[Java의 정석] chapter06 객체지향 프로그래밍 I - 요약정리

본 글은 위 책을 공부하고 정리한 내용입니다:)

🖤 3. 변수와 메서드

1.2 객체지향언어

객체지향언어 장점

• 코드의 재사용성이 높고 유지보수가 용이하다.
• 재사용성, 유지보수, 중복된 코드의 제거

2.4 인스턴스의 생성과 사용

클래스명 변수명; // 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수를 선언
변수명 = new 클래스명(); // 클래스의 객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장

• 위에서 new를 할때, 클래스의 멤버변수는 각 자료형에 해당하는 기본값으로 초기화 된다.
• 인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수 타입은 인스턴스 타입과 일치해야 한다.
• 자신을 참조하고 있는 참조변수가 하나도 없는 인스턴스는 가비지 컬렉터에 의해서 자동적으로메모리에서 제거된다.

2.6 클래스의 또 다른 정의

프로그래밍적 관점에서, 클래스는 데이터와 함수의 결합이다.

 

🟢 데이터 저장개념의 발전과정

1. 변수: 하나의 데이터를 저장
2. 배열: 같은 종류 여러 데이터를 하나의 집합으로 저장
3. 구조체: 서로 관련된 여러 데이터를 종류에 관계없이 하나의 집합으로 저장
4. 클래스: 데이터와 함수의 결합(구조체+함수)

3.1 선언위치에 따른 변수의 종류

변수의 종류와 특징

🟢 인스턴스변수 (instance variable)

• 인스턴스는 독립적 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다.
• 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야 하는 속성을 인스턴스 변수로 선언한다.

🟢 클래스변수(class variable)

• 인스턴스변수 앞에 static을 붙이기만 하면 된다.
• 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유하게 된다.
• 클래스가 메모리에 '로딩(loading)'될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때까지 유지된다.
• 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로 항상 공통값을 갖는다.

🟢 지역변수 (local variable)

• 선언된 메서드 내에서만 사용 가능하다.

3.7 JVM의 메모리 구조

JVM 메모리 구조. cv-클래스변수 / lv-지역변수 / iv-인스턴스변수

프로그램이 실행되면, JVM은 시스템으로부터 프로그램을 수행하는데 필요한 메모리를 할당받고, 이 메모리를 용도에 따라 여러 영역으로 나누어 관리한다.

 

1. 메서드 영역 (method area)

• 프로그램 실행 중 클래스가 사용되면, 해당 클래스 정보를 저장
• 클래스 변수도 이 영역에 함께 생성된다.

2. 힙 (heap)

• 프로그램 실행 중 생성되는 인스턴스 저장 공간

3. 호출 스택 (call stack 또는 execution stack)

• 메서드 작업에 필요한 메모리 공간을 제공.
• 작업 수행 지역변수 (+매개변수)들, 연산 중간결과 저장
• 메서드가 작업을 마치면 할당되었던 공간이 반환되어 비워진다.

🟢 호출 스택 특징

• 메서드가 호출되면 수행에 필요한 메모리를 스택에 할당받는다.
• 수행을 마치면 사용했던 메모리를 반환하고 스택에서 제거된다.
• 호출 스택 제일 위 메서드가 현재 실행 중인 메서드이다.
• 아래에 있는 메서드가 바로 위의 메서드를 호출한 메서드이다.

호출스택 변화 예시

3.8 기본형 매개변수와 참조형 매개변수

기본형 매개변수: 변수의 값을 읽기만 할 수 있다. (read only)

참조형 매개변수: 변수의 값을 읽고 변경할 수 있다. (read & write)

3.10 재귀호출 (recursive call)

• 메서드 내부에서 메서드 자신을 다시 호출하는 것
• 반복문보다 재귀호출 수행시간이 더 오래 걸린다. 반복문은 같은 문장을 반복해서 수행하지만, 메서드를 호출하는 것은 반복문보다 몇 가지 과정 (ex_ 매개변수 복사와 종료 후 복귀할 주소저장 등)이 추가로 필요하기 때문이다.
• 논리적 간결함때문에 재귀호출을 사용한다. 간결함이 주는 이득이 충분히 큰 경우에만 사용해야한다.

