[Java] 상속

 

클래스 상속

 

새로운 클래스를 정의 할 때 이미 구현된 클래스를 상속(inheritance) 받아서 속성이나 기능을 확장하여 클래스를 구현합니다. 이미 구현된 클래스보다 더 구체적인 기능을 가진 클래스를 구현해야 할때 기존 클래스를 상속합니다.

 

 

 

상속하는 클래스 : 상위 클래스, parent class, base class, super class

상속받는 클래스 : 하위 클래스, child class, derived class, subclass

 

상속의 문법 

class B extends A{

}

extends 키워드 뒤에는 단 하나의 클래스만 올 수 있습니다.

자바는 단일 상속(single inheritance)만을 지원하기 때문입니다.

 

어느 경우에 상속을 구현할까?

 

• 상위 클래스는 하위 클래스 보다 더 일반적인 개념과 기능을 가짐
• 하위 클래스는 상위 클래스 보다 더 구체적인 개념과 기능을 가짐
• 하위 클래스가 상위 클래스의 속성과 기능을 확장 (extends)한다는 의미

 

IS-A 관계(is a relationship : inheritance)

• 일반적인(general) 개념과 구체적인(specific) 개념과의 관계
• 상위 클래스 : 하위 클래스보다 일반적인 개념 ( 예: Employee )
• 하위 클래스 : 상위 클래스보다 구체적인 개념들이 더해짐 ( 예: Engineer, Manager...)
• 상속은 클래스간의 결합도가 높은 설계
• 상위 클래스의 수정이 많은 하위 클래스에 영향을 미칠 수 있음
• 계층구조가 복잡하거나 hierarchy가 높으면 좋지 않음

 

HAS-A 관계(composition)

• 클래스가 다른 클래스를 포함하는 관계 ( 변수로 선언 )
• 코드 재사용의 가장 일반적인 방법
• Student가 Subject를 포함하는
• Library를 구현할 때 ArrayList 생성하여 사용
• 상속하지 않음

 

상속보다 has - a관계로 쓸 수 있는 경우가 훨씬 많습니다.

has - a 는 클래스를 선언해서 사용하는 것입니다. ( Student 클래스에 Subject 클래스를 선언하는 것 처럼)

 

 

하위 클래스가 생성되는 과정

 

• 하위 클래스를 생성하면 상위 클래스가 먼저 생성 됨
• new VIPCustomer()를 호출하면 Customer()가 먼저 호출 됨
• 클래스가 상속 받은 경우 하위 클래스의 생성자에서는 반드시 상위 클래스의 생성자를 호출 함

 

Customer.java

public Customer() {
		customerGrade = "SILVER";
		bonusRatio = 0.01;
		
		System.out.println("Customer() 생성자 호출");
}

VIPCustomer.java

public VIPCustomer() {
		customerGrade = "VIP";
		bonusRatio = 0.05;
		salesRatio = 0.1;
		
		System.out.println("VIPCustomer() 생성자 호출");
}

 

super 키워드

• 하위 클래스에서 가지는 상위 클래스에 대한 참조 값
• super()는 상위 클래스의 기본 생성자를 호출 함
• 하위 클래스에서 명시적으로 상위 클래스의 생성자를 호출하지 않으면 super()가 호출 됨
  ( 이때 반드시 상위 클래스의 기본 생성자가 존재 해야 함)
• 상위 클래스의 기본 생성자가 없는 경우 ( 다른 생성자가 있는 경우 ) 하위 클래스에서는 생성자에서는 super를 이용하여 명시적으로 상위 클래스의 생성자를 호출 함
• super는 생성된 상위 클래스 인스턴스의 참조 값을 가지므로 super를 이용하여 상위 클래스의 메서드나 멤버 변수에 접근할 수 있음

 

Customer.java

// 디폴트 생성자 없애고 매개 변수가 있는 생성자 추가
public Customer(int customerID, String customerName) {
		this.customerID = customerID;
		this.customerName = customerName;
		
		customerGrade = "SILVER";
		bonusRatio = 0.01;
		System.out.println("Customer(int, String) 생성자 호출");
}

VIPCustomer.java

// super를 이용하여 상위 클래스의 생성자 명시적으로 호출
public VIPCustomer(int customerID, String customerName) {
		super(customerID, customerName);
		
		customerGrade = "VIP";
		bonusRatio = 0.05;
		salesRatio = 0.1;
		
		System.out.println("VIPCustomer(int, String) 생성자 호출");
}

 

 

상속에서 인스턴스 메모리의 상태

항상 상위 클래스의 인스턴스가 먼저 생성되고, 하위 클래스의 인스턴스가 생성됩니다.

