자바(Java) - 객체지향 프로그래밍 1-1(Object - oriented Programming)

객체지향 언어의 주요 특징은 

 

1. 코드의 재사용성이 높다.

새로운  코드를 작성할 때 기존의 코드를 이용하여 쉽게 작성할 수 있다.

 

2. 코드의 관리가 용이하다.

코드간의 관계를 이용하여 적은 노력으로 쉽게 코드를 변경할 수 있다.

 

3. 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.

제어자와 메서드를 이용해서 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 하며, 코드의 중복을 제거하여 코드의 불일치로 인한 오작동을 방지할 수 있다.

 

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클래스와 객체

 

클래스란 '객체를 정의해놓은 것.' 또는 '객체의 설계도 또는 틀'이라고 정의할 수 있다.

클래스는 객체를 생성하는데 사용되며, 객체는 클래스에 정의된 대로 생성된다.

클래스의 정의 : 객체를 정의해 놓은 것
클래스의 용도 : 객체를 생성하는데 사용

객체의 정의 : 실제로 존재하는 것 , 사물 또는 개념
객체의 용도 : 객체가 가지고 있는 속성과 기능에 따라 다르다.

 

프로그래밍에서 객체는 클래스에 정의된 내용대로 메모리에 생성된 것을 뜻한다.

 

클래스는 단지 객체를 생성하는데 사용될 뿐, 객체 그 자체는 아니다. 원하는 기능의 객체를 사용하기 위해서는 먼저 클래스로부터 객체를 생성하는 과정이 선행되어야 한다.

먼저 클래스를 작성한다음 클래스로부터 객체를 생성하여 사용한다.

객체를 사용한다는 것은 객체의 기능을 사용한다는 것이다.

 

클래스를 정의하고 클래스를 통래 객체를 생성하는 이유는 설계도를 통해서 제품을 만드는 이유와 같다.

하나의 설계도만 잘 만들어 놓으면 제품을 만드는 것은 쉬워지기 때문이다.

 

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객체의 구성요소 - 속성과 기능

 

객체는 속성과 기능, 두 종류의 구성으로 이루어져 있으며, 일반적으로 객체는 다수의 속성과 다수의 기능을 갖는다.

객체는 속성과 기능의 집합이라고 할 수 있다.

그리고, 객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버라 한다.

 

클래스란 객체를 정의한 것이므로 클래스에는 객체의 모든 속성과 기능이 정의되어 있다. 클래스로부터 객체를 생성하면, 클래스에 정의된 속성과 기능을 가진 객체가 만들어진다는 것이다.

 

객체지향 프로그래밍에서는 속성과 기능을 각각 변수와 메서드로 표현한다.

속성(proepety)  → 멤버변수(variable)
기능(function) → 메서드(method)

 

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객체와 인스턴스

 

클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스라고 한다.

 

인스턴스는 객체와 같은 의미이지만, 객체는 모든 인스턴스를 대표하는 포괄적인 의미를 갖고 있으며, 인스턴스는 어떤 클래스로부터 만들어진 것인지를 보다 강조하는 의미를 갖고 있다.

 

인스턴스는 객체와 같은 의미이므로, 두 용어의 사용을 엄격히 구분할 필요는 없지만, 문맥에 따라 구별하여 사용하는 것이 좋다.

 클래스     (인스턴스화)→     인스턴스(객체)

 

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한 파일에 여러 클래스 작성

 

하나의 소소파일에 하나의 클래스만을 정의하는 것은 보통이지만,  하나의 소스파일에 둘 이상의 클래스를 정의하는 것도 가능하다.

이 때 소스파일의 이름은 public class로 일치해야 한다.

만일 소스파일 내에 public class가 없다면, 소스파일의 이름은 소스파일 내의 어떤 클래스의 이름으로 해도 상관없다.

 

 

소스파일과 달리 클래스파일은 클래스마다 하나씩 만들어진다.

 

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객체의 생성과 사용

 

클래스를 선언한 것은 설계도를 작성한 것에 불과하므로, 인스턴스를 생성해야 그 설계도에 맞는 제품을 사용할 수 있다.

클래스로부터 인스턴스를 생성하는 방법은 여러 가지 있지만 일반적으로는 다음과 같이 한다.

