[자바 스터디] 5주차 : 클래스
gmelon
[자바 스터디] 5주차 : 클래스스터디/자바2023. 1. 23. 12:59@gmelon
Table of Contents

클래스란?

  • 클래스는 공통의 특징(characteristics)/행동(behavior)/속성(properties, attributes)을 공유하는 객체들의 집합
  • 클래스는 다양한 타입의 변수들과 메소드의 그룹

클래스가 포함하는 것들

  • data member (field) - 객체의 데이터가 저장되는 곳
  • method - 객체의 동작에 해당
  • constructor - new 연산자로 호출되는 메소드로 객체 생성 시 필드의 초기화를 담당
  • nested class - 클래스 내부에 또 다른 클래스를 선언할 수 있음
  • interface (!!)

내부 클래스 (Inner Class)

  • 내부 클래스는 외부 클래스의 private을 포함한 멤버들에 쉽게 접근이 가능하며 연관된 클래스를 그룹핑할 수 있다는 장점 때문에 사용
  • 내부 클래스는 static, member inner, anonymous inner, local inner 등으로 구분됨

1. Static Nested Class

  • static으로 선언했기 떄문에 외부 클래스와 내부 클래스가 분리되어 외부 클래스의 객체를 통하지 않고도 내부 클래스의 객체를 생성할 수 있음
  • 외부 클래스와 분리되기 때문에 외부 클래스의 인스턴스 변수에 접근할 수 없음
    • static 변수는 당연히 접근 가능
  • 사용 목적
    • 특정 클래스와 연관된 클래스를 grouping 하기 위해 사용
public class Outer {
    private static String message1 = "outer static message";
    private String message2 = "outer instance message";

    public static class Inner {
        public String getMessage() {
            // return message2; // 컴파일 오류
            return message1;
        }
    }
}

---

Outer.Inner inner = new Outer.Inner();
inner.getMessage(); // "outer static message"

2. Member Inner Class

  • 일반적으로 생각하는 inner class
  • 아래와 같은 구조
public class Outer {
    private int age = 20;

    public class Inner {
        public int getAge() {
            // 외부 클래스의 instance 변수에 접근 가능
            return age;
        }
    }
}
  • 외부 클래스의 instance 변수에도 접근 가능
  • 반드시 외부 클래스의 인스턴스를 통해서만 내부 클래스를 생성할 수 있음
    • 아래와 같이 생성
    • Heap에 저장될 때 내부 클래스의 인스턴스는 외부 클래스 인스턴스 내부에 생성됨
  Outer outer = new Outer();
  Outer.Inner inner = outer.new Inner();
  inner.getAge(); // 20
  • 컴파일 시엔 두 개의 클래스 파일이 생성됨
    • 위 예제의 경우 Outer, Outer$Inner 두 개의 클래스 파일 생성
  • 내부 클래스는 컴파일 시 아래와 같이 외부 클래스에 대한 참조를 갖음
    • 따라서 클래스 파일이 별개로 생성되지만, 외부 클래스에 접근할 수 있음
class Outer$Inner {
    final Outer this$0; // 외부 클래스에 대한 참조
}

3. Anonymous Inner Class

  • 익명 클래스
    • 말그대로 이름 없는 클래스로, 기존 클래스나 인터페이스의 메소드를 오버라이드하는 객체를 만들 때 사용 가능함
  • 인터페이스의 경우 함수형 인터페이스 구현체를 만들 때 주로 사용됨
    • 자바 8 부터는 람다 표현식을 사용해 편하게 익명 클래스 구현체를 만들 수 있음
// 1. 클래스
public class Person {
    private int age = 26;
    public boolean isAgeEqual(int age) {
        return this.age == age;
    }
}

---

Person person = new Person() {
    @Override
    public boolean isAgeEqual(int age) {
        return false;
    }
};

person.isAgeEqual(26); // 항상 false

// 2. 인터페이스
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

---

// 기존 방법
Function<Integer, Integer> function1 = new Function() {
    @Override
    public Object apply(Object o) {
        return (Integer) o + 1;
    }
};

// 람다 표현식 사용
Function<Integer, Integer> function2 = (i) -> i + 1;

function1.apply(1); // 2
function2.apply(1); // 2

4. Local Inner Class

  • 메소드 내부에서 생성된 클래스를 Local Inner Class라 부름
    • 메소드 내부에서 지역 변수에 대입되기 때문에 접근 제어자를 가질 수 없음
  • 또한, 이들은 메소드 내부에서만 인스턴스화 될 수 있음
    • 즉, 스코프가 메소드 내부로 제한됨
    • 외부에서는 이에 접근해 직접 생성할 수 있는 방법이 없다
public class Outer {
    public void someMethod() {
        class Inner {
            public void someMethod() {
                doSomeThing();
            }
        }
        Inner inner = new Inner();
        inner.someMethod();
    }

    public void someMethod2() {
        // 아래 코드는 컴파일 오류
        // Inner inner = new Inner();
    }
}

클래스 정의하는 방법

  • 아래와 같이 클래스 정의 가능
접근제어자 class 클래스명 {
    // 필드
    private int count;
    ...

