05.클래스와 객체 (1)

Last updated - 2023년 03월 10일 Edit Source

📚 Do it! 자바

해당 게시글은 Do it! 자바 프로그래밍 입문 교재를 정리한 내용입니다.

# Chapter 05 - 클래스와 객체 (1)

용어	설명
객체	객체 지향 프로그램의 대상, 생성된 인스턴스
클래스	객체를 프로그래밍하기 위해 코드로 만든 상태
인스턴스	클래스가 메모리에 생성된 상태
멤버 변수	클래스의 속성, 특성
메서드	멤버 변수를 이용하여 클래스의 기능을 구현
참조 변수	메모리에 생성된 인스턴스를 가리키는 변수
참조 값	생성된 인스턴스의 메모리 주소 값

# 클래스와 객체

# 객체 지향 프로그래밍 기본 컨셉

절차 지향 프로그래밍 : 일어나는 일을 시간 순서으로 프로그래밍
객체 지향 프로그래밍 : 객체를 만들고 객체 사이에 일어나는 일을 구현하는 프로그래밍

# 클래스 (Class)

객체 지향 프로그램은 클래스를 기반으로 프로그래밍
클래스 : 객체의 속성과 기능을 구현
클래스를 정의한다 : 객체를 클래스로 구현한다
멤버 변수 : 객체의 속성
메서드 : 객체의 기능

Student 클래스를 생각했을 때, 학번, 이름, 학년, 사는 곳 등 선언하는 클래스의 속성을 멤버 변수라고 한다.

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(접근 제어자) class 클래스 이름 {
	멤버 변수;
	메서드;
}

public class Student {
	int studentID;
	String studentName;
	int grade;
	String address;
}

접근 제어자가 public인 경우 클래스 이름 = 자바 파일 이름 이어야 한다.
클래스 외부에는 package 선언, import 문장 외에 아무 것도 선언 X
클래스 코딩 컨벤션 : 클래스 이름은 대문자로 시작

# 클래스 살펴보기

# 멤버 변수

멤버 변수(member variable) = 속성(property) = 특성(attribute)
클래스형 = 객체 자료형 = 참조 자료형

변수의 자료형 = 기본 자료형 + 참조 자료형

기본 자료형 : int, long, float, double 등
참조 자료형 : JDK에서 제공하는 String, Date 혹은 내가 만든 Student 등

# 메서드

메서드(method) = 멤버 함수(member function)

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package classpart;
  
public class Student {
	// 멤버 변수 - 클래스의 속성
	int studentID;
	String studentName;
	int grade;
	String address;
	  
	// 메서드 - 클래스의 기능
	public void showStudentInfo() {
		System.out.println(studentName + "," + address);
	}
}

# 패키지

패키지 : 클래스 파일의 묶음, 계층 구조 가질 수 있음
계층 구조를 잘 구성해야 소스코드 관리, 유지 보수 수월

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package domain.student.view;
  
public class StudentView {

}

위 코드에서 클래스 이름 = StudentView 이지만, 클래스 전체 이름 = domain.student.view.StudentView이다. 클래스 이름이 같아도 패키지 이름이 다르면 클래스 전체 이름이 다른 것이므로 다른 클래스이다.

# 메서드 (method)

메서드는 함수(function)의 한 종류

# 함수란?

하나의 기능을 수행하는 일련의 코드
함수는 어떤 기능을 수행하도록 미리 구현해 놓고 필요할 때마다 호출해서 사용

# 함수의 입력과 반환

함수는 이름, 입력 값, 결과 값을 가짐
Input이 있으면 Output이 있다는 말
매개변수(parameter) : 함수의 입력으로 받는 변수
반환 값 : 입력의 결과로 반환해주는 함수의 결과

# 함수 정의하기

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int add(int num1, int num2) {
	int result;
	result = num1 + num2;
	return reslt;
}

int : 함수 반환형
add : 함수 이름
(int num1, int num2) : 매개변수

매개변수가 필요 없는 함수도 있음. 함수 실행하면 함수를 수행한 결과 값만 있음

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int getTenTotal() {
	int i;
	int total = 0;
	for (i = 1; i <= 10; i++) {
		total += i;
	}
	return total;
}

반환 값 없는 함수

반환 값 없어도 위치 비우지말고 return은 쓰기
반환형에 void 표시
return은 함수 수행을 종료하는 명령어로 이해

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void printGreeting(String name) {
	System.out.println(name + "님 안녕하세요");
	return; // 반환 값 없음
}

