[Java basic] 10. 상속

1. 상속 개요

상속(inheritance)이란

부모 클래스 코드를 자식 클래스가 물려받는 것
- 부모 클래스(parent class)
  - 기반이 되는 클래스
- 자식 클래스(child class)
  - 부모 클래스를 토대로 확장된 새 클래스
상속의 장점
- 중복 코드 제거
- 클래스 확장
- 부모 클래스의 변경사항을 모든 자식 클래스에 반영 가능

상속 사용 예시

extends
- 상속 관계를 정의하는 키워드
- A extends B 형태로 사용
  - A가 child class, B가 parent class

중복 코드 제거

ex. 게임에서 초보자(Novice)에서 전직한 직업이 마법사(Wizard)라고 할 때

  
  class Novice {
      String name;
      int hp;
      void punch() {
          System.out.println(name + "punch!!");
      }
  }
	
  class Wizard extends Novice{
      int mp;	
      void fireball() {
          System.out.println(name + "fireball!!"); // Novice에 있는 name속성을 사용할 수 있다.
      }
  } // Wizard는 Novice class에 있는 속성을 다 가지고 있다.

클래스 확장

ex. 위에서 만든 코드에 새로운 전직 직업인 기사(Knight) 추가

  
  class Novice { ... }
	
  class Wizard extends Novice{ ... } // Wizard는 Novice class에 있는 속성을 다 가지고 있다.
	
  class Knight extends Novice{
      int stamina;
      void slash() {
          System.out.printf(name + " slash!"); // Novice에 있는 속성은 사용할 수 있지만 Wizard에 있는 속성은 사용할 수 없다.
      }
  } // Knight 또한 Wizard와 같이 Novice class에 있는 속성을 다 가지고 있다.

부모 클래스의 코드 반영

ex. 부모 클래스 Novice에 speed 필드와 move 메소드 추가 → 모든 자식 클래스에 일괄 반영

  
  class Novice {
      String name;
      int hp;
      // 새로운 필드와 메소드 추가
      int  speed;
      void move() {
          System.out.println("간달프가 " + speed + " 속도로 이동");
      }	
		
      void punch() {
          System.out.println(name + " punch!!");
      }
  }
	
  class Wizard extends Novice{
      int mp;	
      void fireball() {
          System.out.println(name + " fireball!!");
      }
  }
	
  class Knight extends Novice{
      int stamina;
      void slash() {
          System.out.printf(name + " slash!");
      }
  }

  public class RPGTest {
      public static  void main(String[] args) {
          Wizard wz = new Wizard();
          wz.name = "간달프";
          wz.hp = 100;
          wz.mp = 80;
          wz.speed = 3;
          wz.punch();
          wz.fireball();
          wz.move();
      }
  }

ex 실행 결과

  간달프 punch!!
  간달프 fireball!!
  간달프가 3 속도로 이동

2. 업 캐스팅과 메소드 오버라이딩

업 캐스팅(up-casting)이란

상속 관계가 정의된 자식 객체가 부모의 타입으로 해석되는 것
- 이를 통해 서로 다른 자식 객체를 부모의 타입으로 묶어 관리 가능
- ex. 위 코드에서 Wizard나 Knight 모두 부모 클래스인 Novice 타입으로 해석 가능
하지만 부모 객체를 자식 타입으로 down-casting(좁은 범위로 해석) 할 수는 없다.

➣ 객체의 해석 기준

객체의 해석은 레퍼런스변수의 타입이 결정
레퍼런스변수가 부모의 타입이면 객체는 부모 객체로 해석(자식 영역이 감춰짐)
따라서 자식 객체의 필드와 메소드는 사용할 수 없음

메소드 오버라이딩(method overriding)

자식 클래스에서 재정의된 메소드가 수행 되는 것
- 적은 코드로 다양한 동작을 가능

ex. 메소드 오버라이딩 과정

  
  class Archer {
      void shoot() {
          System.out.println("Archer shoot");
      }
  }
  class MasterArcher extends Archer {
      void shoot(){
          System.out.println("Master Archer shoot");
      }
  }

  public class OverridingTest {
      public static void main(String[] args) {
          Archer a = new Archer();
          Archer ma = (Archer) new MasterArcher();
          a.shoot();
          ma.shoot();
      }
  }

ex 실행 결과
1 2 Archer shoot Master Archer shoot
- 레퍼런스 변수 ma는 연결 객체를 Archer라 해석하지만 실제로 연결된 객체는 MasterArcher이므로, 메소드 오버라이딩이 발생해 ‘Master Archer shoot’이라는 결과가 나온다.