    // 생성자
    ...

    // 메소드
    ...
}

접근 제어자

  • 접근 제어자 (Access Modifiers)는 필드, 메소드, 생성자, 클래스 등의 접근성 (acessibillity)를 설정
    • 필드, 메소드, 생성자, 클래스의 앞에 접근 제어자를 붙여서 접근성을 제어할 수 있음
접근 제어자 접근 가능 범위
Private 클래스 내부로 한정
Default 동일 패키지 내부로 한정. 접근 제어자를 명시하지 않으면 설정되는 기본 값
Protected 동일 패키지 내부 + 해당 클래스를 상속 받은 자식 클래스에 한정
Public 어디서나 접근 가능

객체 만드는 방법 (new 키워드 이해하기)

  • 아래와 같이 객체 생성 가능
public class ClassA {}

---

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ClassA classA = new ClassA(); // ClassA의 객체 classA 생성
    }
}
  • new 키워드를 사용하면 runtime에 객체가 메모리에 생성됨
    • 객체는 모두 Heap 영역에 생성됨
    • 객체를 저장하는 classA 변수는 Stack 메모리에 생성됨
  • 따라서 new 키워드를 사용한 후 Stack과 Heap 의 모습은 아래와 같음

new 시 바이트 코드 분석

  • new 로 객체를 생성하는 아래의 코드는 바이트코드로 다음과 같이 컴파일된다

자바 코드

public class Person {
    private final String name;
    private final int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("현상혁", 26);
    }
}

바이트 코드

...

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
    0: new           #4                  // class dev/gmelon/spring/springboot/web/Person
    3: dup
    4: ldc           #5                  // String 현상혁
    6: bipush        26
    8: invokespecial #6                  // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V
    11: astore_1
    12: return

...
  1. new
    • Heap 메모리에 빈 Person 객체가 생성됨
    • 동시에 Operand Stack 에 해당 Person 객체에 대한 참조값이 저장됨
  2. dup
    • invokespecial을 통해 생성자를 호출하면 현재 Operand Stack의 참조값이 날라감. 따라서 복제해둠
  3. ldc
    • "현상혁" 리터럴을 Method Area의 Runtime Constant Pool에 생성
    • 그 후, 해당 리터럴에 대한 참조를 Operand Stack에 저장
  4. bipush 10
    • 생성자에 전달할 인자 (26)을 Operand Stack에 추가
  5. invokespecial
    • 생성자 호출
    • 이 단계에서 Heap에 만들어진 객체 껍데기가 초기화된다
  6. astore
    • 지역 변수에 Operand Stack의 참조 값을 넣음

메소드 정의하는 방법

  • 메소드 구성요소
    • 접근 제어자 - public, private, ...
    • 반환 타입 - void, String, int, ...
    • 메소드 이름
    • 파라미터들 - (파라미터1, 파라미터2, ...)
    • 예외 - throws Exception
    • 메소드 본문 - {...}
  • 예시
public String getName(Long id) {
    return names.get(id);
}

private void validate(String name) throws Exception {
    service.validate(name); // Exception 발생 가능 메소드
}

// static 키워드를 통해 클래스 메소드로 선언할 수도 있음
// 이 경우 객체가 없어도 메소드 호출이 가능
public static ClassA init(Long id) {
    return new ClassA(id, initValue);
}

메소드 오버로딩

  • 파라미터만 다른 동일한 이름의 메소드를 여러 개 만드는 것을 말함
    • 메소드 호출 시, 인자에 따라 다른(적절한) 메소드가 호출됨
public int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

public double add(double a, double b) {
    return a + b;
}

public String add(String a, String b) {
    return a + b;
}

생성자 정의하는 방법

  • 클래스 정의 후 아무런 생성자를 명시하지 않으면 기본 생성자가 생성됨
    • 기본 생성자 - 아무런 인자를 받지 않는 (모든 필드에 기본 값이 채워지는) 객체 생성
    • 주의할 점은, 하나라도 생성자를 직접 작성하면 기본 생성자는 만들어지지 않음
  • 클래스의 필드에 값을 설정한 상태로 객체를 생성하고자 하면, 파라미터가 있는 생성자를 작성하면 됨
    • 생성자의 이름은 클래스와 동일해야 함
    • 생성자는 반환 타입을 명시하지 않음 (return ...; 도 X)
  • 생성자도 메소드와 동일하게 overloading이 가능
    • 이때, this()를 사용해 생성자 내부에서 다른 생성자를 호출할 수 있음
    • 생성자에서 this() 나 super() 를 호출할 땐 무조건 첫 라인에서 해야함
  • 생성자에는 항상 super() 가 숨겨져 있어서 부모의 생성자를 implicit하게 호출한다.
public class Person {
    public String name;
    public int age;