3.11 클래스 메서드(static메서드)와 인스턴스 메서드

• 인스턴스 메서드: 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드
• 클래스 메서드: 인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드 사용X) 메서드

🟢 정리

1. 클래스를 설계할 때, 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통으로 사용하는 것에 static을 붙인다.
2. 클래스 변수(static 변수)는 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.
3. 클래스 메서드(static 메서드)는 인스턴스 변수를 사용할 수 없다.
4. 메서드 내에서 인스턴스 변수를사용하지 않는다면, static을 붙이는 것을 고려한다.

3.11 클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

클래스멤버가 인스턴스 멤버를 참조 또는 호출하고자 하는 경우는 인스턴스를 생성해야 한다.

인스턴스 멤버가 존재하는 시점에 클래스 멤버는 항상 존재하지만, 클래스 멤버가 존재하는 시점에 인스턴스 멤버가 존재하지 않을 수도 있기 때문이다.

같은 클래스 내의 메서드는 서로 객체의 생성이나 참조변수 없이 직접 호출이 가능하지만, static 메서드는 인스턴스 메서드를 호출할 수 없다.:)

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🖤 4. 오버로딩(overloading)

🟢 오버로딩

• 한 클래스 내에 같은 이름의 메서드를 여러 개 정의하는 것
• 메서드 이름이 같아야하고 + 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.
• 반환 타입은 오버로딩을 구현하는데 아무런 영향을 주지 못한다.

🟢 오버로딩 장점

• 메서드의 이름만 보고도 이름이 같으니 같은 기능을 할 것이라 쉽게 예측가능
• 메서드 이름 절약

4.5 가변인자(varargs)와 오버로딩

🟢 가변인자(variable arguments)

• JDK1.5부터 고정된 매개변수 개수가 아닌, 동적으로 메개변수 개수 지정 가능
• '타입... 변수명' 형식으로 선언
• 가변인자 외에도 매개변수가 더 있다면, 가변인자를 매개변수 제일 마지막에 선언해야 한다. (아니면 컴파일 에러 발생)

여러 문자열을 하나로 결합하여 반환하는 concatenate메서드

String concatenate (String... str) { ... }

 

위메서드는 호출시 아래처럼 인자가 아예없어도되고, 배열도 인자가 될 수 있다.

concatenate(); // 인자 X
concatenate("a"); // 인자 하나
concatenate("a", "b"); // 인자 둘
concatenate(new String[]{"A", "B"}); // 배열도 가능

가변인자는 내부적으로 배열을 이용하므로, 선언된 메서드를 호출할 때마다 배열이 새로 생성된다.

이런 비효율이 있으므로 꼭 필요한 경우에만 가변인자를 사용해야 한다.

 

또한, 아래는 오버로딩이이 될 것 같지만, 실제론 컴파일 에러가 발생한다.

가변인자를 사용한 메서드는 되도록 오버로딩하지 않는 것이 좋다.

static String concatenate(String delim, String... args) {}
static String concatenate(String... args){}

매개변수 타입을 배열로하면 가변인자와 똑같은거 아닌가?

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(concatenate()); // 에러. 인자가 필요함
        System.out.println(concatenate(null)); // 인자로 null을 지정
        System.out.println(concatenate(new String[0])); // 인자로 배열을 지정
    }

    static String[] concatenate(String[] str) {
        return str;
    }
}

매개변수의 타입을 배열로 하면, 반드시 인자를 지정해 줘야하기 때문에, 위의 코드에서처럼 인자를 생략할 수 없다. 그래서 null이나 길이가 0인 배열을 인자로 지정해줘야 하는 불편함이 있다.

