06-1.1(객체지향언어의 역사)~6.4(멤버변수의 초기화 시기와 순서)

1.1 객체지향언어의 역사

객체지향이론의 기본 개념은 '실제 세계는 사물(객체)로 이루어져 있으며, 발생하는 모든 사건들은 사물간의 상호작용이다.'라는 것이다.

1960년대 중반에 객체지향이론을 프로그래밍언어에 적용한 시뮬라(Simula)라는 최초의 객체지향언어가 탄생하였다.

1980년대 중반에 C++을 비롯하여 여러 객체지향언어가 발표되면서 객체지향언어가 본격적으로 개발자들의 관심을 끌기 시작하였지만 여전히 사용자층이 넓지 못했다.

1995년에 자바가 발표되고 1990년대 말에 인터넷의 발전과 함께 크게 유행하면서 객체지향언어는 이제 프로그래밍언어의 주류로 자리 잡았다.

 

1.2 객체지향언어

1. 코드의 재사용성이 높다.     새로운 코드를 작성할 때 기존의 코드를 이용하여 쉽게 작성할 수 있다. 2. 코드의 관리가 용이하다.     코드간의 관계를 이용해서 적은 노력으로 쉽게 코드를 변경할 수 있다. 3. 신뢰성이 높은 프로그래밍을 가능하게 한다.     제어자와 메서드를 인해서 데이터를 보호하고 올바른 값을 유지하도록 하며, 코드의 중복을 제거하여 코드의 불일치로 인한 오동작을 방지할 수 있다.

객체지향개념을 학습할 때 재사용성과 유지보수 그리고 중복된 코드의 제거, 이 세 가지 관점에서 보면 보다 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

너무 객체지향개념에 얽매여서 고민하기 보다는 일단 프로그램을 기능적으로 완성한 다음 어떻게 하면 보다 객체지향적으로 코드를 개선할 수 있을지를 고민하여 점차 개선해 나가는 것이 좋다.

 

2.1 클래스와 객체의 정의와 용도

객체지향이론의 관점에서의 클래스의 정의와 의미

클래스의 정의  클래스란 객체를 정의해 놓은 것이다. 클래스의 용도  클래스는 객체를 생성하는데 사용된다.

객체의 정의  실제로 존재하는 것, 사물 또는 개념 객체의 용도  객체가 가지고 있는 기능과 속성에 따라 다름 유형의 객체  책상, 의자, 자동차, TV와 같은 사물 무형의 객체  수학공식, 프로그램 에러와 같은 논리나 개념

클래스	객체
제품 설계도	제품
TV 설계도	TV
붕어빵 기계	붕어빵

 

2.2 객체와 인스턴스

클래스로부터 객체를 만드는 과정을 클래스의 인스턴스화라고 함

어떤 클래스로부터 만들어진 객체를 그 클래스의 인스턴스라고 함

클래스  인스턴스화 >  인스턴스(객체)

 

2.3 객체의 구성요소 - 속성과 기능

객체가 가지고 있는 속성과 기능을 그 객체의 멤버(구성원, member)라 한다

속성(property)  멤버변수(member variable), 특성(attribute), 필드(field), 상태(state) 기능(function)   메서드(method), 함수(function), 행위(behavior)

 

TV의 속성과 기능
속성(멤버변수)	크기, 길이, 높이, 색상, 볼륨, 채널 등
기능(메서드)	켜기, 끄기, 볼륨 높이기, 볼륨 낮추기, 채널 변경하기 등

 

2.4 인스턴스의 생성과 사용

클래스명 변수명;                // 클래스의 객체를 참조하기 위한 참조변수를 선언 변수명 = new 클래스명();  // 클래스의 객체를 생성 후, 객체의 주소를 참조변수에 저장 Tv t;                                    // Tv클래스 타입의 참조변수 t를 선언 t = new Tv();                       // Tv인스턴스를 생성한 후, 생성된 Tv인스턴스의 주소를 t에 저장

인스턴스는 참조변수를 통해서만 다룰 수 있으며, 참조변수의 타입은 인스턴스의 타입과 일치해야한다.

같은 클래스로부터 생성되었을지라도 각 인스턴스의 속성(멤버변수)은 서로 다른 값을 유지할 수 있으며, 메서드의 내용은 모든 인스턴스에 대해 동일하다.

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

 

2.5 객체 배열

각 요소는 참조변수의 기본값인 null로 자동 초기화된다.

객체를 생성해서 객체 배열의 각 요소에 저장하는 것을 잊으면 안 된다.

