[상속]

7.1 상속 개념

부모 클래스의 필드와 메소드를 자식 클래스에게 물려주는 행위를 말한다.

 

장점

1. 코드를 재사용하여 중복 코드를 줄여 개발 시간을 단축시킨다.

2. 클래스의 수정 최소화

public class A {
    int field1;
    void method1() {}
    }
    
public class B extends A {
    String field2;
    void method2() {}
    }

 

7.2 클래스 상속

다른 언어와는 달리 자바는 다중 상속을 허용하지 않는다. 즉, 여러 개의 부모 클래스를 상속할 수 없다. 단 하나의 부모 클래스만이 와야 한다.

 

7.3 부모 생성자 호출

자식 객체를 생성하면 부모 객체가 먼저 생성된 다음에 자식 객체가 생성된다. 다음 코드는 SmartPhone 객체만 생성되는 것처럼 보이지만, 사실은 부모인 Phone 객체가 먼저 생성되고 그 다음에 자식인 SmartPhone 객체가 생성된 것이다.

자식 클래스 변수 = new 자식클래스();

부모 생성자는 자식 생성자의 맨 첫 줄에 숨겨져 있는 super()에 의해 호출된다.

public 자식클래스() {
    super();
}

super()는 컴파일 과정에서 자동 추가되는데, 이것은 부모의 기본 생성자를 호출한다. 만약 부모 클래스에 기본 생성자가 없다면 자식 생성자 선언에서 컴파일 에러가 발생한다. 

 

부모 클래스에 기본 생성자가 없고 매개변수를 갖는 생성자만 있다면 개발자는 super(매개값, ...) 코드를 직접 넣어야 한다. 매개값의 타입과 개수가 일치하는 부모 생성자를 호출한다.

 

7.4 메소드 재정의

부모 클래스의 모든 메소드가 자식 클래스에게 맞게 설계되어 있다면 가장 이상적인 상속이지만, 어떤 메소드는 자식 클래스가 사용하기에 적합하지 않을 수 있다. 이러한 메소드는 자식 클래스에서 재정의해서 사용해야 한다. 이것을 메소드 오버라이딩이라고 한다.

 

메소드 오버라이딩

상속된 메소드를 자식 클래스에서 재정의하는 것을 말한다. 메소드가 오버라이딩되었다면 해당 부모 메소드는 숨겨지고, 자식 메소드가 우선적으로 사용된다.

메소드르 오버라이딩할 때는 다음과 같은 규칙에 주의해서 작성해야 한다.

• 부모 메소드의 선언부(리턴 타입, 메소드 이름, 매개변수)와 동일해야 한다.
• 접근 제한을 더 강하게 오버라이딩할 수 없다(public → private으로 변경 불가)
• 새로운 예외를 throws할 수 없다(예외는 10장에서 학습)

부모 메소드 호출

만약 부모 메소드가 100줄의 코드를 가지고 있을 경우, 자식 메소드에서 1줄만 추가하고 싶더라도 100줄의 코드를 자식 메소드에서 다시 작성해야 한다. 이를 해결하기 위해 자식 메소드와 부모 메소드의 공동 작업 처리 기법을 이용하면 쉽게 해결된다. 자식 메소드 내에서 부모 메소드를 호출하는 것인데, super 키워드와 도트 연산자를 사용하면 숨겨진 부모 메소드를 호출할 수 있다.

super.method()의 위치는 작업 처리2 전후에 어디든지 올 수 있다. 우선 처리가 되어야 할 내용을 먼저 작성하면 된다. 이 방법은 부모 메소드를 재사용함으로써 자식 메소드의 중복 작업 내용을 없애는 효과를 가져온다.

 

7.5 final 클래스와 final 메소드

6장 11절에서 살펴보았듯이, 필드 선언 시에 final을 붙이면 초기값 설정 후 값을 변경할 수 없다. 그렇다면 클래스와 메소드에 final을 붙이면 어떤 효과가 일어날까? final 클래스와 final 메소드는 상속과 관련이 있다.

 

final 클래스

클래스를 선언할 떄 final 키워드를 class앞에 붙이면 최종적인 클래스이므로 더 이상 상속할 수 없는 클래스가 된다. 즉 final 클래스는 부모 클래스가 될 수 없어 자식 클래스를 만들 수 없다. 대표적인 예가 String 클래스이다.

//Member.java

public final class String {
}

 

final 메소드

메소드를 선언할 때 final 키워드를 붙이면 이 메소드는 최종적인 메소드이므로 오버라이딩할 수 없는 메소드가 된다. 즉 부모 클래스를 상속해서 자식 클래스를 선언할 때, 부모 클래스에 선언된 final 메소드는 자식 클래스에서 재정의할 수 없다.

public final 리턴타입 메소드(매개변수, ...) { }

 

7.6 protected 접근 제한자

protected는 상속과 관련이 있고, public과 default의 중간쯤에 해당하는 접근 제한을 한다. protected는 같은 패키지에서는 default처럼 접근이 가능하나, 다른 패키지에서는 자식 클래스만 접근을 허용한다.