 

클래스명 변수명;			//클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수 선언
변수명 = new 클래스명();	//클래스의 객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장

 

예제

class Ex6_` {
	public static void main(String[] args){
    	Tv t						//Tv인스턴스를 참조하기 위한 변수 t를 선언
        t = new Tv();				//Tv인스턴스를 생성한다.
        t.channel = 7;				//Tv인스턴스의 멤버변수 channel의 값을 7로 한다.
        t.channelDown();			//Tv인스턴스의 메서드 channelDown()을 호출한다.
        System.out.println("현재 채널은" + t.channel + " 입니다.");
    }
}

class Tv {
	//Tv의 속성(멤버변수)
	String color;		//색상
    boolean power;		//전원상태(on/off)
    int channel;		//채널
    
    //Tv의 기능(메서드)
    void power() { power = !power; }		//TV를 켜거나 끄는 기능을 하는 메서드
    void channel() { ++channel; }			//TV의 채널을 높이는 기능을 추가하는 메서드
    void channelDown() { --channel; }		//TV의 채널을 낮추는 기능을 추가하는 메서드

Tv클래스로부터 인스턴스를 생성하고 인스턴스의 속성(channel)과 메서드(channelDown())를 사용하는 방법을 보여주는 예제이다.

 

1. Tv t;
Tv클래스 타입의 변수 t를 선언한다. 메모리에 참조변수 t를 위한 공간이 마련된다. 아직 인스턴스를 생성하지 않았으므로 이 참조변수로 할 수 있는 것은 아무것도 없다.

2. t = new Tv();
연산자 new에 의해 Tv클래스의 인스턴스가 메모리의 빈 공간이 생성된다. 주소가 0x100인 곳에 생성되었다고 가정했을 때, 멤버변수는 각 자료형에 해당하는 기본값으로 초기화된다.
그 다음에는 대입연산자(=)에 의해서 생성된 객체의 주소값이 참조변수 t에 저장된다.  참조변수 t를 통해 Tv인스턴스에 접근할 수 있다.
인스턴스를 다루기 위해서는 참조변수가 반드시 필요하다.

3. t.channel = 7;
참조변수 t에 저장된 주소에 있는 인스턴스의 멤버변수 channel에 7을 저장한다.
인스턴스의 멤버변수(속성)를 사용하려면 '참조변수.멤버변수'와 같이 하면 된다.

4. t.channelDown();
참조변수 t가 참조하고 있는 Tv의 인스턴스의 channelDown메서드를 호출한다.
channel Down메서드는 멤버변수 channel에 저장되어 값을 1 감소시킨다.

5. System.out.println("현재 채널은" + t.channel + " 입니다.");
참조변수 t가 참조하고 있는 Tv인스턴스의 멤버변수 channel에 저장되어 있는 값을 출력한다. 

 

인스턴스와 참조변수의 관계는 마치 우리가 일상에서 사용하는 TV와 TV리모콘의 관계와 같다.

TV리모콘(참조변수)를 통해서 TV(인스턴스)를 다루기 때문이다. 다른점이라면, 인스턴스는 오직 참조변수를 통해서만 다룰 수 있다는 것이다.

그리고 TV를 사용하려면 TV리모콘을 사용해야 하고, 에어컨을 사용하려면 에어컨 리모콘을 사용해야 하는 것처럼 Tv인스턴스를 사용하려면, Tv클래스 타입의 참조변수가 필요한 것이다.

 

인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있고, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야 한다.

같은 클래스로부터 생성되었을지라도 각 인스턴스의 속성은 서로 다른 값을 유지할 수 있으며, 메서드의 내용은 모든 인스턴스에 대해 동일하다.

 

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객체 배열

 

많은 수의 객체를 다루어야 할 때, 배열로 다루면 편리할 것이다.

객체를 배열로 다루는 것이 가능하며,  이것을 객체배열이라 한다.

객체 배열 안에 객체가 저장되는 것은 아니고, 객체의 주소가 저장된다.

객체배열은 참조변수들을 하나로 묶은 참조변수 배열이다.

 

Tv tv1, tv2, tv3;
//위 문장을 객체배열로 하면
Tv[] tvarr = new Tv[3];

길이가 3인 객체 배열 tvarr을 생성하면 각 요소는 참조변수의 기본값인 null로 자동 초기화 된다.

그리고 이 객체 배열은 3개의 객체, 정확히는 객체의 주소,를 저장할 수 있다.

