Java - 상속(Inheritance)

상속 (Inheritance)

상속이란 기존의 클래스를 재 사용하여 새로운 클래스를 만드는 것이다. 따라서 코드의 중복을 제거할 수 있다.

두 클래스를 상위 / 하위로 나누어 상위 클래스의 멤버들을 하위 클래스에게 상속시켜주는 것을 의미한다.

 

 1. 생성자와 초기화 블럭은 상속되지 않는다 - 멤버들만 상속

 2. 하위 클래스의 멤버 개수는 상위 클래스보다 항상 같거나 많다.

 3. 자바에서는 단일 상속만을 허용한다. 

* 상속 클래스의 관계는 상위-하위 / 부모-자식 / 기반(base) - 파생된(derived) 클래스로 표현할 수도 있다. 

그림으로 표현하면 이런 느낌이다

상속을 할때는 extends 키워드를 사용하며, 아래와 같이 정의할 수 있다.

class 상속클래스_이름 extends 상위클래스_이름

상위 클래스의 멤버 (필드, 메서드, 이너 클래스)를 그대로 하위 클래스에 물려주면서 하위 클래스는 그렇게
상속받은 멤버 + 자기 자신만의 멤버를 추가할 수 있다. 따라서 하위 클래스만의 특징을 가질 수 있다. 

상속을 한 뒤에 하위 클래스의 인스턴스를 생성하면 상위 클래스의 멤버와 하위 클래스의 멤버가 합쳐진 하나의 인스턴스가 생성된다.

 

 

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포함관계

상속 이외에도 클래스를 재사용 하는 방법이 있는데 '포함(Composite)' 관계를 맺어주는 것이다. 

포함관계는 클래스의 멤버로 다른 클래스의 참조 변수를 선언하는 것을 의미한다. 

class Vehicle 
{
	Engine engine = new Engine();   // 엔진
    
    Door[] door = new Door[2]; 		// 문갯수 2개를 배열로 처리
    
    //...
}

위의 코드를 보면 Vehicle 클래스를 작성하는 중에 Engine과  Door클래스를 미리 따로 만들어 놓고 이 둘을 Vehicle 클래스의 멤버 변수로써 선언해 포함관계를 만들었다. 

이렇게 되면 Vehicle 안에서 필요한 필드를 Engine 클래스에서 정의한 필드 + Door 클래스에서 정의한 필드에서 가져와 쓸 수 있으므로 코드의 불 필요한 중복을 줄일 수 있다. 

하나의 큰 클래스를 작성하는 것 보다 단위별로 여러 개의 클래스를 쪼개서 이것들을 포함관계로 연결시킨다면 훨씬 간결하고 쉽게 관리할 수 있을 것이다. 

 

그렇다면 포함이랑 상속이랑 비슷해 보이는데 어떤 상황에서 뭘 쓸지 어떻게 정해야 할까? 

>> 클래스간의 관계가 '~는 ~이다'의 관계인지, '~는 ~를 가지고 있다'의 관계인지 생각해보면 된다. 


~는 ~이다가 성립하면 상속관계

~는 ~를 가지고 있다면 포함관계를 맺는것이 옳다. 

 

위를 토대로 했을때 아래의코드를 다시 본다면 '자동차는 엔진 / 문 이다' 는 말이 안되는 관계이다. 하지만 '자동차는 엔진 / 문을 가지고 있다' 는 말이 되는 관계이므로 아래는 상속 보다는 포함 관계를 쓰는것이 옳다. 

class Vehicle 
{
	Engine engine = new Engine();   // 엔진
    
    Door[] door = new Door[2]; 		// 문갯수 2개를 배열로 처리
    
    //...
}

 

아래 예시는 Me 클래스와 Human 클래스를 비교해본 것인데 '나는 사람을 가지고 있다' 보다 '나는 사람이다' 가 말이 되는 문장이므로 포함 관계가 아닌 상속 관계를 맺는것이 옳다. 

