객체지향 프로그래밍1

객체지향 프로그래밍1

객체향이론의 기본 개념 : ‘실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물간의 상호작용이다.’

객체지향이론의 3가지 중심 개념

1.상속

2.캡슐화

3.추상화

객체지향언어의 주요특징

1. 코드의 재사용성이 높다. 새운 코드를 작성할 때 기존의 코드를 이용하여 쉽게 작성할 수 있다.
2. 코드의 관리가 용이하다. 코간의 관계를 이용해서 적은 노력으로 쉽게 코드를 변경할 수 있다.
3. 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다. 제어와 메서드를 이용해서 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 하며, 코드의 중복을 제거하여 코드의 불일치로 인한 오동작을 방지한다.

클래스와 객체

클리스란 ‘객체를 정의해놓은 것' 또는 ‘객체의 설계도 또는 틀'이라고 정의할 수 있다.

클래스의 정의 : 클래스란 객체를 정의해 놓은 것이다.

클래스의 용도 : 클래스는 객체를 생성하는데 사용된다.

객체의 정의 : 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념

객체의 용도 : 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름.

ex) 클래스 : tv설계도 / 객체 : tv

객체와 인스턴스

클래스로부터 객체를 만드는 과정을 ‘클래스의 인스턴스화(instantiate)’라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스라고 한다.

객체의 구성요소 - 속성과 기능

객체 = 속성 + 기능 (즉, 객체는 속성과 기능의 집합)

속성과 기능을 그 객체의 멤버라고 한다.

속성(property) : 멤버변수(member variable), 특성(attribute), 필드(field), 상태(state)

기능(function) : 메서드(method), 함수(function), 행위(behavior)

인스턴스의 생성과 사용

클래스는 tv설계도라고 했다. tv를 보기 위해서는 설계도만 있어서는 안되니 tv인스턴스를 생성해주어야한다.

인스턴스와 참조변수의 관계는 마치 우리가 일상생활에서 사용하는 tv와 tv리모컨을 예로 들 수 있다.

tv리모콘(참조변수)을 사용하여 tv(인스턴스)를 다루기 때문이다.

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

*

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

선언위치에 따른 변수의 종류

변수의 세종류

-클래스변수 : 멤버변수 중 static이 붙은 변수

-인스턴스변수 : 멤버변수 중 static이 붙지 않은 변수

-지역변수 : 멤버변수를 제외한 나머지 변수들

변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 ‘변수의 선언된 위치'이다.

변수의 종류선언위치생성시기

클래스변수	클래스영역	클래스가 메모리에 올라갈 때
인스턴스변수	클래스영역	인스턴스가 생성되었을 때
지역변수	클래스 영역 이외의 영역
(메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부)	변수 선운문이 수행되었을 때

class Variables{//클래스영역
			int iv;//인스턴스변수
			static int cv;//클래스변수(static변수, 공유변수)

	void method(){//메서드영역
			int lv = 0;//지역변수
	}

}

인스턴스변수

클래스 영역에 선언되며, 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다.

인스턴스는 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다.

인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스변수로 선언한다.

클래스변수

인스턴스변수 앞에 static이 붙은 변수.

클래스변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유한다.

인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있다는 특징이 있다.

클래스가 메모리에 로딩(loading)될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때 까지 유지된다.

public을 앞에 붙이면 같은 프로그램 내에서 어디서나 접근이 가능한 ‘전역변수(global variable)’의 성격을 가진다.

지역변수(local variable)

메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용이 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용하지 못한다.

인스턴스변수와 클래스변수의 차이점

예를들어 카드클래스가 있다고 생각해보자.

카드는 폭과 높이는 모두 같겠지만 안에 내용으 하트0인지 킹인지 모를일이다.

이때 모든 인스턴스가 공통적으로 같은 값을 유지해야하는 폭과 너비는 클래스변수이고,

각각의 무늬를 유지해야하므로 무늬와 숫자는 인스턴스변수가 된다.

‘인스턴스 변수는 인스턴스가 생성될 때 마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다.

메서드

특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것. 기본적으로 수학의 ‘함수'와 비슷하다.

메서드 사용 이유

• 높은 재사용성(reusability) 한번 만들어 놓은 메서드는 몇 번이고 호출할 수 있으며, 다른 프로그램에서도 사용이 가능하다.
• 중복된 코드 제거 반복되는 문장들 대신 메서드를 호출하는 한 문장으로 대체할 수 있다. 그러면, 전체 소스 코드의 길이도 짧아지고, 변경사항이 발생했을 때 수정해야할 코드의 양이 줄어들어 오류가 발생할 가능성도 함께 줄어든다.
• 프로그램의 구조화 큰 규모의 프로그램에서는 문장들을 작업단위로 나눠서 여러 개의 메서드에 담아 프로그램의 구조를 단순화시키는 것이 필수적이다. 처음에 프로그램을 설계할 때 내용이 없는 메서드를 작업단위로 만들어 놓고, 하나씩 완성해가는 것도 프로그램을 구조화하는 좋은 방법이다.