3. 상속과 생성자 호출

생성자 호출과 실행 흐름

상속 관계에서 자식 객체가 만들어지려면 부모 영역이 먼저 완성되어야 함
부모 영역을 완성하려면 자식 클래스 생성자 안에 부모 클래스 생성자를 반드시 호출해주어야 한다.
생략 시 부모 클래스 생성자 호출 코드 super()를 자동으로 넣어줌
- super()는 반드시 자식 클래스 생성자 첫번째 줄에 넣어주어야 한다.

ex. 상속 객체 생성 과정

  
  public class ConstructorWithInheritance {
      public static void main(String[] args){
          new Galaxy();
      }
  }
  class SmartPhone{
      SmartPhone() {
          System.out.println("SmartPhone() 생성자 호출 완료");
      }
  }
  class Galaxy extends SmartPhone {
      Galaxy() {
          super(); // 생략 시 부모 생성자 호출 코드 자동 삽입
          System.out.println("Galaxy() 생성자 호출 완료");
      }
  }

ex 실행 결과

  SmartPhone() 생성자 호출 완료
  Galaxy() 생성자 호출 완료

생성자를 통한 상속 객체의 초기화

만약 부모 클래스에 필드 name이 필요할 때 기본적으로 주어지는 super()의 경우에는 받는 매개변수가 없어 에러가 난다.
따라서 super(name) 형식으로 상속 객체를 초기화 해주어야 한다.

ex. 상속 객체 초기화

  
  public class ConstructorWithInheritance {
      public static void main(String[] args){
          Galaxy g = new Galaxy("S23 Ultra", 143);
          System.out.printf("Samsung Galaxy %s의 가격은 약 %d만원 입니다.", g.name, g.price);
      }
  }
  class SmartPhone{
      int price;
      SmartPhone(int p) {
          price = p;
      }
  }
  class Galaxy extends SmartPhone {
      String name;
      Galaxy(String n, int p) {
          super(p);
          name = n;
      }
  }

ex 실행 결과

  Samsung Galaxy S23 Ultra의 가격은 약 143만원 입니다.

4. 추상 클래스

추상 클래스(abstract class)란

추상화
- 클래스 간의 공통점을 찾아서 공통 부모를 만드는 과정
직접 객체를 생성할 수 없는 상속을 위해 정의된 개념적 클래스
잘못된 객체 생성을 예방할 수 있음
추상 클래스는 직접 객체를 만들 수 없음
class 앞에 abstract를 사용함으로써 선언

ex. 개와 고양이를 동물로 분류하지만, 동물은 분류를 위해 만든 추상적 개념(실존 X)

  
  abstract class Animal { ... } // 추상 클래스 Animal
  Animal animal = new Animal(); // Error - 객체 생성 불가

추상 메소드(abstract method)

메소드 내용이 필요없을 때 구현
추상 클래스 내부에 존재
프로그램의 표준화 정도를 높임
만약 abstract method를 사용한다면 그 클래스를 부모로 가지고 있는 자식 클래스는 그 메소드를 입력해야 한다.

ex. abstract 메소드를 사용 안했을 경우

  
  abstract  class Animal {
      String name;
      void cry(){};
  }
      class Tiger extends Animal {
  //	void cry() {				// -> 없어도 상관 없음 대신 결과값은 안나옴
  //		System.out.println("어흥!");
  //	}
  }

ex. abstract 메소드를 사용했을 경우

  
  abstract  class Animal {
      String name;
      abstract void cry();
  }
      class Tiger extends Animal {
      void cry() {				// cry 메소드가 반드시 필요!!!
          System.out.println("어흥!");
      }
  }