7.7 타입 변환

타입을 다른 타입으로 변환하는 것을 말한다. 클래스도 마찬가지로 타입 변환이 있는데, 클래스의 타입 변환은 상속 관계에 있는 클래스 사이에서 발생한다.

 

자동 타입 변환

자동 타입 변환의 조건

• 자식은 부모의 특징과 기능을 상속받기 때문에 부모와 동일하게 취급될 수 있다. 예를 들어 고양이가 동물의 특징과 기능을 상속받았다면 '고양이는 동물이다'가 성립한다. 그래서 Cat 객체를 생성하고 이것을 Animal 변수에 대입하면 자동 타입 변환이 일어난다.

Cat cat = new Cat();
Animal animal = cat;

cat과 animal 변수는 타입만 다를 뿐, 동일한 Cat 객체를 참조한다. 따라서 두 참조 변수의 == 연산 결과는 true가 나온다.

cat == animal //true

바로 위의 부모가 아니더라도 상속 계층에서 상위 타입이라면 자동 타입 변환이 일어날 수 있다. 부모 타입으로 자동 타입 변환된 이후에는 부모 클래스에 선언된 필드와 메소드만 접근이 가능하다. 비록 변수는 자식 객체를 참조하지만 변수로 접근 가능한 멤버는 부모 클래스 멤버로 한정된다.

 

그러나 자식 클래스에서 오버라이딩된 메소드가 있다면 부모 메소드 대신 오버라이딩된 메소드가 호출된다. 이것은 다형성과 관련 있기 때문에 잘 알아두어야 한다.

 

강제 타입 변환

자식 타입은 부모 타입으로 자동 변환되지만, 반대로 부모 타입은 자식 타입으로 자동 변환되지 않는다. 대신 다음과 같이 캐스팅 연산자로 강제 타입 변환을 할 수 있다.

자식타입 변수 = (자식타입) 부모타입객체;

그렇다고 해서 부모 타입 객체를 자식 타입으로 무조건 강제 변환할 수 없다. 자식 객체가 부모 타입으로 자동 변환된 후 다시 자식 타입으로 변환할 때 강제 타입 변환을 사용할 수 있다.

7.8 다형성

사용 방법은 동일하지만 실행 결과가 다양하게 나오는 성질을 말한다. 자동차의 부품을 교환하면 성능이 다르게 나오듯이 객체는 부품과 같아서, 프로그램을 구성하는 객체를 바꾸면 프로그램의 실행 성능이 다르게 나올 수 있다.

객체 사용 방법이 동일하다는 것은 동일한 메소드를 가지고 있다는 뜻이다. 예를 들어, 자동차는 동일한 타이어 타입으로 한국 타이어와 금호 타이어를 사용하지만 각 타이어의 성능은 다르게 나온다(다형성) 

다형성을 구현하기 위해서는 자동 타입 변환과 메소드 재정의(메소드 오버라이딩)가 필요하다.

 

필드 다형성

필드 타입은 동일하지만(사용 방법은 동일하지만), 대입되는 객체가 달라져서 실행 결과가 다양하게 나올 수 있는 것을 말한다.

public class Car {
    //필드 선언
    public Tire tire;
    
    //메소드 선언
    public void run(){
        tire.roll(); //tire 필드에 대입된 객체의 roll() 메소드 호출
        }
    }

Car 클래스에는 Tire 필드가 선언되어 있다. 먼저 Car 객체를 생성한 후 타이어를 장착하기 위해 다음과 같이 HankookTire 또는 KumhoTire 객체를 Tire 필드에 대입할 수 있다. 자동 타입 변환이 되기 때문이다.

Car myCar = new Car();

myCar.tire = new HankookTire();

myCar.tire = new KumhoTire();

Car 클래스의 run() 메소드는 tire 필드에 대입된 객체의 roll() 메소드를 호출한다. 만약 HankookTire와 KumhoTire가 roll() 메소드를 재정의하고 있다면, 재정의된 roll() 메소드가 호출된다. 따라서 어떤 타이어를 장착했는지에 따라 roll() 메소드의 실행 결과는 달라지게 된다. 이것이 바로 필드의 다형성이다.

 

매개변수 다형성

다형성은 필드보다는 메소드를 호출할 때 많이 발생한다. 메소드가 클래스 타입의 매개변수를 가지고 있을 경우, 호출할 때 동일한 타입의 객체를 제공하는 것이 정석이지만 자식 객체를 제공할 수도 있다. 여기서 다형성이 발생한다.

다음과 같이 Driver라는 클래스가 있고, Vehicle 매개변수를 갖는 drive() 메소드가 정의되어 있다고 가정해보자. drive() 메소드는 매개값으로 전달받는 vehicle의 run() 메소드를 호출한다.

public class Driver {
    public void drive(Vehicle vehicle) {
    vehicle.run();
    }
}

일반적으로 drive() 메소드를 호출한다면 다음과 같이 Vehicle 객체를 제공할 것이다.