class Human
{
	int age;
    int nationality;
    String name;
    ...
    ...
}

------------------------------------
class Me 				//상속을 하지 않을경우 필드의 필요한 변수를 다시 선언해야함.
{
	int age;
    int nationality
    String name;
    ...
    ...
    String myHobby;
}
------------------------------------
//Human 클래스를 상속받은 경우 age,국적,이름 이라는 필드변수를 Me안에서 다시 정의할 필요가 없다.
//상속을 받아 왔으므로 쓸 수 있다. 

class Me extends Human  
{
	String myHobby;
}

 

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메서드 오버라이딩 (Method Overriding)

상위 클래스로부터 상속받은 메서드와 동일한 이름의 메서드를 다시 정의하는 것

 

오버라이딩 이라는 말에서 알 수 있듯이 덮어쓴다고 보면 될 것이다. 

상속받은 메서드를 그대로 사용하기도 하지만 하위 클래스 자신에 맞게 변경해야 할 경우가 생길 때도 많다.
그럴 때 메서드 오버라이딩을 사용하게 된다.

public class Method_Overriding_Practice {
    public static void main(String[] args) {
        Dusty dusty = new Dusty();

        dusty.sleepmode();
    }
}
class Cat
{
    void sleepmode()
    {
        System.out.println("zzzz...");
    }
}
class Dusty extends Cat 	//Cat의 하위클래스 Dusty 생성
{
    void sleepmode() 		//Dusty 에서 상위클래스에서 이미 정의된 sleepmode메서드를 다시 정의함
    {
        System.out.println("안자고 뭐해");
    }
}


zzzz...가 아닌 "안자고 뭐해" 가 덮어씌워져 출력된다

 

메서드 오버라이딩을 하기 위해선 역시나 조건이 필요한데 지금 시점에서는 2,3번째 부분은 아직 안 배웠다. 배우고 나면 추가 정보 업데이트 하자.

 1. 메서드의 선언 구조가 상위 클래스의 메서드 선언 구조와 일치해야 한다.  (메서드명, 매개변수, 반환 타입) 

 2. 접근 제어자를 상위 클래스의 메서드보다 좁은 범위로 변경할 수 없다.

 3. 예외는 상위 클래스의 메서드보다 더 많이 선언할 수 없다.

 4. 인스턴스_메서드를 클래스_메서드(static)으로 또는 그 반대로 변경할 수 없다. 

 

여러 개의 객체를 생성한 뒤에 각각의 객체에서 메서드 오버라이딩을 하면 객체별로 다른 결과를 뽑을 수 있다. 

 

더 나아가서 여러개의 객체를 생성한 뒤에 배열에 집어넣으면 더 직관적이다. 아래의 코드는 객체를 생성해서 배열에 넣은 뒤 반복문으로 각각의 객체를 출력한다. 상위 클래스인 Cat의 sleepmode 메서드를 호출했지만 하위 클래스들에서 method overriding을 했기 때문에 "zzzz...."가 나오지 않는다. 

    public static void main(String[] args) {
        Cat[] cats = new Cat[] { new Dusty(), new Toto(), new Galbi()}; 
        
        //배열을 만들고 각각의 인덱스에 새로 생성한 인스턴스를 넣는다. 

        for(int i = 0; i<cats.length; i++)
        {
            cats[i].sleepmode(); //배열 인덱스를 반복 출력
        }
    }
    
class Cat
{
    void sleepmode()
    {
        System.out.println("zzzz...");
    }
}
class Dusty extends Cat //하위 클래스 Toto 생성
{
    void sleepmode()    // Method Overriding
    {
        System.out.println("안자고 뭐해");
    }
}
class Toto extends Cat  //하위 클래스 Toto 생성
{
    void sleepmode()    // Method Overriding
    {
        System.out.println("토토 잔다");
    }
}
class Galbi extends Cat //하위 클래스 Galbi 생성
{
    void sleepmode()    // Method Overriding
    {
        System.out.println("갈비 잔다");
    }
}
안자고 뭐해
토토 잔다
갈비 잔다