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🖤 5. 생성자(Constructor)

• 클래스에 정의된 생성자가 하나도 없을때 기본 생성자가 컴파일러에 의해서 추가된다.
• 생성자에서 다른 생성자를 호출할 땐, 생성자 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다.
• 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.

오류가 나는 아래 코드를 보고 이해해보자.

Car (String coloer) {
	door = 5; // 에러 1. 이 줄이 아닌, 생성자의 두번째줄에서 다른 생성자 호출
	Car(color, "auto", 4); // 에러2. this(color, "auto", 4);로 해야함
}

 

5.4 생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this

• this : 인스턴스 자신을 가리키는 참조변수, 인스턴스 주소가 저장되어 있다. 모든 인스턴스메서드에 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.
• this(), this(매개변수) : 생성자, 같은 클래스의 다른 생성자를 호출할 때 사용한다.

🪄 this,this()는 완전 다른 것이다! this는 '참조 변수', this()는 '생성자'이다.

 

5.5 생성자를 이용한 인스턴스의 복사

생성자에서 인스턴스 복사는 아래와 같이 할 수 있다.인스턴스 c1을 복사해 c2를 만들어보자.

class Car {
    String color;        // 색상
    String gearType;    // 변속기 종류 - auto(자동), manual(수동)
    int door;            // 문의 개수
 
    Car() {
        this("white", "auto", 4);
    }
 
    Car(Car c) {    // 인스턴스의 복사를 위한 생성자.
        color    = c.color;
        gearType = c.gearType;
        door     = c.door;
    }

    Car(Car c) {
	    // Car(String color, String gearType, int door){}
        this(c.color, c.gearType, c.door);
    }
 
    Car(String color, String gearType, int door) {
        this.color    = color;
        this.gearType = gearType;
        this.door     = door;
    }
}
class CarTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Car c1 = new Car();
        Car c2 = new Car(c1);    // c1의 복사본 c2를 생성한다.
        System.out.println("c1의 color=" + c1.color + ", gearType=" + c1.gearType+ ", door="+c1.door);
        System.out.println("c2의 color=" + c2.color + ", gearType=" + c2.gearType+ ", door="+c2.door);
 
        c1.door=100;    // c1의 인스턴스변수 door의 값을 변경한다.
        System.out.println("c1.door=100; 수행 후");
        System.out.println("c1의 color=" + c1.color + ", gearType=" + c1.gearType+ ", door="+c1.door);
        System.out.println("c2의 color=" + c2.color + ", gearType=" + c2.gearType+ ", door="+c2.door);
    }
}

c1의 color=white, gearType=auto, door=4
c2의 color=white, gearType=auto, door=4
c1.door=100; 수행후

c1의 color=white, gearType=auto, door=100
c2의 color=white, gearType=auto, door=4

인스턴스 c2는 c1을 복사하여 같은 상태를 갖지만, 서로 독립적으로 메모리공간에 존재하는 별도의 인스턴스이므로 c1의 값들이 변경되어도 c2는 영향을 받지 않는다.

🖤 6. 변수의 초기화

멤버변수(클래스변수와 인스턴스변수)와 배열의 초기화는 선택적이지만, 지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야 한다.

 

아래처럼 같은 타입의 변수는 콤마(,)를 사용해서 함께 선언하거나 초기화 할 수 있다.

int i=10, j=10;

 

타입이 다른 변수는 함께 선언하거나 초기화 할 수 없다!

int i=10, long j =0; // 에러발생!!!!!!!

 

 

🟢 멤버변수의 초기화 방법

1. 명시적 초기화 (explicit initialization)
2. 생성자 (constructor)
3. 초기화 블럭 (initialization block)
   1. 인스턴스 초기화 블럭 : 인스턴스변수 초기화 하는데 사용
   2. 클래스 초기화 블럭 : 클래스변수 초기화 하는데 사용

6.3 초기화 블럭(initialization block)

🟢 클래스 초기화 블럭

• 클래스변수의 복잡한 초기화에 사용된다.
• 클래스가 메모리에 로딩될 때 한번만 수행된다.

