6-2장 클래스와 객체

 

6-1장 객체지향언어는 가볍게 읽어보면 좋을 내용이라 정리는 생략했다.

 

1. 클래스와 객체의 정의와 용도

클래스

 

정의: 객체를 정의해 놓은 것, 객체의 설계도 또는 틀

용도: 객체를 생성하는 데 사용

 

클래스는 객체를 생성하는 데 사용되며, 객체는 클래스에 정의된대로 생성된다.

 

객체

 

정의: 실제로 존재하는 것. 사물 또는 개념

용도: 객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름

 

예시를 통해 살펴보기

TV설계도(클래스)는 TV라는 제품(객체)을 정의한 것 이며. TV(객체)를 만드는데 사용된다.

 

클래스는 단지 객체를 생성하는 데 사용될 뿐, 객체 그 자체는 아니다.

우리가 원하는 기능의 객체를 사용하기 위해서는 먼저 클래스로부터 객체를 생성하는 과정이 선행되어야 한다.

 

2. 객체와 인스턴스

💡클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화(instantiate)라고 하며, 어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다.

 

인스턴스와 객체는 같은 의미이지만, 객체는 모든 인스턴스를 대표하는 포괄적인 의미를 가지고 있다.

인스턴스는 어떤 클래스로부터 만들어진 것인지를 강조하는 보다 구체적인 의미를 가지고 있다.

 

예를 들어 '책상은 인스턴스다.'라고 하기보다는 '책상은 객체다'가 더 자연스럽고,

'책상은 책상 클래스의 객체이다.'라고 하기보다는 '책상은 책상 클래스의 인스턴스다.'라고 하는 것이 더 자연스럽다.

 

3. 객체의 구성요소 - 속성과 기능

💡객체는 속성과 기능, 두 종류의 구성요소로 이루어져 있다. 객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버(member)라 한다.

 

속성, 기능과 같은 뜻의 여러가지 용어

 

속성(property): 멤버 변수(member variable), 특성(attribute), 필드(field), 상태(state)

기능(function): 메서드(method), 함수(function), 행위(behavior)

 

예시를 통해 살펴보기

 

객체지향 프로그래밍에서는 속성과 기능을 각각 변수와 메서드로 표현한다.

 

위에서 분석한 토대로 Tv클래스를 만들어보자.

속성이었던 색상, 전원 상태, 채널은 멤버 변수로, 기능이었던 켜기, 채널 변경하기는 메서드로 표현되었다.

class Tv {
    String color;  // 색상
    boolean power; // 전원 상태
    int channel;  // 채널

    void power() {
        power = !power;
    }

    void channelUp() {
        channel++;
    }

    void channelDown() {
        channel--;
    }
}

 

4. 인스턴스의 생성과 사용

위에서 Tv클래스를 선언한 것은 단지 Tv 설계도를 작성한 것에 불과하다.

Tv를 사용하기 위해서는 Tv 인스턴스를 생성해야한다.

 

인스턴스의 생성

 

1. 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수 선언

2. 클래스의 객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장

 

Tv t;  // 클래스명 변수명
t = new Tv();  // 변수명 = new 클래스명()

 

예제 1로 살펴보기

 

public class TvTest {
    public static void main(String[] args) {
        Tv t;
        t = new Tv();

        t.channel = 7;
        t.channelDown();
        System.out.println("현재 채널은 " + t.channel + "입니다");
    }
}

 

1. Tv t;

Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언한다. 메모리에 참조변수 t를 위한 공간이 마련된다.

아직 인스턴스가 생성되지 않았으므로 참조변수로 아무것도 할 수 없다.

 

2. t = new Tv();

연산자 new에 의해 Tv클래스의 인스턴스가 메모리의 빈 공간에 생성된다.

주소가 0x100인 곳에 생성되었다고 가정하자. 이때, 멤버변수는 각 자료형에 해당하는 기본값으로 초기화된다.

color는 참조형이므로 null로, power는 boolean이므로 false로, 그리고 channel은 int이므로 0으로 초기화된다.

 

그다음에는 대입연산자(=)에 의해서 생성된 객체의 주소값이 참조변수에 저장된다.

이제는 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.

여기서 알 수 있는 것처럼, 인스턴스의 멤버변수(속성)를 사용하려면 ‘참조변수.멤버변수’와 같이 하면 된다.

 

4. t.channelDown();

참조변수 t가 참조하고 있는 Tv인스턴스의 channelDown메서드를 호출한다.

channel Down메서드는 멤버변수 channel에 저장되어 있는 값을 1 감소시킨다.

 

5. System.out.println("현재 채널은 " + t.channel + "입니다.");

참조변수 t가 참조하고 있는 Tv인스턴스의 멤버변수 channel에 저장되어 있는 값을 출력한다.

현재 channel의 값은 6이므로 ‘현재 채널은 6입니다.’가 화면에 출력된다.

 

=> 인스턴스를 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야 한다.

 

예제 2로 살펴보기

 

public class TvTest {
    public static void main(String[] args) {
        Tv t1 = new Tv();
        Tv t2 = new Tv();

        t2 = t1;
        t1.channel = 7;

        System.out.println(t1.channel);  // 7
        System.out.println(t2.channel);  // 7
    }
}

 

1. Tv t1 = new Tv(); Tv t2 = new Tv();

2개의 Tv클래스의 인스턴스를 생성 후 참조변수에 객체의 주솟값을 저장한다.

 

 

2. t2 = t1;

t1은 참조변수이므로, 인스턴스의 주소를 저장하고 있다.