 

객체 배열을 생성하는 것은, 그저 객체를 다루기 위한 참조변수들이 만들어진 것일 뿐, 아직 객체가 저장되지 않았다.

객체를 생성해서 객체 배열의 각 요소에 저장하는 것이다.

 

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

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

 

배열의 초기화 블럭을 사용하면, 다음과 같이 한줄로 간단히 할 수 있다.

Tv[] tvarr = { new Tv(), new Tv(), new Tv() };

다뤄햐 할 객체가 많을 때는 for문을 사용하면 된다.

Tv[] tvarr = new Tv[100];

for(int i=0; i<tvarr.length; i++) {
	tvarr[i] = new Tv();
}

 

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클래스의 정의

 

데이터와 함수의 결합

 

변수 : 하나의 데이터를 저장할 수 있는 공간

배열 : 같은 종류의 여러 데이터를 하나로 저장할 수 있는 공간

구조체 : 서로 연관된 여러 데이터(종류 관계 X) 를 하나로 저장할 수 있는 공간

클래스 : 데이터와 함수의 결합(구조체 + 함수)

 

사용자 정의 타입

 

원하는 타입을 직접 만들 수 있다.

자바와 같은 객체지향언어에서는 클래스가 사용자 정의 타입이다.

 

기본형의 개수는 8가지로 정해져 있지만, 참조형의 개수가 정해져 있지 않은 이유는 프로그래머가 새로운 타입을 추가할 수 있기 때문이다.

 

객체지향언어에서는 추가적인 조건들, 예를들면 '시간의 범위는 0 ~ 23이다.'같은 것들을 제어자와 메서드를 이용해서 코드에 쉽게 반영할 수 있다. 

 

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변수의 종류

 

선언 위치에 따른 변수의 종류

 

1. 클래스 변수

클래스 영역에 선언되며, 클래스가 메모리에 올라갈 때 만들어진다.

 

클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스 변수(iv) 앞에 static을 붙이기만 하면 된다.

모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유하게 된다. 

 

한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스 변수로 선언해야 한다.

클래스 변수는 인스턴스를 생성하지 않고 언제라도 바로 사용할 수 있다는 특징이 있다.

'클래스명.클래스변수명'과 같은 형식으로 사용

2. 인스턴스 변수

클래스 영역에 선언되며, 인스턴스를 생성할 때 만들어진다.

 

인스턴스 변수(iv)의 값을 읽어 오거나 저장하려면 먼저 인스턴스를 생성해야 한다.

인스턴스마다 별도의 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다.

 

인스턴스마다 고유의 상태를 유지해야하는 경우에 사용한다.

'참조변수명.인스턴스변수명'과 같은 형식으로 사용

3. 지역 변수

메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없다.

 

for문과 while문의 블럭 내에 선언된 지역 변수는, 지역변수가 선언된 {} 내에서만 사용 가능하며, {}을 벗어나면 소멸되어 사용할 수 없게 된다.

 

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메서드

 

메서드란 특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것이다.

기본적으로 수학의 함수와 비슷하다. 어떤 값을 입력하면 이 값으로 작업을 수행해서 결과를 반환한다.

 

메서드는 크게 '선언부'와 '구현부'로 이루어져 있다. 메서드를 정의한다는 것은 선언부와 구현부를 작성한다는 것을 뜻하며, 다음과 같은 형식으로 메서드를 정의한다.

반환타입 메서드이름 (타입 변수명, 타입 변수명, ... ) // (선언부)
{
                  // 메서드가 호출되면 수행할 코드(구현부)
}

메서드는 중복코드 제거, 관리 용이, 재사용이 가능하다는 장점이 있다.

 

반복적으로 수행되는 여러 문장을 메서드로 작성한다.

하나의 메서드는 한 가지 기능만 수행하도록 작성하는 것이 좋다.

 

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함수

 

int add(int x, int y) {  
=> int(반환타입) add(메서드 이름) int x, int y(매개변수(입력))
        int result = x + y; => 처리
        return result;  => 결과를 반환
}

 

값을 입력 받아서 처리하고, 결과를 반환다.

메서드 수행 시 아무것도 반환하지 않을 때 void(반환타입)를 사용한다.

 

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메서드의 호출

 

메서드를 정의했어도 호출하지 않으면 아무 일도 일어나지 않는다. 메서드를 호출해야만 구현부{}의 문장들이 수행된다.

