자바 클래스
whiteship/live-study 5주차 정리
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목표
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학습할 것 (필수)
- 클래스 정의하는 방법
- 객체 만드는 방법 (new 키워드 이해하기)
- 메소드 정의하는 방법
- 생성자 정의하는 방법
- this 키워드 이해하기
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과제 (옵션)
- int 값을 가지고 있는 이진 트리를 나타내는 Node 라는 클래스를 정의하세요.
- int value, Node left, right 를 가지고 있어야 합니다.
- BinaryTree 라는 클래스를 정의하고 주어진 노드를 기준으로 출력하는 bfs(Node node)와 dfs(Node node) 메소드를 구현하세요.
- DFS 는 왼쪽, 루트, 오른쪽 순으로 순회하세요.
1. 클래스를 정의하는 방법
- 클래스를 프로그래밍적 언어로 표현하자면 어떠한 객체의 변수(variable), 메소드(method)의 집합이라고 표현할 수 있으며, 현실세계에 빗대어 말하자면 동일한 속성과 행위를 수행하는 객체의 집합이라고 표현 할 수 있다.
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클래스 구조
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필드(field) : 해당 클래스 객체의 상태 속성을 나타내며, 멤버 변수라고도 불린다. 여기서 초기화하는 것을 필드 초기화 또는 명시적 초기화라고 한다.
- 인스턴스 변수 : 이름에서 알 수 있듯이 인스턴스가 갖는 변수이며, 인스턴스를 생성할 때 만들어진다. 서로 독립적인 값을 가지며 heap 영역에 할당되고 gc 에 의해 관리된다.
- 클래스 변수 : 정적을 의미하는 static 키워드가 인스턴스 변수 앞에 붙으면 클래스 변수이다. 해당 클래스에서 파생된 모든 인스턴스는 이 변수를 공유한다.
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메서드(method) : 메서드는 해당 객체의 어떠한 동작을 나타낸다.
- 인스턴스 메서드 : 인스턴스 변수와 연관된 작업을 하는 메소드로 인스턴스를 통해 호출할 수 있으므로 반드시 먼저 인스턴스를 생성해야 한다.
- 클래스 메서드(정적 메서드) : 인스턴스를 생성하지 않고 클래스 이름.메서드이름(매개변수)와 같이 호출 가능하다.
- 생성자(constructor) : 객체가 생성된 직후에 클래스의 객체를 초기화하는데 사용되는 코드 블록이다. 메서드와 달리 리턴 타입이 없으며, 클래스엔 최소 한개 이상의 생성자가 존재하며, 생성자가 없으면 매개변수가 없는 생성자가 실행된다.
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초기화 블록(initializer) : 초기화 블록 내에서는 조건문, 반복문 등을 사용해 명시적 초기화에선 불가능한 초기화를 수행할 수 있다.
- 클래스 초기화 블록 : 클래스 변수 초기화에 쓰인다.
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인스턴스 초기화 블록 : 인스턴스 변수 초기화에 쓰인다.
- 클래스 변수 초기화 : 기본값 -> 명시적 초기화 -> 클래스 초기화 블록
- 인스턴스 변수 초기화 : 기본값 -> 명시적 초기화 -> 인스턴스 초기화 블록 -> 생성자
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객체 생성이 각각의 초기화 블록이 실행되는 순서는 아래의 코드를 수행해보면 클래스초기화 블록 -> 인스턴스 초기화 블록 -> 생성자의 순으로 실행되는 것을 확인 할 수 있다.
class Study { // 클래스 static String classVar; // 클래스 변수 static { // 클래스 초기화 블록 System.out.println("클래스 초기화 블록"); classVar = "Class Variable"; } String constructor; String instanceVar; // 인스턴스 변수 { // 인스턴스 초기화 블록 instanceVar = "Instance Variable"; System.out.println("인스턴스 초기화 블록"); } Study() { // 생성자 constructor = "Constructor"; System.out.println("생성자 블록"); } static void classMethod() { // 클래스 메서드 System.out.println(classVar); } void instanceMethod() { // 인스턴스 메서드 System.out.println(instanceVar); } } -
접근 제어자
- 제어자 : 클래스, 변수, 메서드의 선언부에 함계 사용되어 부가적인 의미를 부여한다.
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접근 제어자 : 해당 클래스 또는 멤버를 정해진 범위에서만 접근할 수 있도록 통제하는 역할을 한다. 참고로 default 는 아무것도 붙이지 않았을때를 의미한다.
- 접근 제어자 : public, protected, default, private
- 그 외 : static, final, abstract, transient, synchronized, volatile 등등…
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접근제어자 동일 클래스 동일 패키지 child 클래스 그 외의 영역 public O O O O protected O O O (default) O O private O - static : 변수, 메서드는 객체가 아닌 클래스에 속한다.
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final
- 클래스 앞에 붙으면 해당 클래스는 상속 불가
- 변수 또는 메서드 앞에 붙으면 수정되거나 오버라이딩 불가
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abstract
- 클래스 앞에 붙으면 추상 클래스가 되어 객체 생성이 불가하고, 사용하기 위해서는 상속 받아야 한다.
- 변수 앞에 지정할 수 없다.
- 메서드 앞에 붙는 경우는 오직 추상 클래스 네에서의 메서드밖에 없으며, 해당 메서드는 선언부만 존재하고 구현부는 상속한 클래스의 메서드에 의해 구현되어야 한다.
- transient : 변수 또는 메서드가 포함된 객체를 직렬화할 때 해당 내용은 무시된다.