메서드 선언과 구현

메서드 선언부 = ‘메서드명' + ‘매개변수 선언' + 반환타입 메서드가 작업을 수행하기 위해 어떤 값들을 필요로 하고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반환하는지에 대한 정보를 제공한다. 후에 변경사항이 발생하지 않도록 신중히 작성해야한다.

매개변수 선언(parameter declaration)

메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들(입력)을 제공받기 위한 것. 변수 간의 구분은 ‘,’를 사용하며 두 변수의 타입이 같아도 변수의 타입을 생략할 수 없다.

메서드의 이름

변수의 명명규칙대로 작성하면 된다.

반환타입(return type)

메서드의 작업수행 결과(출력)인 ‘반환값(return value)’의 타입을 적는다. 없는 경우 void를 적는다.

메서드의 구현부(method body, 메서드 몸통)

메서드의 선언부 다음에 오는 괄호{}를 ‘메서드의 구현부'라고 하는데 호출되었을 때 수행될 문장들을 넣는다.

return문

메서드의 반환타입이 void가 아닌 경우, 반드시 포함되어야 한다. 이 값의 타입은 반환타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.

인자(argument)와 매개변수(parameter)

메서드를 호출할 떄 괄호()안에 지정해준 값들을 ‘인자(argument)’ 또는 ‘인수'라고 하는데, 인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.

메서드의 실행흐름

같은 클래스 내의 메서드끼리는 참조변수를 사용하지 않고도 서로 호출이 가능하지만 static메서드는 같은 클래스 내의 인스턴스 메서드를 호출할 수 없다.

return문

반환값의 유무에 관계없이 모든 메서드에는 적어도 하나의 return문이 있어야 한다. 단,반환타입이 void인 경우 컴파일러가 메서드의 마지막에 ‘return;’을 자동적으로 추가해주었기 때문에 생략이 가능하다.

JVM의 메모리 구조

응용프로그램이 실행되면, JVM은 시스템으로부터 프로그램을 수행하는데 필요한 메모리를 할당받고 JVM은 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.

메서드 영역(method area) : 클래스변수 , 클래스에대한 정보

-프로그램 실행 중 어떤 클래스가 사용되면, JVM은 해당 클래스의 클래스파일(*.class)을 읽어서 분석하여 클래스에 대한 정보(클래스 데이터)를 이곳에 저장한다. 이 때, 그 클래스의 클래스변수도 이 영역에 함께 생성된다.

힙(heap) : 인스턴스 변수

-인스턴스가 생성되는 공간. 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스는 모두 이곳에 생성된다. 즉, 인스턴스변수(instance variable)들이 생성되는 공간이다.

호출스택(call stack 또는 execution stack) : 지역변수

-메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 호출된 메서드를 위한 메모리가 이곳에 할당되며, 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 그리고 메서드가 작업을 마치면 메모리공간은 반환되어 비워진다.

호출스택의 제일 상위에 위치하는 메서드가 현재 실행 중인 메서드이며, 나머지는 대기상태에 있게 된다.

-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 위읭 메서드를 호출한 메서드이다.

*객체를 생성하지 않고도 메서드를 호출할 수 있으려면, 메서드 앞에 ‘static’을 붙여야 한다.

기본형 매개변수와 참조형 매개변수

메서드를 호출할 때 매개변수로 지정한 값을 메서드의 매개변수에 복사해서 넘겨준다.

이 때, 매개변수의 타입에 따라 값을 보내주거나 주소를 보내준다. 참조형 매개변수의 경우에는 값이 저장된 주소를 보내주기 때문에 변경도 가능해진다.

기본형 매개변수 : 변수의 값을 읽기만 할 수 있다.(read only)

참조형 매개변수 : 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다.(read & wirte)

참조형 반환타입

매개변수뿐만 아니라 반환타입도 참조형이 될 수 있다.

반환타입이 ‘참조형’이라는 것은 메서드가 ‘객체의 주소’를 반환한다는 것을 의미한다.

재귀호출(recursive call)

메서드의 내부에서 메서드 자신을 다시 호출하는 것을 ‘재귀호출(recursive call)’이라고 하고, 재귀호출을 하는 메서드를 ‘재귀 메서드’라 한다.