(main메서드는 프로그램 실행 시 OS에 의해 자동적으로 실행된다.)

 

		메서드 이름(값1, 값2, ...); //메서드를 호출하는 방법
        
print99danAll();	//void print99danAll()을 호출
int result = add(3, 5); //int add(intx, int y)를 호출하고 결과를 resule에 저장

 

인수와 매개변수

메서드를 호출할 때 ()안에 지정해준 값들을 '인수(argument)' 또는 '인자'라고 한다.

인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.

 

인수는 메서드가 호출되면서 매개변수에 대입되므로, 인자의 타입은 매개변수의 타입과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.

 

메서드에 선언된 매개변수와 개수보다 많은 값을 괄호에 넣거나 타입이 다른 값을 넣으면 컴파일러가 에러를 발생시킨다.

 

반환타입이 void가 아닌 경우, 메서드가 작업을 수행하고 반환한 값을 대입연산자로 변수에 저장하는 것이 보통이지만, 저장하지 않아도 문제가 되지 않는다.

 

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메서드의 실행흐름

 

class MyMath {
	long add(long a, long b) {
    	long result = a + b;
        return result;
 //return a + b; //위 두 줄을 이와 같이 한 줄로 간단히 할 수 있다.
	}
	long subract(long a, long b)	{ return a - b; }
	long multiply(long a, long b)	{ return a * v; }
	double divide(long a, long b)	{ return a / v; }
}

 

두 개의 값을 매개변수로 받아서 사칙연산을 수행하는 4개의 메서드를 가진 MyMath클래스를 정의한 것이다.

 

MyMath클래스의 'add(long a, long b)'를 호출하기 위해서는 먼저 'MyMath mm = new MyMath();'와 같이 해서, MyMath클래스의 인스턴스를 생성한 다음 참조변수 mm을 통해야 한다.

 

MyMath mm = new MyMath();

long value = mm.add(1L, 2l);

long add (long a, long b) {
		long result = a+b;
        return result;
}

main메서드에서 메서드 add를 호출하고, 인수 1L와 2L이 메서드 add의 매개변수 a, b에 각각 복사(대입)된다.

그리고, 메서드 add의 {}안에 있는 문장들이 순서대로 실행된다.

다음으로, 메서드 add의 모든 문장이 실행되거나 return문을 만나면 호출한 메서드로 되돌아와서 이후의 문장들을 수행한다.

 

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return

 

실행 중인 메서드를 종료하고 호출한 곳으로 되돌아간다.

반환타입이 void가 아닌 경우, 반드시 return 문이 필요하다.

void 는 컴파일러가 자동으로 메서드 마지막에 return; 을 추가해 준다.

 

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반환값

 

return의 반환값으로 변수가 오긴 하지만 항상 그런건 아니다.

long add(long a, long b) {
    	long result = a + b;
        return result;
}

long add(long a, long b) {
        return a + b;

위에 첫번째 코드는 아래처럼 간단히 할 수 있다.

'x + y'라는 수식이 적혀있지만 수식이 반환되는 것이 아니라 이 수식을 계산한 결괏값을 반환한다.

 

int diff(int x, int y) {
    	int result = =abc(x-y);
        return result;
}

두개의 정수를 받아서 그 차이를 절댓값으로 반환한다.

 

int diff(int x, int y) {
        return abc(x-y);
}

위 코드는 메서드를 반환하는 것이 아니라 메서드 abs를 호출하고, 그 결과를 받아서 반환한다.

메서드 abc의 반환타입이 메서드 diff의 반환타입과 일치하기 때문에 이렇게 하는 것이 가능한 것이다.

 

간단한 메서드의 경우 if문 대신 조건 연산자를 사용하기도 한다.

 

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호출스택(call stack)

 

호출스택은 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 중간 결과 등을 저장하는데 사용된다.

 

메서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리 공간은 반환되어 사라진다.

 

메서드가 호출되면 수행에 필요한 만큼의 메모리를 스택에 할당받는다.
메서드가 수행을 마치고나면 사용했던 메모리를 반환하고, 스택에서 제거된다.
호출스택의 제일 위에 있는 메서드가 현재 실행중인 메서드이다.
아래에 있는 메서드가 바로 위의 메서드를 호출한 메서드이다.

 

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