객체지향언어
- 코드의 재사용성이 높다.
- 코드의 관리가 용이하다.
- 제어자와 메서드를 이용한 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.
상속, 다형성과 같은 객체지향개념을 학습할 때 재사용성과 유지보수 그리고 중복된 코드의 제거, 이 세가지 관점에서 보면 보다 쉽게 이해할 수 있다. 객체지향 프로그래밍은 프로그래머에게 거시적 관점에서 설계할 수 있는 능력을 요구하기 때문에 어렵다. 너무 객체지향개념에 얽매여서 고민하기 보다는 일단 프로그램을 기능적으로 완성한 다음 어떻게 하면 보다 객체지향적으로 코드를 개선할 수 있을지를 고민하여 점차 개선해나가는 것이 좋다.
클래스와 객체
- 클래스
- 클래스란 객체를 정의해 놓은 것이다.
- 클래스는 객체를 생성하는데 사용된다.
- 객체
- 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념.
- 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름.
- 유형의 객체 - 책상, 의자, 자동차, TV와 같은 사물.
- 무형의 객체 - 수학공식, 프로그램 에러와 같은 논리나 개념.
클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스라고 한다.
class TV {
String color;
boolean power; //변수 속성(크기, 길이, 높이....)
int channel;
void power(); { power = !power;}
void channelUp(); {channel++;} //메서드 기능(켜기, 끄기....)
void channelDown(); {channel--;}
}
class TvTest3 {
public static void main(String args[]) {
Tv t1 = new Tv();
Tv t2 = new Tv();
...
t2 = t1; //t1이 저장하고 있는 값(주소)을 t2에 저장
t1.channel = 7; //channel 값을 7로 한다
}t2 = t1
t1은 참조변수이므로 인스턴스의 주소를 저장하고 있다. 이 문장이 수행되면 t2가 가지고 있던 값은 잃어버리게 되고 t1에 저장되어 있던 값이 t2에 저장되게 된다. 그렇게 되면 t2 역시 t1이 참조하고 있던 인스턴스를 같이 참조하게 되고 t2가 원래 참조하고 있던 인스턴스는 더 이상 사용할 수 없게 된다. 자신을 참조하고 있는 참조변수가 하나도 없는 인스턴스는 더 이상 사용되어질 수 없으므로 '가비지 컬렉터'에 의해 자동적으로 메모리에서 제거 된다.
하나의 인스턴스를 여러 개의 참조변수가 가리키는 경우는 가능하지만 여러 인스턴스가 하나의 참조변수를 가르키는 경우는 불가능
- 변수 : 하나의 데이터를 저장할 수 있는 공간
- 배열 : 같은 종류의 여러 데이터를 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간
- 구조체 : 서로 관련된 여러 데이터를 종류에 상관없이 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간
- 클래스 : 데이터와 함수의 결합(구조체 + 함수)
인스턴스 변수
클래스 영역에 선언되며 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다. 그렇기 때문에 인스턴스 변수의 값을 읽어 오거나 저장하기 위해서 먼저 인스턴스를 생성해야 한다. 인스턴스는 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다. 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스 변수로 선언한다.
클래스 변수
클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스 변수 앞에 static을 붙이기만 하면 된다. 모든 인스턴스가 공통된 저장공간을 공유하게 된다. 한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스변수로 선언해야 한다. 클래스가 메모리에 로딩도리 때 생성되어 프로그램이 종료될 때 까지 유지되며, public을 앞에 붙이면 같은 프로그램 내에서 어디서나 접근할 수 있는 전역변수의 성격을 갖는다.
지역변수
메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 된다.
메서드
수학의 함수와 달리 메서드는 입력값 또는 출력값이 없을 수도 있으며, 심지어 입력값, 출력값 모두 없을 수도 있다.
- 높은 재사용성 - 한번 만들어 놓은 메서드는 몇 번이고 호출할 수 있다. 다른 프로그램에서도 사용 가능하다.
- 중복된 코드 제거 - 반복적인 문장들을 메서드를 통해 중복 제거 가능하고 변경사항도 메서드만 변경하면 된다.
- 프로그램의 구조화 - main메서드는 전체 흐름이 한눈에 들어올 정도로 단순하게 구조화하는 것이 좋다.
매개변수 유효성 검사
메서드 구현부{}를 작성할 때, 매개변수 값이 적절한 것인지 확인하는 것이 중요하다. 적절하지 않은 값이 매개변수를 통해 넘어온다면 매개변수의 값을 보정하던가, 보정하는 것이 불가능하다면 return문을 사용해서 작업을 중단하고 호출한 메서드로 되돌아가야한다.