재귀호출을 사용하는 이유는 논리적 간결함 때문이다.

대표적인 예 ) 팩토리얼

f(n) = n * f(n-1), 단 f(1) = 1

클래스 메서드(static 메서드)와 인스턴스 메서드

클래스는 ‘데이터(변수)와 데이터에 관련된 메서드의 집합’

인스턴스 메서드는 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다.

반면에 인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는)메서드를 클래스 메서드(static 메서드)로 정의한다.

클래스 메서드

-메서드 앞에 static이 있는 메서드

-객체를 생성하지 않고도 ‘클래스이름.메서드이름(매개변수)’와 같은 식으로 호출 가능

인스턴스 메서드

-메서드 앞에 static이 없는 메서드

-반드시 객체 생성후 호출해야함.

1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.
2. 모든 인스턴스에서 같은 값이 유지되어야 하는 변수는 static을 붙여서 클래스변수로 정의해야 한다.
3. 클래스 변수(static 변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다. 클래스변수는 클래스가 메모리에 올라갈 때 자동적으로 생성되기 때문이다.
4. 클래스 메서드(static 메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다. 인스턴스변수는 객체가 생성된 후에나 사용이 가능하므로 존재하지 않을 가능성을 고려하여 클래스메서드에서 인스턴스변수의 사용을 금한다. 반대로 인스턴스변수나 인스턴스메서드에서는 static이 붙은 멤버들을 사용하는 것이 언제나 가능하다.
5. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다. 메서드의 작업내용 중에서 인스턴스변수를 필요로 한다면, static을 붙일 수 없다. 그러나 반대의 경우 메서드 호출시간이 짧아지므로 성능이 향상되니 static을 붙이자.

클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

같은 클래스에 속한 멤버들 간에는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고도 서로 참조 또는 호출이 가능하다. 단 클래스멤버가 인스턴스멤버를 참조 또는 호출하고자 하는 경우에는 인스턴스를 생성해야 한다.

→ 인스턴스 멤버가 존재하는 시점에 클래스 멤버는 항상 존재하지만, 인스턴스 멤버가 존재하지 않을 수도 있기 때문

오버로딩(overloading)

오버로딩이란?

사전적 의미는 ‘과적하다’ 라는 뜻이지만 하나의 메서드 이름에 여러 기능을 구현하기 위한 것이다.

한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것을 ‘메서드 오버로딩(method overloading)’또는 간단히 ‘오버로딩(overloading)’이라 한다.

오버로딩의 조건

1. 메서드 이름이 같아야 한다.
2. 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.
3. 반환 타입은 오버로딩의 구현에 아무런 영향이 없다.

오버로딩의 예

가장 대표적인 것은 println메서드이다.

실제로 println메서드를 호출할 때 매개변수로 지정하는 값의 타입에 따라서 호출되는 println메서드가 달라진다. PrintStream클래스에는 어떤 종류의 매개변수를 지정해도 출력할 수 있도록 10개의 오버로딩된 println메서드를 정의해놓고 있다.

오버로딩의 장점

메서드를 사용하는 쪽에서는 이름을 일일이 구분해서 기억해야 하는 부담이 줄어든다.(메서드의 이름 절약)

가변인자(varargs)와 오버로딩

기존에는 메서드의 매개변수 개수가 고정적이었으나 JDK1.5부터 동적으로 지정해 줄 수 있게 되었으며, 이를 ‘가변인자(variable arguments)’라고 한다.

가변인자는 ‘타입…변수명’과 같은 형식으로 선언하며, PrintStream클래스의 printf()가 대표적인 예이다.

public PrintStream printf(String format, Object ... args){...}

위와 같이 가변인자 외에도 매개변수가 더 있다면, 가변인자를 제일 마지막에 선언해야 한다.

가변인자는 내부적으로 배열을 이용한다. 그래서 가변인자가 선언된 메서드를 호출할 때마다 배열이 새로 생성된다. 그러나 매개변수의 타입을 배열로 하면, 반드시 인자를 지정해 줘야하기 때문에, null이나 길이가 0인 배열을 인자로 지정해야 하는 불편함이 있다.

생성자(Constructor)

생성자란?

생성자는 인스턴스가 생성될 때 호출되는 ‘인스턴스 초기화 메서드’이다.

*인스턴스 초기화란, 인스턴스변수들을 초기화하는 것을 뜻한다.

생성자의 조건 두가지

1. 생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다.
2. 생성자는 리턴 값이 없다.(void가 붙지 않는다. 이유는 반환값이 항상 없으니까)
3. 모든 클래스는 반드시 생성자를 가진다.