🟢 인스턴스 초기화 블럭

• 인스턴스변수의 복잡한 초기화에 사용된다.
• 생성자와 같이 인스턴스를 생성할 때 마다 수행된다. 생성자보다 먼저 실행된다.
• 모든 생성자에서 공통으로 수행돼야 하는 코드를 넣는다,

사용방법

class InitBlock {
	static { /* 클래스 초기화 */ }
    { /* 인스턴스 초기화 */ }
}

 

사용예시

class BlockTest {
    static {
        System.out.println("static { }"); // 클래스 초기화 블럭
    }
 
    {
        System.out.println("{ }"); // 인스턴스 초기화 블럭
    }
 
    public BlockTest() {     
        System.out.println("생성자");
    }
 
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("BlockTest bt = new BlockTest(); ");
        BlockTest bt = new BlockTest();
 
        System.out.println("BlockTest bt2 = new BlockTest(); ");
        BlockTest bt2 = new BlockTest();
    }
}

static { }
BlockTest bt = new BlockTest();
{ }
생성자
BlockTest bt2 = new BlockTest();
{ }
생성자

6.4 멤버변수의 초기화 시기와 순서

클래스 변수의 초기화 시점	클래스가 처음 로딩될 때 단 한번 초기화
인스턴스변수의 초기화 시점	인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화
클래스변수의 초기화 순서	기본값 → 명시적 초기화 → 클래스 초기화 블럭
인스턴스변수의 초기화 순서	기본값 → 명시적 초기화 → 인스턴스 초기화 블럭 → 생성자

🪄클래스변수는 항상 인스턴스 변수보다 먼저 생성되고 초기화 된다.

 

이해를 위해 아래 예시를 보고 실행순서를 예측해 보자.

public class InitTest {
    static int cv = 1;    //명시적 초기화
    int iv = 1;            //명시적 초기화
    static { cv = 2; }    //클래스 초기화 블럭
    { iv = 2; }            //인스턴스 초기화 블럭
    InitTest() {        //생성자
        iv = 3;
    }
}

*클래스 변수 초기화

1. 메모리(method area)에 클래스 변수 cv 생성,기본값 저장 cv : 0
2. 명시적 초기화 클래스 변수 cv : 1
3. 클래스 초기화 블럭 클래스 변수 cv : 2

*인스턴스 변수 초기화
4. 인스턴스생성되며 메모리(heap 영역)에 인스턴스 기본값  저장 iv : 0
5. 명시적 초기화 iv : 1
6. 인스턴스 초기화블럭 iv : 2
7. 생성자 수행 iv : 3

 

 

🟢 인스턴스 초기화 블럭 사용 예시

아래 Product는 Product 인스턴스가 생성될 때마다 count를 1씩 증가시켜 serialNo에 저장한다.

이처럼 모든 생성자에서 공통으로 수행되어야하는 내용은 인스턴스 블럭을 사용한다.

class Product {
    static int count = 0;   // 생성된 인스턴스의 수를 저장하기 위한 변수
    int serialNo;            // 인스턴스 고유의 번호
    {
        ++count;
        serialNo = count;
    }
 
//   public Product() {}     // 기본생성자, 생략가능
}

문서를 생성할때, 문서 이름을 지정하지 않으면 문서이름 구별을 위해 프로그램이 일정한 규칙을 적용해 자동으로 이름을 결정한다.

class Document {
    static int count = 0;
    String name;     // 문서명(Document name)
 
    Document() {     // 문서 생성 시 문서명을 지정하지 않았을 때
        this("제목없음" + ++count);
    }
 
    Document(String name) {
        this.name = name;
        System.out.println("문서 " + this.name + "가 생성되었습니다.");
    }
}