# 함후 호출과 스택 메모리

스택(stack) : 함수를 호출하면 그 함수만을 위하여 할당되는 메모리 공간
자료가 상자처럼 쌓임, LIFO(Last In First Out)

지역변수 : num1, num2 혹은 n1, n2 같이 함수 내부에서만 사용하는 변수
지역변수는 스택 메모리에 생성

# 함수의 장점

기능을 나누어 코드를 효율적으로 구현
기능별로 함수 구현해 놓으면 같은 기능 매번 코드로 안짜고 함수 호출하면 됨
오류 수정 디버깅 작업 편함, 하나의 기능이 함수로 구현되어 있으니까 오류가 난 기능만 찾아서 수정하면 됨

하나의 함수에 여러 기능이 섞여 있으면, 함수의 장점을 활용할 수 없음. 이름에 맞는 하나의 기능을 구현하는 함수를 작성하자.

# 메서드는 클래스 기능을 구현

위에서 설명한건 프로그래밍 언어적인 면에서 함수의 기능이다. 자바의 클래스 내부에는 클래스의 속성인 멤버 변수, 클래스의 기능인 멤버 함수(메서드)가 있다. 메서드는 함수에 객체지향 개념이 포함된 용어

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package classpart;
  
public class Student {
	int studentID;
	String studentName;
	int grade;
	String address;
	  
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	  
	public void setStudentName(String name) {
		studentName = name;
	}
}

getStudentName() : 학생 이름 반환하는 메서드
setStudentName() : 학생 이름을 멤버 변수에 대입하는 메서드

setStudentName() 메서드는 Student 클래스를 사용하는 다른 코드에서 학생 이름을 새로 지정하거나 바꿔준다. studentName 값을 지정하는 set 기능을 제공하는 것이다.

# 클래스와 인스턴스

# 클래스 사용과 main() 함수

프로그램을 시작하는 main() 함수

main() 함수 : 자바 가상 머신(JVM)이 프로그램을 시작하기 위해 호출하는 함수, 클래스 내부에 만들지만, 클래스의 메서드는 아니다.

main() 함수에서 클래스 사용하는 방법

만든 클래스 내부에 main() 함수 만들기
외부에 테스트용 클래스 만들어서 사용

Student 클래스 내부에 main() 만들어서 사용

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package chapter05;

public class Student {
	int studentID;
	String studentName;
	int grade;
	String address;
	  
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	  
	public static void main(String[] args) {
		Student studentAhn = new Student(); // Student 클래스 생성
		studentAhn.studentName = "안연수";
		  
		System.out.println(studentAhn.studentName);
		System.out.println(studentAhn.getStudentName());
	}
}

// 안연수
// 안연수

클래스 내부에 main() 함수를 만들면 이 클래스가 프로그램의 시작 클래스
클래스가 제대로 수행되는지 알아보기 위해 클래스 내부에 main() 함수 만들고 직접 실행할 수 있음
하지만, 이렇게 모든 클래스 내부에 main()을 포함시키지는 않음. 귀찮으니까

main() 함수를 포함한 실행 클래스 따로 만들기

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package chapter05;
  
public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		Student studentAhn = new Student(); // Student 클래스 생성
		studentAhn.studentName = "안승연";
	  
		System.out.println(studentAhn.studentName);
		System.out.println(studentAhn.getStudentName());
	}
}
  
// 안연수
// 안연수

Student 클래스를 만들지 않은 것이 아니다. 같은 패키지 내부에 아까 Student 클래스를 만들어놨으니 당연히 불러와서 사용할 수 있는 것
이 말은 패키지가 다르다면, 사용할 수 없다는 말이다. 그럴때는 import문을 사용해서 함께 사용하기를 원하는 클래스를 불러와야 한다.