*생성자도 오버로딩이 가능하다.

연산자 new가 인스턴스를 생성하는 것이지 생성자가 인스턴스를 생성하는 것이 아니다.

연산자 new는 메모리 공간을 만들어주고 생성자가 인스턴스를 초기화 해주는 것이다.

예시)

Card c = new Card();
1. 연산자 new에 의해서 메모리(heap)에 Card클래스의 인스턴스가 생성된다.
2. 생성자 Card()가 호출되어 수행된다.
3. 연산자 new의 결과로, 생성된 Card인스턴스의 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장된다.

기본 생성자(default constructor) → 매개변수가 없는 생성자

컴파일 할 때, 소스파일(*.java)의 클래스에 생성자가 하나도 정의되지 않은 경우 컴파일러는 자동적으로 기본 생성자(매개변수가 없는 생성자)를 추가해준다.

매개변수가 있는 생성자

Car c = new Car();
c.color = "white";
c.gearType = "auto";
c.door = 4;

//매개변수가 있는 생성자를 통하여 생성과 동시에 초기화
Car c = new Car("white","auto",4);

위의 코드를 봤을 때 매개변수가 있는 생성자를 제공하여 간결하고 직관적인 코드를 사용할 수 있다.

매개변수를 사용한 초기화는 인스턴스마다 각기 다른 값으로 초기화되어야하는 경우에 유용하다.

생성자에서 다른 생성자 호출하기 -this(), this

생성자 간에 서로 호출이 가능한 조건

1. 생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다(같은 클래스 내에서)
2. 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.

‘this’는 참조변수로 인스턴스 자신을 가리킨다. 참조변수를 통해 인스턴스의 멤버에 접근할 수 있는 것처럼, ‘this’로 인스턴스변수에 접근할 수 있는 것이다. 변수의 이름이 같을 때 구별하기 위해 사용.

하지만 ‘this’를 사용할 수 있는 것은 인스턴스멤버 뿐이다. (인스턴스를 생성한 후에나 사용 가능하기 때문에)

this : 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수, 인스턴스의 주소가 저장되어 있다. 모든 인스턴스메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.

인스턴스 메서드에서만 사용 가능(static메서드에서 사용불가)

this() , this(매개변수) : 생성자, 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 떄 사용한다.

생성자를 이용한 인스턴스의 복사

두 인스턴스가 같은 상태를 갖는다는 것은 두 인스턴스의 모든 인스턴스 변수(상태)가 동일한 값을 갖고 있다는 것을 뜻한다.

변수의 초기화

변수의 초기화

변수를 선언하고 처음으로 값을 저장하는 것을 ‘변수의 초기화’라고 한다.

멤버변수는 초기화를 하지 않아도 변수의 자료형에 맞는 기본값으로 자동초기화가 되지만,

지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야 한다.

멤버변수(클래스변수와 인스턴스변수)와 배열의 초기화는 선택적이지만, 지역변수의 초기화는 필수적이다.

멤버변수의 초기화 방법

1. 명시적 초기화(explict initialization) → =사용하여 초기화
2. 생성자(constructor) → 인스턴스변수 초기화(복잡한 초기화)
3. 초기화 블럭(initialization block) → {} -인스턴스 초기화 블럭 : 인스턴스변수를 초기화 하는데 사용. -클래스 초기화 블럭 : 클래스변수를 초기화 하는데 사용.

명시적 초기화(explicit initialization)

변수를 선언과 동시에 초기화 하는 것.(=를 사용하여 초기화 하는 방법)

초기화 블럭(initialization block)

클래스 초기화 블럭 : 클래스변수의 복잡한 초기화에 사용된다. 인스턴스 초기화 블럭 앞에 static 덧붙인다.

인스턴스 초기화 블럭 : 인스턴스변수의 복잡한 초기화에 사용된다.

*클래스 초기화 블럭은 클래스가 메모리에 처음 로딩될 떄 한번만 수행되며, 인스턴스 초기화 블럭은 생성자와 같이 인스턴스를 생성할 떄 마다 수행된다. 참고로 생성자보다 인스턴스 초기화 블럭이 먼저 수행된다.

멤버변수의 초기화 시기와 순서

클래스변수의 초기화 시점 : 클래스가 처음 로딩될 떄 단 한번 초기화 된다.(메모리에 올라갈 때)

인스턴스변수의 초기화 시점 : 인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화가 이루어진다.

클래스변수의 초기화 순서 : 기본값 → 명시적초기화 → 클래스 초기화 블럭

인스턴스변수의 초기화 순서 : 기본값 → 명시적초기화 → 인스턴스 초기화 블럭 → 생성자