- synchronized : 메서드는 한번에 하나의 쓰레드에 의해서만 접근 가능하다.
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volatile : 해당 변수의 조작에 CPU 캐시가 쓰이지 않고 항상 메인 메모리부터 읽힌다.
- 하드웨어에서 메모리로 정보가 올라가는 데에도 시간이 많이 걸리지만, 메모리에서 CPU 로 정보가 넘어가는데도 시간이 걸린다. 그렇기 때문에 CPU 에서는 캐싱이라는 기법을 사용한다.
- 자바의 바이트 코드는 JVM 에 의해서 이러한 최적화 과정을 거치는데, 병렬처리에서는 이러한 캐싱 처리가 가시성 문제가 발생할 수 있기 때문에 해당 변수는 캐시를 사용하지 말고 메모리에서 가져와 써라는 의미로 volatile 제어자를 사용한다.
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2. 객체 만드는 방법 (new 키워드 이해하기)
- 객체를 생성 하려면 new 키워드를 생성자 중 하나와 함께 사용하면 된다.
- new 키워드는 새 객체에 메모리를 할당하고 해당 메모리에 대한 참조값을 반환하여 클래스를 인스턴스화한다. 일반적으로 객체가 메모리에 할당되면 인스턴스라 부른다.
3. 메소드 정의하는 방법
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public String getType (String name) { 구현부 } - 접근 제어자 및 기타 제어자(public)
- 변환 타입(String) : 메서드가 모든 작업을 수행한 뒤에 반환할 타입을 명시한다.
- 메서드 이름(getType) : 메서드명은 동사여야 하고 lowerCamelCase 를 따르며 뜻이 명확하게 하도록 하자.
- 매개 변수 리스트(String name) : 메서드에서 사용할 매개변수들을 명시한다.
- 메서드 시그니처 : 컴파일러는 메서드 시그니처를 보고 오버로딩(overloading) 을 구별한다.
- 접근 제어자(public) 부터 매개 변수 리스트(String name) 까지를 선언부라고 한다.
4. 생성자 정의하는 방법
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생성자를 명시하지 않으면 컴파일러가 자동으로 기본 생성자를 생성한다. 하지만 기본 생성자가 아닌 다른 형태의 생성자만 명시했다면 기본 생성자는 생성되지 않는다.
Point() {} // 기본 생성자 Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; }
5. this 키워드 이해하기
- this 는 인스턴스 자신을 가르키는 참조 변수이고 this() 는 생성자를 뜻하며, 상속한 부모 클래스의 값이나 생성자를 사용할 때는 super, super() 를 사용한다.
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this 의 사용은 총 3가지 형태로 사용된다.
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클래스의 속성과 매개변수의 이름이 같을 때
public Class Test{ int a; public Test(int a){ this.a = a; } }- 위 코드에서 생성자에서 클래스의 속성인 a 를 매개변수 a 로 초기화 해준다. 만약 a = a 와 같이 쓴다면 인스턴스 변수 a 는 초기화 되지 않는다.
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오버로딩된 다른 생성자를 호출할 때
public class Layer { int layerId; String layerName; public Layer() { this(0, null); } public Layer(int layerId) { this(layerId, null); } public Layer(String layerName) { this(0, layerName); } public Layer(int layerId, String layerName) { this.layerId = layerId; this.layerName = layerName; } } -
인스턴스 자신의 참조값을 전달하고 싶을 때
public class Layer { int layerId; String layerName; public Layer(int layerId, String layerName) { this.layerId = layerId; this.layerName = layerName; } public Layer getLayerInstance() { return this; } }-
위와 같이 인스턴스를 리턴하는 함수와 직접 생성한 인스턴스를 비교해보면 같은 결과가 나온다.
Layer layer3 = new Layer(10, "테스트"); Layer layer4 = layer3.getLayerInstance(); assertThat(layer3).isEqualTo(layer4);
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6. 클래스, 객체, 인스턴스
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클래스(Class)
- 객체를 만들어 내기 위한 설계도 혹은 틀. 연관되어 있는 변수와 메서드의 집합
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객체(Object)
- 소프트웨어 세계에 구현할 대상. 클래스에 선언된 모양 그대로 생성된 실체로, 객체는 모든 인스턴스를 대표하는 포괄적인 의미를 갖는다.
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인스턴스(Instance)
- 설계도를 바탕으로 소프트웨어 세계에 구현된 구체적인 실체. 객체를 소프트웨어에 실체화 하면 그것을 인스턴스라고 부르며, 실체화된 인스턴스는 메모리에 할당된다.
- 객체가 메모리에 할당되어 실제 사용될 때 인스턴스라고 부른다.
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/* 클래스 */ public class Animal { ... } /* 객체와 인스턴스 */ Animal cat, dog; // '객체' // 인스턴스화 cat = new Animal(); // cat은 Animal 클래스의 '인스턴스'(객체를 메모리에 할당) dog = new Animal(); // dog은 Animal 클래스의 '인스턴스'(객체를 메모리에 할당) -
클래스 vs 객체
- 클래스는 ‘설계도’, 객체는 ‘설계도로 구현한 모든 대상’ 을 의미한다.
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객체 vs 인스턴스
- 클래스의 타입으로 선언되었을때 객체라고 부르고, 그 객체가 메모리에 할당되어 실제 사용될 때 인스턴스라고 부른다.
- 객체는 현실 세계에 가깝고, 인스턴스는 소프트웨어 세계에 가깝다.
- 객체는 ‘실체’, 인스턴스는 ‘관계’ 에 초점을 맞춘다.