class MyClass {
int instanceVar; // 인스턴스 변수
static int classVar; // 클래스 변수
// 생성자
MyClass(int instanceVar) {
this.instanceVar = instanceVar;
}
// 인스턴스 메서드 - 인스턴스 변수 사용
void instanceMethod() {
System.out.println("인스턴스 변수: " + instanceVar);
}
// 클래스 메서드 (static 메서드) - 클래스 변수 사용
static void classMethod() {
System.out.println("클래스 변수: " + classVar);
}
// 매개변수의 유효성을 검사하는 메서드
void setInstanceVar(int newValue) {
if (newValue < 0) {
System.out.println("음수는 허용되지 않습니다. 인스턴스 변수는 변경되지 않았습니다.");
return; // 유효하지 않은 값이면 메서드 종료
}
instanceVar = newValue;
System.out.println("인스턴스 변수가 " + newValue + "로 변경되었습니다.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyClass.classVar = 5; // 클래스 변수 초기화
MyClass.classMethod(); // 클래스 메서드 호출
MyClass myInstance = new MyClass(10); // 인스턴스 생성
myInstance.instanceMethod(); // 인스턴스 메서드 호출
// 지역 변수
int localVar = 20;
System.out.println("지역 변수: " + localVar);
// 매개변수 유효성 검사를 포함한 메서드 호출
myInstance.setInstanceVar(15); // 유효한 값
myInstance.setInstanceVar(-5); // 유효하지 않은 값
}
}JVM 메모리 구조
- 메서드 영역
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
인스턴스가 생성되는 공간, 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스는 모두 이곳에 생성된다. 즉, 인스턴스변수들이 생성되는 공간이다.
- 호출스택
메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 호출되면, 호출스택에 호출된 메서드를 위한 메모리가 할당되며, 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 그리고 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리 공간은 반환되어 비워진다. 호출스택 제일 사위에 위차한 메서드가 현재 실행 중인 메서드이며, 나머지는 대기상태에 있음.
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 위의 메서드를 호출한 메서드이다.
class CallStackTest {
public static void main(String args[]) {
firstMethod();
}
static void firstMethod() {
secondMethod();
}
static void secondMethod() {
System.out.println("secondMethod()");
}
} //실행 결과 : secondMethod()| 호출스택의 변화 | ||||||||
| println | ||||||||
| secondMethod | secondMethod | secondMethod | ||||||
| firstMethod | firstMethod | firstMethod | firstMethod | firstMethod | ||||
| main | main | main | main | main | main | main | ||
재귀호출(recursive call)
void method(int n) { void method(int n) {
if(n == 0) return; while(n != 0) {
System.out.println(n); System.out.println(n--);
method(--n); }
} }
//재귀호출, 반복문 같다.반복문은 그저 같은 문장을 반복해서 수행하는 것이지만, 메서드를 호출하는 것은 반복문 보다 몇 가지 과정, 예를 들면 매개변수 복사와 종료 후 복귀할 주소 저장 등, 추가로 필요하기 떄문에 반복문보다 재귀호출의 수행시간이 더 오래 걸린다. 그래도 사용하는 이유는 재귀호출이 주는 논리적인 간결함 때문이다.
//대표적인 재귀호출 펙토리얼
class FactorialTest {
public static void main(String args[]) {
int result = factorial(4);
System.out.println(result);
}
static int factorial(int n) {
int result = 0;
if(n==1)
result = 1;
else
result = n * factorial(n-1);
return result;
}
}클래스 메서드(static 메서드)와 인스턴스 메서드
인스턴스 메서드는 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 메서드의 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다. 인스턴스 변수는 인스턴스(객체)를 생성해야만 만들어지므로 인스턴스 메서드 역시 인스턴스를 생성해야만 호출할 수 있다. 반면에 메서드 중에서 인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는)메서드를 클래스 메서드로 정의한다.
클래스 영역에 선언된 변수를 멤버변수라 한다. 멤버변수 중에 static이 붙은 것은 클래스변수, 붙지 않은 것은 인스턴스 변수라 한다. 멤버변수는 인스턴스 변수와 static변수 모두 통칭하는 말이다.
- 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.
- 클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
- 클래스 메서드는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
- 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면 static을 붙이는 것을 고려한다.
생성자(Constructor)
인스턴스가 생성될 때 호출되는 인스턴스 초기화 메서드이다. 생성자 역시 클래스 내에 선언되며, 구조도 메서드와 유사하지만 리턴값이 없다는 점이 다르다.
- 생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다.
- 생성자는 리턴 값이 없다.
Card c = new Card();
//연산자 new에 의해서 메로리(heap)에 Card클래스의 인스턴스가 생성된다.
//생성자 Card()가 호출되어 수행된다.
//연산자 new의 결과로, 생성된 Card인스턴스의 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장된다.기본 생성자가 컴파일러에 의해서 추가되는 경우는 클래스에 정의된 생성자가 하나도 없을 때 뿐이다.
생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this
- 생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다.
- 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.
class Car {
String color;
String gearType;
int door;
car() {
this("white", "auto", 4);
}
Car(String color) {
this(color, "auto", 4);
}
Car(String color, String gearType, int door) {
this.color = color;
this.gearType = gearType;
this.door = door;
}
}
class CarTest2 {
public static void main(String args[]) {
Car c1 = new Car();
Car c2 = new Car("blue");
System.out.println(c1.color + c1.gearType + c1.door);
System.out.println(c2.color + c2.gearType + c2.door);
}
}
//white auto 4
//blue auto 4this 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수, 인스턴스의 주소가 저장되어 있다.
모든 인스턴스 메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.
this(), this(매개변수) 생성자, 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용한다.
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