    // 기본 생성자 (아무런 생성자를 명시하지 않으면 작성하지 않아도 기본으로 생성됨)
    Person() {

    }

    // 파라미터가 있는 생성자
    Person(String name) {
        this.name = name;

        // 위 코드는 아래와 같이 this()를 사용해서도 동일하게 구현이 가능하다
        // this(name, 0);
    }

    // 생성자 오버로딩
    Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

---

public static void main(String[] args) {
    Person withoutName = new Person();
    System.out.println(withoutName.name); // null
    System.out.println(withoutName.age); // 0

    Person withName = new Person("현상혁");
    System.out.println(withName.name); // 현상혁
    System.out.println(withName.age); // 0

    Person withNameAndAge = new Person("현상혁", 26);
    System.out.println(withNameAndAge.name); // 현상혁
    System.out.println(withNameAndAge.age); // 26
}

생성자와 final 키워드

  • final로 선언된 변수를 생성자나 변수 선언 시 초기화하지 않으면 컴파일 오류가 발생함
// 컴파일 오류 발생
public class ClassA {
    private final int age;

    ClassA() {}
}

---

// 옵션 1 / 2 중 하나의 방법으로 변수 초기화를 수행해주어야 함
public class ClassA {
    // 옵션 1
    private final int age = 0;

    // 옵션 2
    ClassA (int age) {
        this.age = age;
    }
}

초기화 블럭

  • static 혹은 instance 초기화 블럭
    • 값을 변수 선언과 동시에 직접 대입하기 어려울 때 (반복문, 기타 로직 수행 등) 초기화할 수 있는 수단을 제공
  • instance 변수의 경우 생성자를 통하면 되므로 굳이 사용할 필요는 없어 보임
    • 만약 초기화 블럭과 생성자 모두에서 하나의 변수에 대해 동시에 값을 변경하게 되면, 초기화 블럭 -> 생성자 순으로 호출되므로 생성자의 값이 최종 값으로 덮어씌워짐
  • static 초기화 블럭 사용 예시
class Test {
    private static List<Integer> list;

    // static 초기화 블럭
    // 클래스 로딩 시점에 static 변수에 값을 대입해줌
    static {
        list = new ArrayList():
        list.add(...);
        ...
    }
}

this 키워드 이해하기

  • 자기 자신의 인스턴스 참조를 가리키는 키워드
    • 즉, 클래스를 기반으로 생성된 인스턴스를 가리키는 참조
    • 인스턴스에 대한 참조이기 때문에 static 메소드에서는 당연히 사용 불가능
  • 주로 생성자 등에서 지역 변수 (혹은 파라미터)와 인스턴스 변수의 이름이 같은 경우 이를 구분하기 위해 사용
public class Person {
    public String name;

    Person(String name) {
        // this를 사용해 `인스턴스 변수 name에 파라미터로 전달된 name을 넣겠다` 는 의미가 모호하지 않고 확실해짐
        this.name = name;
    }

    public void changeName(String name) {
        // 일반 메소드에서도 인스턴스 변수의 이름과 지역 변수의 이름이 겹치는 경우 아래와 같이 사용 가능
        this.name = name;
    }

    // 물론, 서로의 이름이 달라도 사용은 가능
    // public void changeName(String givenName) {
    //     this.name = givenName;
    // }
}
  • this와 객체의 참조 값 비교
class Person {
    public String address() {
        return this.toString();
    }
}

---

Person person = new Person();

System.out.println(person.toString()); // ...Person@2002fc1d
System.out.println(person.address());  // ...Person@2002fc1d

과제

  • int 값을 가지고 있는 이진 트리를 나타내는 Node 라는 클래스를 정의하세요.
  • int value, Node left, right를 가지고 있어야 합니다.
  • BinrayTree라는 클래스를 정의하고 주어진 노드를 기준으로 출력하는 bfs(Node node)와 dfs(Node node) 메소드를 구현하세요.
  • DFS는 왼쪽, 루트, 오른쪽 순으로 순회하세요.

참고문헌

'스터디 > 자바' 카테고리의 다른 글

[자바 스터디] 7주차 : 패키지  (0) 2023.01.30
[자바 스터디] 6주차 : 상속  (0) 2023.01.23
[자바 스터디] 3, 4주차 : 연산자, 제어문  (0) 2023.01.22
[자바 스터디] 2주차 : 자바 데이터 타입, 변수 그리고 배열  (0) 2023.01.22
[자바 스터디] 1주차 : JVM은 무엇이며 자바 코드는 어떻게 실행하는 것인가.  (0) 2023.01.21
gmelon
@gmelon :: gmelon's greenhouse

백엔드 개발을 공부하고 있습니다.

스터디/자바 추천 글
more
image

티스토리툴바