 showName() 메서드가 실행된다.
  => 상위클래스 타입의 객체 참조 변수를 사용하더라도 하위 클래스에서 오버라이딩(재정의)한 메서드가 호출된다.

다형성이 지원되지 않는 언어

• 다형성이 지원되지 않는다면? => 만약 두 정수를 더해서 반환해야 하는 함수 add(int, int) 가 있는데, int 와 float 을 더해서 반환해야 하는 함수가 필요해졌다면, add 함수명을 이미 사용했기 때문에 이름과 인자목록이 다른 함수를 만들어야 한다.

캡슐화 : 정보은닉

객체 멤버의 접근 제어자

• 상속을 받지 않았다면 객체 멤버는 객체를 생성한 후 객체 참조 변수를 이용해 접근해야 한다.
• 정적 멤버는 클래스명.정적멤버 형식으로 접근하는것을 권장한다.

참조 변수의 복사

• 기본 자료형 변수는 저장하고 있는 값을 그 값 자체로 해석
• 객체 참조 변수는 저장하고 있는 값을 주소로 해석(포인터)
• 기본 자료형 변수를 복사할 때, 참조 자료형 변수를 복사할 때 일어나는 일은 같다. 즉, 가지고 있는 값을 그대로 복사해서 넘긴다.