 

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super와 super( )

Super

super 는 참조 변수로써, 하위 클래스에서 상위 클래스로부터 상속받은 멤버를 참조할 때 사용된다. 

class higherClass
{
    public int x = 10;  //멤버 변수 
    
    void callout()
    {
        System.out.println("EMPTY");
    }
}
class lowerClass extends higherClass
{
    public int x = 100; //멤버 변수 
        void callout()
    {
        System.out.println("x = " + x);					//100 (메서드 오버라이딩)
        System.out.println("this.x = " + this.x);		//100 (메서드 오버라이딩)
        System.out.println("super.x = " + super.x);		//10  (상위클래스의 x)
        
        super.callout(); // EMPTY 출력 
    }
}

위의 코드를 보면 x 와 this.x 는 하위 클래스의 x값을 출력하고, super.x 는 상위 클래스의 x를 출력하는 것을 볼 수 있다. 그리고 super. 를 통해 상위 클래스의 메서드를 호출할 수도 있다.

상위 클래스의 멤버와 자신의 멤버를 구별하는데 쓰인다는 부분만 빼면 this와 super는 같다고 볼 수 있다.

 

Super( )

super( )는 생성자 로써 하위 클래스에서 상위 클래스의 생성자를 호출할 때 사용된다. 

    public static void main(String[] args) {
        lowerClass test = new lowerClass(1,5);
        System.out.println(test.i +"  "+ test.j);
    }    
    
class higherClass{
    higherClass() { System.out.println("higher class Constructor");} //
}
class lowerClass extends higherClass {
    int i,j;
    lowerClass(int i, int j) {
        super();
        this.i = i;
        this.j = j; 
      }
}
higher class
1  5

하위 클래스 에서 super( )를 통해 상위 클래스의 생성자를 호출하여 higher class Constructor가 출력된 것을 볼 수 있다.

this( ) 때와 마찬가지로 super( )도 반드시 첫줄에 선언되어야 한다. 상위 클래스의 멤버가 상위 클래스의 멤버를 사용할 수 있으므로 상위 클래스의 멤버들이 먼저 초기화가 이루어져야 하기 때문

만약에 super( )가 없으면 컴파일러가 첫줄에 자동으로 생성해준다. 이때 상위 클래스에 기본 생성자가 없으면 에러가 발생한다. super ( ) 자체는 매개변수가 없는 생성자를 의미하므로 기본 생성자나 매개변수가 없는 상위 클래스에 필요한 것이고 매개변수가 있는 생성자를 상위 클래스에서 호출하려면 super(매개변수)처럼 해야 한다.  

 

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Object 클래스

Object 클래스는 자바의 클래스 상속계층도(Class Hierarchy)의 최상위에 있는 상위 클래스이다. 

그러면 아무 상속을 받지 않는 클래스는 뭐지?? 할 수 있지만 사실 다른 클래스로부터 상속받지 않는 모든 클래스는 자동적으로 extends Object 가 추가되어 Object 클래스를 상속 받게된다. 

예를 들어 아래의 super( ) 예시 코드를 확인하면 다른클래스의 상위 클래스이므로 추가한 것이 없지만

class higherClass{
    higherClass() { System.out.println("higher class Constructor");} //
}

class higherClass (extends Object가 자동 추가)
{
    higherClass() { System.out.println("higher class Constructor");} //
}

컴파일러가 extends Object를 뒤에 붙여 Object로 부터 상속을 받게 한다. 다만 실제로 코드로 추가가 되어 보이진 않는다. 

그동안 toString( ), equals ( )를 따로 정의하지 않고도 쓸 수 있었던 이유가 이것이다. 처음에 할 때는 몰랐는데 이제 좀 뭔가가 보이는 것 같다. 

Object 클래스에는 모든 인스턴스들이 가져야 할 기본적인 메서드가 미리 정의되어있다. toString( )이나 equals( )처럼.

이 부분은 자바의 정석 9장에서 더 자세히 나온다. 

Object (Java Platform SE 7 )