# new 예약어로 클래스 생성

클래스를 사용하려면 클래스를 생성해야 함
클래스가 생성된다는 것 = 클래스를 실제 사용할 수 있도록 메모리 공간(힙 메모리)에 올린다는 의미
인스턴스 : 실제로 사용할 수 있도록 생성된 클래스
참조 변수 : 인스턴스를 가리키는 클래스형 변수

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클래스형 변수이름 = new 생성자;
Student studentAhn = new Student();

Student 클래스 자료형으로
studentAhn 변수를 선언하고
new Student();로 Student 클래스를 생성하여
studentAhn에 대입한다
- studentAhn = 참조 변수
- studentAhn이 생성된 인스턴스를 가리킴

# 인스턴스와 참조 변수

객체 : 의사나 행위가 미치는 대상
클래스 : 객체를 코드로 구현한 것
인스턴스 : 클래스가 메모리 공간(힙 공간)에 생성된 상태

생성된 클래스의 인스턴스도 객체라고 함

인스턴스 여러 개 생성

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package chapter05
  
public class StudentTest1 {
	public static void main(String[] args) {
		Student student1 = new Student(); // 첫 번째 학생 생성
		student1.studentName = "안연수";
		System.out.println(student1.getStudentName());
		Student student2 = new Student(); // 두 번째 학생 생성
		student2.studentName = "안승연";
		System.out.println(student2.getStudentName());
	}
}
  
// 안연수
// 안승연

참조 변수 사용하기

참조 변수를 사용하여, 인스턴스의 멤버 변수와 메서드 참조가능
이때, 도트(.) 연산자 사용

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studentAhn.studentName = "안연수"; // 멤버 변수 사용
System.out.println(studentAhn.getStudentName()); // 메서드 사용

# 인스턴스와 힙 메모리

인스턴스가 가지고 있는 멤버 변수를 힙 메모리에 저장
클래스 생성자를 하나 호출하면 인스턴스가 힙 메모리에 생성됨

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Student studentAhn = new Student();

studentAhn 변수는 지역 변수, 따라서 스택 메모리에 저장
지역 변수인 studentAhn에 생성된 인스턴스를 대입하는 것 = studentAhn에 인스턴스가 생성된 힙 메모리의 주소를 대입한다.

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Student student1 = new Student();
Student student2 = new Student();

생성된 다른 인스턴스는 당연히 다른 힙 메모리 공간을 차지
클래스가 생성될 때마다 인스턴스는 다른 힙 메모리 공간 차지
즉, 멤버 변수를 저장하는 공간이 매번 따로 생긴다는 의미
따라서, 클래스에 선언한 멤버 변수를 다른 말로 인스턴스 변수라고 부름

힙 메모리

힙(heap)은 동적 메모리(dynamic memory) 공간이다. 객체가 생성될 때 사용하는 공간이 힙이다. 힙은 동적으로 할당되고 사용이 끝나면 메모리를 해제해 줘야 한다. 자바는 가비지 컬렉터(garbage collector)가 자동으로 메모리를 해제해 준다.

참조 변수와 참조 값

참조 변수(ex.student1, student2)는 힙 메모리에 생성된 인스턴스(ex.Student 클래스)를 가리킨다. 참조 변수에 실제로 어떤 내용이 있는지 출력하겠다.

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package chapter05;
  
public class StudentTest2 {
	public static void main(String[] args) {
		Student student1 = new Student();
		student1.studentName = "안연수";
		  
		Student student2 = new Student();
		student2.studentName = "안승연";
	  
		System.out.println(student1);
		System.out.println(student2);
	}
}
  
// chapter05.Student@1b6d3586
// chapter05.Student@4554617c

힙 메모리에 생성된 인스턴스의 메모리 주소는 참조 변수에 저장 됨
클래스 이름@주소 값
주소 값 = 해시 코드(hash code) 값
해시 코드 값은 자바 가상 머신(JVM)에서 객체가 생성되었을 때, 생성된 객체에 할당하는 가상 주소 값
즉, student1이 참조 변수, 주소 값이 참조 값

# 생성자

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package constructor;
  
public class Person {
	String name;
	float height;
	float weight;
}

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package constructor;
  
public class PersonTest {
	public static void main(String[] args) {
		Person personLee = new Person();
	}
}

클래스의 멤버 변수는 메서드에 의해 값이 변경될 수도 있지만, 처음 클래스를 생성할 때 값을 정해야 하는 경우도 있음
생성자 : 클래스 처음 생성 시, 멤버 변수나 상수를 초기화하는 것

디폴트 생성자

디폴트 생성자(default constructor) : 생성자가 없는 클래스는 클래스 파일을 컴파일할 때 자바 컴파일러에서 자동으로 생성자를 만들어주는데, 이때, 자동으로 만들어진 생성자

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package constructor;

public class Person {
	String name;
	float height;
	float weight;
	
	// 자바 컴파일러가 자동으로 제공하는 디폴트 생성자
	public Person() {}
}

# 생성자 만들기

필요한 경우, 프로그래머가 직접 생성자 구현할 수 있음.