이 문장이 수행되면, t2가 가지고 있던 값 은 잃어버리게 되고 t1에 저장되어 있던 값이 t2에 저장되게 된다.

그렇게 되면 t2 역시 t1이 참조하고 있던 인스턴스를 같이 참조하게 되고, t2가 원래 참조하고 있던 인스턴스는 더 이상 사용할 수 없게 된다.

 

* 자신을 참조하고 있는 참조변수가 하나도 없는 인스턴스는 더 이상 사용될 수 없으므로 ‘가비지 컬렉터 (Garbage Collector)’에 의해서 자동적으로 메모리에서 제거된다.

 

3. t1.channel = 7;

channel의 값을 7로 한다.

 

4. System.out.println(t1.channel); System.out.println(t2.channel); 

이제 t1과 t2가 모두 같은 Tv클래스의 인스턴스를 가지고 있기 때문에 t1.channel과 t2.channel의 값은 7이다.

 

참조변수와 인스턴스의 관계

 

참조변수에는 하나의 값(주소)만이 저장될 수 있으므로 둘 이상의 참조변수가 하나의 인스턴스를 가리키는(참조하는) 것은 가능하지만 하나의 참조변수로 여러 개의 인스턴스를 가리키는 것은 불가능하다.

 

5. 객체 배열

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

즉, 객체 배열은 참조변수들을 하나로 묶은 참조변수 배열이다.

 

1. 객체 배열 생성

Tv[] tvArr = new Tv[3];

각 요소는 참조변수의 기본 값인 null로 초기화된다.

이 객체 배열은 3개의 객체의 주소를 저장할 수 있다.

 

2. 객체를 생성해서 객체 배열의 각 요소에 저장

Tv[] tvArr = new Tv[3];

tvArr[0] = new Tv();
tvArr[1] = new Tv();
tvArr[2] = new Tv();

 

- 배열의 초기화 블록 사용

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

 

- for문 사용

Tv[] tvArr = new Tv[100];

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

 

6. 클래스의 또 다른 정의

1. 클래스 - 데이터와 함수의 결합

 

데이터 저장개념의 발전과정

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 관계없이 하나의 집합으로 저장할 수 있는 공간

4. 클래스: 데이터와 함수의 결합(구조체 + 함수)

 

이전에는 데이터는 데이터끼리, 함수는 함수끼리 따로 다루어져 왔지만, 사실 함수는 주로 데이터를 가지고 작업을 하기 때문에 많은 경우에 있어서 데이터와 함수는 관계가 깊다.

따라서 자바와 같은 객체지향언어에서는 변수(데이터)와 함수를 하나의 클래스에 정의하여 서로 관계가 깊은 변수와 함수들을 함께 다룰 수 있게 했다.

 

=> 서로 관련된 변수들을 정의하고 이들에 대한 작업을 수행하는 함수들을 함께 정의한 것이 바로 클래스이다.

 

+) 예를 들어, 자바에서는 문자열을 단순히 문자의 배열이라고 정의하지 않고 String이라는 클래스로 정의했다.

그 이유는 문자열과 문자열을 다루는데 필요한 함수(ex. replace)들을 함께 묶기 위해서이다.

 

2. 클래스 - 사용자정의 타입(user - defined type)

 

💡프로그래밍언어에서 제공하는 자료형(primitive type) 외에 프로그래머가 서로 관련된 변수들을 묶어서 하나의 타입으로 새로 추가하는 것을 사용자정의 타입(user-defined type)이라고 한다.

 

자바와 같은 객체지향언어에서는 클래스가 곧 사용자정의 타입이다.

 

기본형의 개수는 8개로 정해져 있지만 참조형은 개수가 정해져 있지 않다.

그 이유는 프로그래머가 새로운 타입을 추가할 수 있기 때문이다.

 

❓3개의 시간(hour, minute, second)을 다뤄야 한다면 어떻게 표현해야 할까?

위의 표를 보면 2가지로 나누어서 표현할 수 있다.

 

왼쪽 코드

- 비객체지향적인 코드

- 데이터의 개수가 늘어나면, 변수를 매번 새로 선언해줘야 한다.

- 하나의 시간을 구성하는 시, 분, 초가 뒤섞여서 올바르지 않은 데이터가 될 수 있다.

 

오른쪽 코드

- 객체지향적인 코드

- 데이터의 개수가 늘어나더라도 배열의 크기만 변경해 주면 되므로 왼쪽 코드와 같은 불편함과 복잡함은 없어졌다.

- 하나의 시간을 구성하는 시, 분, 초를 하나로 묶어서 관리할 수 있다.

 

❓아래와 같은 조건이 주어진다면 어떻게 구현해야 할까?

1. 시, 분, 초는 모두 0보다 크거나 같아야 한다. 
2. 시의 범위는 0~23, 분과 초의 범위는 0~59이다.

 

class Time {
    private int hour;
    private int minute;
    private float second;

    public int getHour() {
        return hour;
    }

    public int getMinute() {
        return minute;
    }

    public float getSecond() {
        return second;
    }

    public void setHour(int h) {
        if (h < 0 || h > 23) return;
        hour = h;
    }

    public void setMinute(int m) {
        if (m < 0 || m > 59) return;
        minute = m;
    }

    public void setSecond(float s) {
        if (s < 0.0f || s > 59.99f) return;
        second = s;
    }
}

값을 변경할 때 지정된 값의 유효성을 조건문으로 점검한 다음에 유효한 값일 경우에만 변경한다.

이처럼 객체지향언어에서는 제어자와 메서드를 이용해서 이러한 조건들을 코드에 쉽게 반영할 수 있다.

 

 

Reference

자바의 정석 - 남궁 성