Driver dirver = new Driver();
Vehicle vehicle = new Vehicle();
driver.driver(vehicle);

그러나 매개값으로 Vehicle 객체만 제공할 수 있는 것은 아니다. 자동 타입 변환으로 인해 Vehicle의 자식 객체도 제공할 수 있다.

drive() 메소드는 매개변수 vehicle이 참조하는 객체의 run() 메소드를 호출하는데, 자식 객체가 run() 메소드를 재정의하고 있다면 재정의된 run() 메소드가 호출된다. 그러므로 어떤 자식 객체가 제공되느냐에 따라서 drive()의 실행 결과는 달라진다. 이것이 매개변수의 다형성이다.

 

7.9 객체 타입 확인

매개변수의 다형성에서 실제로 어떤 객체가 매개값으로 제공되었는지 확인하는 방법이 있다. 꼭 매개변수가 아니더라도 변수가 참조하는 객체의 탕ㅂ을 확인하고자 할 때, instanceof 연산자를 사용할 수 있다.

instanceof 연산자의 좌항에는 객체가 오고 우항에는 타입이 오는데, 좌항의 객체가 우항의 타입이면 true를 산출하고 그렇지 않으면 false를 산출한다.

public void method(Parent parent) {
    if(parent instanceof Child) {
        Child child = (child) parent;
    }
}

Java 12부터는 instanceof 연산의 결과가 true일 경우, 우측 타입 변수를 사용할 수 있기 때문에 강제 타입 변환이 필요 없다.

if(parent instanceof Child child){
}

7.10 추상 클래스

추상 클래스란?

객체를 생성할 수 있는 클래스를 실체 클래스라고 한다면, 이 클래스들의 공통적인 필드나 메소드를 추출해서 선언한 클래스를 추상 클래스라고 한다. 추상 클래스는 실체 클래스의 부모 역할을 한다. 따라서 실체 클래스는 추상 클래스를 상속해서 공통적인 필드나 메소드를 물려받을 수 있다.

추상 클래스는 실체 클래스의 공통되는 필드와 메소드를 추출해서 만들었기 때문에 new 연산자를 사용해서 객체를 직접 생성할 수 없다. 추상 클래스는 새로운 실체 클래스를 만들기 위한 부모 클래스로만 사용된다. 즉, 추상 클래스는 extends 뒤에만 올 수 있다.

Animal animal = new Animal(); //x

class Bird extends Animal{
}

 

추상 클래스 선언

클래스 선언에 abstract 키워드를 붙이면 추상 클래스 선언이 된다. 추상 클래스도 필드 메소드를 선언할 수 있다. 그리고 자식 객체가 생성될 때 super()로 추상 클래스의 생성자가 호출되기 때문에 생성자도 반드시 있어야 한다. 

public abstract class 클래스명 {
    //필드
    //생성자
    //메소드
}

 

추상 메소드와 재정의

자식 클래스들이 가지고 있는 공통 메소드를 뽑아내어 추상 클래스로 작성할 때, 메소드 선언부(리턴타입, 메소드명, 매개변수)만 동일하고 실행 내용은 자식 클래스마다 달라야 하는 경우가 많다. 예를 들어 동물은 소리를 내기 때문에 Animal 추상 클래스에서 sound()라는 메소드를 선언할 수 있지만, 실행 내용인 소리는 동물마다 다르기 때문에 추상 클래스에서 통일하여 작성할 수 없다. 이런 경우를 위해서 추상 클래스는 다음과 같은 추상 메소드를 선언할 수 있다. 일반 메소드 선언과의 차이점은 abstract 키워드가 붙고 메소드 실행 내용인 중괄호 {}가 없다.

public abstract class Animal {
    abstract void sound();
}

추상 메소드는 자식 클래스에서 반드시 재정의(오버라이딩)해서 실행 내용을 채워야 한다. 따라서 Animal 클래스를 상속하는 자식 클래스는 고유한 소리르 ㄹ내도록 sound() 메소드를 반드시 재정의해야 한다. 

 

7.11 봉인된 클래스

기본적으로 final 클래스를 제외한 모든 클래스는 부모 클래스가 될 수 있다. 그러나 Java15부터는 무분별한 자식 클래스 생성을 방지하기 위해 봉인된(sealed) 클래스가 도입되었다.

다음과 같이 Person의 자식 클래스는 Employee와 Manager만 가능하고, 그 이외는 자식 클래스가 될 수 없도록 Person을 봉인된 클래스로 선언할 수 있다.

public sealed class Person permits Employee, Manager{...}

sealed 키워드를 사용하면 permits 키워드 뒤에 상속 가능한 자식 클래스를 지정해야 한다. 봉인된 Person 클래스를 상속하는 Employee와 Manager는 final 또는 non-sealed 키워드로 다음과 같이 선언하거나, sealed 키워드를 사용해서 또 다른 봉인 클래스로 선언해야 한다.

public final class Employee extends Person {...}
public non-sealed class Manager extends Person {...}

final은 더 이상 상속할 수 없다는 뜻이고, non-sealed는 봉인을 해제한다는 뜻이다. 따라서 Employee는 더 이상 자식 클래스를 만들 수 없지만 Manager는 다음과 같이 자식 클래스를 만들 수 있다.

public class Director extends Manager {...}