멤버 변수에 대한 값들을 매개변수로 받음
인스턴스가 생성될 때, 멤버 변수 값들을 초기화

즉, 인스턴스가 생성됨과 동시에 멤버 변수의 값을 지정하고 인스턴스를 초기화하기 위해 생성자를 직접 구현해서 사용하기도 함.

생성자 직접 구현한 경우

프로그래머가 직접 구현한 새로운 생성자는 문자열 String형 매개변수를 입력받아서 이름을 지정함.

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package constructor;

public class Perseon {
	String name;
	float height;
	float weight;
	  
	public Person(String pname) {
		name = pname;
	}
}

생성자를 구현하여 디폴트 생성자 없는 경우

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package constructor;

public class PersonTest {
	public static void main(String[] args) {
		Person personLee = new Person();
	}
}

오류 발생. 위에서 String 문자열 하나를 매개변수로 받도록 하는 생성자를 만들면서, default 생성자가 없음. 뭐, 쓰고싶으면 디폴트 생성자 하나 만들어서 사용하면 됨

생성자를 구현하고 디폴트 생성자도 구현

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package constructor;
  
public class Perseon {
	String name;
	float height;
	float weight;
	  
	public Person() {}
	
	public Person(String pname) {
		name = pname;
	}
}

이 경우, 클래스를 실행하면 두 생성자 중 하나를 선택해서 사용 가능. 보안 수업 생각해보면 라이브러리 불러와서 쓸 때 import로 막 받아와서 쓰잖음? 그게 클래스를 불러와서 사용할 수 있는거. 그때 그냥 new keygenerator() 이런식으로 쓰기도 하지만 매개변수로 값을 넣어서도 쓸 수 있었음. 이는 라이브러리 열어보면 생성자가 여러 개 정의되어 있는 것을 확인가능 !

# 생성자 오버로드

클래스에 생성자가 두 개 이상 제공되는 경우가 생성자 오버로드(constructor overload)
매개변수가 있는 생성자를 추가한다고 해서 디폴트 생성자를 꼭 추가해야 하는 것은 아님

Memo
객체 지향 프로그램에서 메서드 이름이 같고 매개변수만 다른 경우를 “오버로드"라고 함

학생이 생성될 때 반드시 학번이 있어야 한다면, 아래 처럼 생성자 제공 가능

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public class Student {
	int studentID;
	  
	public Student(int studentID) {
		this.studentID = studentID;
	}
}

학번을 매개변수로 입력받아, Student 클래스를 생성하는 생성자를 추가함
학생을 생성할 때 학번이 꼭 필요하니까, 그냥 만들면 안만들어짐

# this 맛보기

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public class Student {
	int studentID;
  
	public Student(int studentID) {
		studentID = studentID
	}
}

현재, 인스턴스 변수인 studentID와 매개변수로 전달받은 studentID가 있음
나의 마음은 앞의 studentID은 인스턴스 변수로, 뒤의 studentID는 매개변수로 전달받은 것으로 생각할 수 있다. 하지만, 컴파일러는 그렇게 하지 못한다.

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public class Student {
	int studentID;
  
	public Student(int mystudentID) {
		studentID = mystudentID
	}
}

그럼 인스턴스 변수와 매개변수로 전달받은 변수의 이름을 바꾸면 된다. 위에서 pname 사용한 것처럼. 그러나, 이렇게하면 인생이 피곤하지 않을까? 그래서 this 투입

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public class Student {
	int studentID;

	public Student(int studentID) {
		this.studentID = studentID;
	}
}

매개변수로 전달받은 것은 studentID. 납득하지?
this는 인스턴스 자기 자신을 가리킨다. 이거 지금 내가 만든 클래스라서 명확하게 인스턴스랑은 다른거 아닌가?라고 생각하고 삐딱선 탄 것 같은데.. 그냥 객체 자기 자신을 가리킨다고 생각하자.

Tip !
추가로, 정보 은닉과 관련된 이야기인데, 어떤 멤버 변수들은 외부 클래스에서 값을 지정하지 못하는 경우도 있다. (ex. personLee.name = "이소룡" 이런거 안된다는 말) public이냐 private이냐 등등 접근제어자 신경 안쓸거면 매개변수가 있는 생성자를 구현하고 이를 사용하는 것이 편리한 경우가 많다.

