Chapter06 객체지향 프로그래밍 I(Object-oriented Programming I)

1. 객체지향언어

1.1 객체지향언어

• 기존의 프로그래밍 언어에 몇 가지 새로운 규칙을 추가한 보다 발전된 형태
• 주요 특징
  1. 코드의 재사용성이 높다.
  2. 코드의 관리가 용이하다.
  3. 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.

2. 클래스와 객체

2.1 클래스와 객체의 정의와 용도

• 클래스의 정의 : 객체를 정의해 놓은 것을 의미
• 클래스의 용도 : 객체를 생성하는데 사용

• 객체의 정의 : 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념
• 객체의 용도 : 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름
• 유형의 객체 : 책상, 의자, 자동차 등과 같은 사물
• 무형의 객체 : 수학공식, 프로그램 에러와 같은 논리나 개념

 

2.2 객체와 인스턴스

• 인스턴스화 : 클래스로부터 객체를 만드는 과정
• 인스턴스 : 클래스로부터 만들어진 객체
• 인스턴스와 객체는 같은 의미이다.

 

2.3 객체의 구성요소 - 속성과 기능

• 속성 : 멤버변수, 특성, 필드, 상태
• 기능 : 메서드, 함수, 행위

 

2.4 인스턴스의 생성과 사용

• 클래스명 변수명; : 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수를 선언
• 변수명 = new 클래스명(); : 클래스의 객체를 생성한 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장

Tv t;        //Tv클래스 타입의 참조변수 t 선언
t = new Tv();   // Tv인스턴스를 생성한 후, 생성된 Tv인스턴스의 주소를 t에 저장 

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

 

2.5 객체 배열

• 객체 배열안에 객체의 주소가 저장된다.(참조변수 배열)

Tv[] tvArr = new Tv[3]; // 참조변수 배열(객체 배열)을 생성

tvArr[0] = new Tv();
tvArr[1] = new Tv();
tvArr[2] = new Tv();     // 객체를 생성해서 배열의 각 요소에 저장

Tv[] tvArr = { new Tv(), new Tv(), new Tv(), }; // 위의 예제와 동일

Tv[] tvArr = new Tv[100];

for(int i = 0; i < tvArr.length; i++) {
    tvArr[i] = new Tv();
} // 양이 많은 배열을 초기화 할 때

 

2.6 클래스의 또 다른 정의

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 관계 없이 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간
4. 클래스 : 데이터와 함수의 결합(구조체 + 함수)

3. 변수와 메서드

3.1 선언위치에 따른 변수의 종류

class Variables {
    int iv;        // 인스턴스 변수
    static int cv;    // 클래스 변수(static변수, 공유변수)

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

변수의 종류	선언위치	생성시기
클래스변수(class variable)	클래스 영역	클래스가 메모리에 올라갈 때
인스턴스변수(instance variable)	클래스 영역	인스턴스가 생성되었을 때
지역변수(local variable)	클래스 영역 이외의 영역(메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부)	변수 선언문이 수행되었을 때

 

3.2 클래스변수와 인스턴스변수

class Card {
    String kind; // 무늬
    int number;  // 숫자 //인스턴스변수

    static int width  = 100; // 폭
    static int height = 250; // 높이
 // 클래스 변수
 }

• 인스턴스변수는 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 항상 공통된 값을 가진다.

3.3 메서드

• 특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것.
• <메서드를 사용하는 이유>
  1. 높은 재사용성(reusability)
  2. 중복된 코드의 제거
  3. 프로그램의 구조화

 

3.4 메서드의 선언과 구현

int add(int a, int b) {    // 선언부(반환타입 : int, 메서드 이름 : add, 매개변수 선언 : int a, int b
    int result = a+ b;
    return result; // result를 반환
}    // 구현부

 

3.5 메서드의 호출

메서드이름(값1, 값2, ...); // 메서드 호출 방법

 

3.6 return문

• return문은 현재 실행중인 메서드를 종료하고 호출한 메서드로 되돌아간다.

 

3.7 JVM의 메모리 구조

1. 메서드 영역(method area) : 프로그램 실행 중에 어떤 클래스가 사용되면, JVM은 해당 클래스의 클래스파일(*.class)를 읽어서 분석하여 클래스에 대한 데이터를 이곳에 저장한다. 이 때, 그 클래스의 클래스 변수도 이 영역에 생성된다.
2. 힙(heap) : 인스턴스가 생성되는 공간. 즉, 인스턴스 변수들이 생성되는 공간이다.
3. 호출스택(call stack or execution stack) : 메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용되고, 작업을 마치면 메모리공간은 비워진다.

<호출스택의 특징>

• 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.

 

3.8 기본형 매개변수와 참조형 매개변수

• 기본형 매개변수 : 변수의 값을 읽기만 할 수 있다.(값이 복사가 된다.)
• 참조형 매개변수 : 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다.(주소를 알 수 있다.)