5. this, super, protected 키워드

this 키워드

메소드 수행의 주체 객체를 가리키는 래퍼런스 변수
객체 생성시 자동 생성
사용처
- 필드와 입력변수 구분
- 소괄호를 붙여 또 다른 생성자 호출

필드와 입력변수의 구분

ex. 필드와 입력변수의 이름이 같은 경우 사용

  
  class Item {
      String name;
      int price;
      Item(String name, int price) {
          this.name = name; // 생성자 수행 객체-String name = 입력변수-Item(String name)
          this.price = price;
      }
  }

또 다른 생성자 호출

생성자를 호출할 때 첫줄에 입력해야함
그냥 이미 만들어진 생성자의 default값을 입력하면 된다고 생각하면 됨

ex. this()형태로 또 다른 생성자 Item(String name, int price) 를 호출할 수 있음

  
  class Item {
      String name;
      int price;
      Item(String name, int price) {
          this.name = name;
          this.price = price;
      }
      Item(){
          this("이름 없음", -1); // 입력변수가 String과 int인 생성자 호출 -> 첫줄에 입력
      }
  }
	
  public class ThisTest{
      public static void main(String[] args) {
          Item item1 = new Item();
          System.out.printf("[%s](%d 골드) 생성 완료\n", item1.name, item1.price); 
      }
  }

ex 실행 결과

  [이름 없음](-1 골드) 생성 완료

super 키워드

this의 부모 영역을 가리키는 레퍼런스 변수
사용처
- 메소드 수행 객체와 부모 영역을 명확히 구분하기 위해
- 소괄호를 붙여 부모 생성자 호출

부모 영역을 명확히 구분

ex. 부모 클래스에 있는 name과 price를 출력하고 싶을 때

  
  void printInfo() {
      System.out.printf("이름: %s, 가격: %d, 공격력: %d", 
                      super.name, super.price, this.power);
  }

부모 생성자 호출

ex. 부모 생성자를 호출하고 싶을 때

  
  Weapon(String name, int price, int power){
      super(name, price); // 부모 생성자 호출
      this.power = power;
  }

protected 키워드

같은 패키지 내부 또는 상속 관계에 있는 클래스에 접근을 허용하는 접근 제한자
private의 경우 외부 접근이 불가능해 getter & setter 메소드를 만들어야 함

ex. 상속 관계에서 부모 클래스의 필드가 private인 경우

  
  abstract class Item{
      private String name;
      private int price;
      ...
      public String getName() { return name; }
      public int getPrice() { return price; }
      ...
  }
  class Weapon extends Item{
      private int power;
      ...
      void printInfo(){
          System.out.printf("이름: %s, 가격: %d, 공격력: %d", 
                          super.getName(), super.getPrice(), this.power);
      } // 자식 객체가 부모 객체의 private 필드를 우회하여 반환 받음
  }

이렇게 상속 관계에서 사용하기 불편한 부분을 해결해주는 것이 protected이다.

ex. 상속 관계에서 부모 클래스의 필드가 protected인 경우

  
  abstract class Item{
      protected String name; // 동일 패키지 및 상속 관계의 자식 클래스에서 직접 접근 가능
      protected int price;
      ...
  }
  class Weapon extends Item{
      protected int power;
      ...
      void printInfo() {
          System.out.printf("이름: %s, 가격: %d, 공격력: %d", 
                          super.name, super.price, this.power); // 직접 접근
      }
  }

[Java basic] 10. 상속

1. 상속 개요

상속(inheritance)이란

상속 사용 예시

중복 코드 제거

클래스 확장

부모 클래스의 코드 반영

2. 업 캐스팅과 메소드 오버라이딩

업 캐스팅(up-casting)이란

➣ 객체의 해석 기준

메소드 오버라이딩(method overriding)

3. 상속과 생성자 호출

생성자 호출과 실행 흐름

생성자를 통한 상속 객체의 초기화

4. 추상 클래스

추상 클래스(abstract class)란

추상 메소드(abstract method)

5. this, super, protected 키워드

this 키워드

필드와 입력변수의 구분

또 다른 생성자 호출

super 키워드

부모 영역을 명확히 구분

부모 생성자 호출

protected 키워드

Further Reading

[Java basic] 05. 반복문

[Java basic] 06. 배열

[Java basic] 07. 객체 지향 프로그래밍의 기초