# 참조 자료형

자료형 = 기본 자료형(int, float 등) + 참조 자료형(String, Date, Student 등)
즉, 필요하다면 클래스를 분리하여 참조 자료형으로 다른 클래스를 참조하여 코드를 짤 수 있음
참조 자료형은 프로그래머가 필요에 의해 만든 클래스 or JDK에서 제공하느 클래스를 사용할 수 있음

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package reference;

public class Subject {
	String SubjectName;
	int scorePoint;
}

public class Student3 {
	int studentID;
	String studentName;
	Subject korean;
	Subject math;
}

# 정보 은닉

# 접근 제어자

접근 제어자(access modifier)는 클래스 내부의 변수/메서드/생성자에 대한 접근 권한을 지정할 수 있는 예약어이다.

public : public으로 선언한 변수나 메서드는 외부 클래스에서 접근 가능
private : private으로 선언한 변수나 메서드는 외부 클래스에서 접근 불가능

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package hiding;
  
public class Student {
	int studentID;
	private String studentName;
	int grade;
	String address;
	  
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	
	public void setStudentName(String studentName) {
		this.studentName = studentName;
	}
}

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package hiding;
  
public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		Student studentLee = new Student();
		studentLee.studentName = "이상원";
		  
		System.out.println(studentLee.getStudentName());
	}
}

Student 클래스의 studentName 변수의 접근 제어자를 private으로 바꾸고 StudentTest 클래스에서 studentName을 접근하려고 하니 바로 오류가 출력된다. studentLee.studentName = "이상원"; 여기부터 바로 오류 출력

접근 제어자가 public일 때는 외부 클래스인 StudentTest에서 접근 가능했지만, private으로 바뀌자 접근이 불가능해졌다.

# get(), set() 메서드

private으로 선언한 studentName 변수를 외부 코드에서 사용하려면 어떻게?

studentName 변수를 사용할 수 있도록 public 메서드를 제공해야 함
그것이 바로 get(), set() 메서드.
값을 얻는 get() 메서드를 getter, 값을 저장하는 set() 메서드를 setter 라고도 함

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package hiding;

public class Student {
	int studentID;
	private String studentName;
	int grade;
	String address;
	
	public String getStudentName() {
		return studentName;
	}
	
	public void setStudentName(String studentName) {
		this.studentName = studentName;
	}
}

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package hiding;

public class StudentTest {
	public static void main(String[] args) {
		Student studentLee = new Student();
		// studentLee.studentName = "이상원";
		studentLee.setStudentName("이상원");
		  
		System.out.println(studentLee.getStudentName());
	}
}

studentName 변수에 직접 값을 대입하는 방식 (X)
public인 setStudentName() 메서드를 활용하여 값 대입

# 정보 은닉이란?

그래서 변수를 public으로 선언하고 접근하는 것과 private으로 선언하고 public인 메서드로 접근하는 것의 차이가 뭔데? 어차피 접근하는거 똑같은데

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public class Mydate {
	public int day;
	public int month;
	public int year;
}

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public class MydateTest {
	public static void main(String[] args) {
		Mydate date = new Mydate();
		date.month = 2;
		date.day = 31;
		date.year = 2022;
	}
}

당연히 Mydate 클래스에 변수들을 전부 public으로 선언했으니까 막 접근해서 값 대입 가능하다. 그러나, 2월은 알다시피 28일이나 29일까지인데 31을 넣어버렸다. public으로 선언하면 접근이 제한되지 않으니까 정보의 오류가 발생할 수 있다.

그래서, 단순히 값을 변수에 대입하는 형태가 아니라, 메서드 형태로 값을 대입하도록 하면 if문과 같은 제어문을 넣어서 잘못된 값인지 아닌지 알려줄 수 있다.

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public class Mydate {
	private int day;
	private int month;
	private int year;
	  
	public setDay(int dau) {
		if (month == 2) {
			if (day < 1 || day > 28) {
				System.out.println("오류입니다.");
			} else {
				this.day = day;
			}
		}
	}
}

접근 제어자	설명
public	외부 클래스 어디에서나 접근 O
protected	같은 패키지 내부, 상속 관계의 클래스에서만 접근 O, 그외 X
아무것도 없는 경우	default, 같은 패키지 내부에서만 접근 O
private	같은 클래스 내부에서만 접근 O

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