 

3.9 참조형 반환타입

• 메서드가 ''객체의 주소를'' 반환한다는 것을 의미

 

3.10 재귀호출(recursive call)

void method() {
    method(); // 재귀호출. 메서드 자기 자신을 호출한다.
}

• 재귀호출문을 반복문으로도 만들 수가 있는데, 재귀호출의 수행시간이 반복문보다 더 오래 걸린다. but 재귀호출문이 훨씬 간결하게 표현된다.(ex 팩토리얼)

 

3.11 클래스 메서드(static메서드)와 인스턴스 메서드

• 클래스 메서드 : 인스턴스와 관계없는 메서드
• 인스턴스 메서드 : 인스턴스와 관련된 작업을 하는(인스턴스 변수를 필요로 하는) 메서드

1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.
2. 클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
3. 클래스 메서드는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를 사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.

 

3.12 클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

• 같은 클래스에 속한 멤버들 간에는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고도 서로 참조 또는 호출이 가능하다. 단, 클래스멤버가 인스턴스 멤버를 참조 또는 호출하고자 하는 경웨는 인스턴스를 생성해야 한다.

4. 오버로딩(overloading)

4.1 오버로딩이란?

• 한 클래스 내에 이미 사용하려는 이름과 같은 이름을 가진 메서드가 있더라도 매게변수의 개수 또는 타입이 다르면, 같은 이름을 사용해서 메서드를 정의할 수 있다.

 

4.2 오버로딩의 조건

1. 메서드 이름이 같아야 한다.
2. 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.(반환 타입은 영향을 주지 않는다.)

 

4.3 오버로딩의 장점

• 같은 기능을 하는 메서드를 하나의 이름으로 정의 할 수 있다.

 

4.4 가변인자(varargs)와 오버로딩

• 가변인자는 내부적으로 배열을 이용한다.

String concatenate(String s1, String... str) {...} // 가변인자는 항상 마지막에 위치해야 한다.
// 가변인자는 인자가 아예 없을 수도 있다.

5. 생성자(Constructor)

5.1 생성자란?

• 인스턴스가 생성될 때 호출되는 '인스턴스 초기화 메서드'이다.

Card c = new Card(); // Card()는 생성자이다.

• <생성자의 특징>

1. 생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다.
2. 생성자는 리턴 값이 없다.
3. 오버로딩이 가능하다.

class Card {
    Card() {    // 매개변수가 없는 생성자
            ...
       }

    Card(String K, int num) {    // 매개변수가 있는 생성자
            ...
    }
}

 

5.2 기본 생성자(default constructor)

• 클래스에 생성자를 정의하지 않아도 인스턴스를 생성할 수 있었던 이유는 기본 생성자 덕분이다.(클래스에 정의된 생성자가 하나도 없을 때, 자동 생성)

클래스이름() { }

 

5.3 매개변수가 있는 생성자

• 인스턴스를 생성하는 것과 동시에 원하는 값으로 초기화가 가능하다.

class Car {
    String color; // 색상
    String gearType; // 변속기 종류
    int door; // 문의 개수

    Car() {}    // 생성자
    Car(String c, String g, int d) { // 매개변수가 있는 생성자
        color = c;
        gearType = g;
        door = d;
    }
}

Car c = new Car("white", "auto", 4);

 

5.4 생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this

• this : 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수, 인스턴스의 주소가 저장되어 있다. 모든 인스턴스메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.
• this(), this(매개변수) : 생성자 또는 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용한다.
• 생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다
• 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.
• 생성자 내에서 다른 생성자를 호출할 때, this를 사용한다.
• static메서드에서는 사용이 불가하다.

 

5.5 생성자를 이용한 인스턴스의 복사

  Car(Car c) {
        color = c.color;
        gearType = c.gearType;
        door = c.door;
  }

6. 변수의 초기화

6.1 변수의 초기화

• 멤버변수는 초기화를 하지 않아도 자동적으로 기본값으로 초기화가 이루어 지지만, 지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야하 한다.
• <멤버변수의 초기화 방법>
  1. 명시적 초기화(explicit initialization)
  2. 생성자(constructor)
  3. 초기화 블럭(initialization block)

 

6.2 명시적 초기화(explicit initialization)

• 변수를 선언과 동시에 초기화하는 것

 

6.3 초기화 블럭(initialization block)

• 클래스 초기화 블럭 : 클래스변수의 복잡한 초기화에 사용한다. 클래스가 메모리에 처음 로딩될 때 한번만 수행
• 인스턴스 초기화 블럭 : 인스턴스변수의 복잡한 초기화에 사용한다. 인스턴스를 생성할 때 마다 수행

class InitBlock {
    static { /*클래스 초기화블럭 */ }

    { /*인스턴스 초기화블럭*/}

    //...
}

→ 코드의 중복을 제거하고 신뢰성을 높인다.

 

6.4 멤버변수의 초기화 시기와 순서

• 클래스변수의 초기화 시점 : 클래스가 처음 로딩될 때 한번 초기화
• 인스턴스변수의 초기화 시점 : 인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화
• 클래스변수의 초기화순서 : 기본값 → 명시적초기화 → 클래스 초기화 블럭
• 인스턴스변수의 초기화순서 : 기본값 → 명시적초기화 → 인스턴스 초기화 블럭 → 생성자