 

 

 

형 변환 (업캐스팅 - 상위 클래스로 형변환이 된다.)

 

상위 클래스로 변수를 선언하고 하위클래스의 생성자로 인스턴스를 생성할 수 있습니다. 

Customer customerLee = new VIPCustomer();

 

상위 클래스 타입의 변수에 하위 클래스 변수가 대입될 수 있습니다.

VIPCustomer vCustomer = new VIPCustomer();
addCustomer(vCustomer);
int addCustomer(Customer customer){

}

 

하위 클래스는 상위 클래스의 타입을 내포하고 있으므로 상위 클래스로의 묵시적 형 변환이 가능합니다.

상속 관계에서 모든 하위 클래스는 상위 클래스로 형 변환(업캐스팅)이 됩니다. 

-> 역은 성립하지 않음. VIP는 customer가 맞지만 모든 customer가 VIP는 아니기 때문

 

 

형 변환과 메모리

Customer vc = new VIPCustomer(12345,"noname");

여기서 vc가 가리키는 것은?

 

VIPCustomer() 생성자에 의해 VIPCustomer 클래스의 모든 멤버 변수에 대한 메모리는 생성되었지만(VIP 인스턴스는 생성되어있지만),
변수의 타입이 Customer 이므로 실제 접근 가능한 변수나 메서드는 Customer의 변수와 메서드입니다. 

 

변수는 자기 타입 것만 쓸 수 있습니다. 

 

 

 

클래스의 계층 구조가 여러 단계인 경우

 

 

Human은 내부적으로 Promate와 mammal의 타입을 모두 내포하고 있습니다.  따라서 아래와 같이 선언할 수 있습니다.

Primate pHuman = new Human();
Mammal mHuman = new Human();

 

 

메서드 재정의하기

 

하위 클래스에서 메서드 재정의

 

• 오버라이딩(overriding) : 상위 클래스에 정의된 메서드의 구현 내용이 하위 클래스에서 구현할 내용과 맞지 않는 경우 하위 클래스에서 동일한 이름의 메서드를 재정의 할 수 있음
• VIPCustomer 클래스의 calcPrice()는 할인율이 적용되지 않기 때문에 재정의 하여 구현해야 합니다.

 

VIPCustomer.java

@Override
public int calcPrice(int price) {
	bonusPoint += price * bonusRatio;
	return price - (int)(price * salesRatio);
}

여기서 @Overriding 애노테이션은 재정의 된 메서드라는 의미로, 선언부가 기존의 메서드와 다른 경우 에러가 납니다.

 

 

형 변환과 오버라이딩 메서드 호출

Customer vc = new VIPCustomer();

여기서 vc 변수의 타입은 Customer지만, 인스턴스의 타입은 VIPCumstomer입니다. 

자바에서는 항상 인스턴스의 메서드가 호출됩니다.

 

 

따라서, vc.calcPrice() 하면 VIPCustomer의 메서드(재정의된 메서드)가 호출됩니다.

 

 

 

메서드가 호출되고 실행되는 원리

 

1. 메서드의 이름은 주소값을 나타냅니다.
2. 메서드는 명령어의 set이고, 프로그램이 로드되면 메서드 영역에 명령어 set이 위치합니다.
3. 해당 메서드가 호출되면 명령어 set이 있는 주소를 찾아 명령어가 실행됩니다.
4. 이때 메서드에서 사용되는 변수들은 stack 메모리에 위치하게 됩니다.
5. 따라서 다른 인스턴스라도 같은 메서드의 코드는 같으므로 같은 메서드가 호출됩니다.
6. 인스턴스가 생성되면 변수는 힙메모리에 따로 생성되지만, 메서드 명령어 set은 처음 한번만 로드 됩니다.

 

 

 

가상메서드의 원리

가상 메서드 테이블에서 해당 메서드에 대한 address를 가지고 있습니다.

재정의 된 경우는 재정의 된 메서드의 주소를 가리킵니다.