 

2.6 클래스의 또 다른 정의

프로그래밍적인 관점에서의 클래스의 정의와 의미

1. 클래스 - 데이터와 함수의 결합

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)

2. 클래스 - 사용자정의 타입(user-defined type)

프로그래밍언어에서 제공하는 자료형 외에 프로그래머가 서로 관련된 변수들을 묶어서 하나의 타입으로 새로 추가하는 것을 사용자정의 타입이라고 한다.

객체지향언어에서는 클래스가 곧 사용자 정의 타입이다.

기본형의 개수는 8개로 정해져 있지만 참조형의 개수가 정해져 있지 않은 이유는 이처럼 프로그래머가 새로운 타입을 추가할 수 있기 때문이다.

 

3.1 선언위치에 따른 변수의 종류

변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 '변수의 선언된 위치'이다.

멤버변수를 제외한 나머지 변수들은 모두 지역변수이며, 멤버변수 중 static이 붙은 것은 클래스변수, 붙지 않은 것은 인스턴스변수이다.

변수의 종류	선언위치	생성시기
클래스변수 (class variable)	클래스 영역	클래스가 메모리에 올라갈 때
인스턴스 변수 (instance variable)		인스턴스가 생성되었을 때
지역변수 (local variable)	클래스 영역 이외의 영역 메서드, 생성자, 초기화 블럭 내부)	변수 선언문이 수행되었을 때

1. 인스턴스변수(instance variable)
   인스턴스는 독립적인 저장공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다. 인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야하는 속성의 경우, 인스턴스변수로 선언한다.
2. 클래스변수(class variable)
   클래스 변수를 선언하는 방법은 인스턴스변수 앞에 static을 붙이면 된다.
   클래스변수는 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)를 공유하게 된다.
   한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야하는 속성의 경우, 클래스변수로 선언해야 한다.
   인스턴스변수와 달리 인스턴스를 생성하지 않고도 언제라도 바로 사용할 수 있음.
   '클래스이름.클래스변수'와 같은 형식으로 사용함.
   클래스가 메모리에 '로딩'될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때 까지 유지되며, public을 앞에 붙이면 같은 프로그램 내에서 어디서나 접근할 수 있는 '전역변수'의 성격을 갖는다.
3. 지역변수(local variable)
   메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하며, 메서드가 종료되면 소멸되어 사용할 수 없게 됨.

3.2 클래스변수와 인스턴스변수

인스턴스변수는 인스턴스가 생성될 때 마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다.

 

3.3 메서드

'메서드'는 특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것이다.

기본적으로 수학의 함수와 유사하며, 어떤 값을 입력하면 이 값으로 작업을 수행해서 결과를 반환한다.

메서드를 내부가 보이지 않는 '블랙박스'라고도 한다.

 

메서드를 사용하는 이유

1. 높은 재사용성(reusability)
2. 중복된 코드의 제거
   변경사항이 발생했을 때 이 메서드만 수정하면 되므로 관리가 쉽고 오류의 발생 가능성도 낮아진다.
3. 프로그램의 구조화

 

3.4 메서드의 선언과 구현

메서드는 크게 '선언부(header)'와 '구현부(body)'로 이루어져 있다.

반환타입 메서드이름 (타입 변수명, 타입 변수명, ...)	←선언부
{     // 메서드 호출시 수행될 코드 }	←구현부

 

메서드 선언부(method declaration, method header)

'메서드의 이름'과 '매개변수 선언', '반환타입'으로 구성되어 있다.

메서드가 작업을 수행하기 위해 어떤 값들을 필요로 하고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반환하는지에 대한 정보를 제공한다.

 

매개변수 선언(parameter declaration)

매개변수는 메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들(입력)을 제공받기 위한 것이며, 필요한 값의 개수만큼 변수를 선언하며 각 변수 간의 구분은 쉼표','를 사용한다.

주의할 점은 두 변수의 타입이 같아도 변수의 타입을 생략할 수 없다.

 

메서드의 이름(method name)

메서드의 이름은 동사인 경우가 많으며, 함축적이면서도 의미잇는 이름을 짓도록 노력해야 한다.

 

반환타입(return type)

'반환값'의 타입을 적는다. 반환값이 없는 경우 반환타입으로 'void'를 적어야한다.

 

메서드의 구현부(method body, 메서드 몸통)

메서드를 호출했을 때 수행될 문장들을 넣는다.

 

return문

반환타입이 'void'가 아닌 경우, 구현부{}안에 'return 반환값''이 반드시 포함되어 있어야 함.

값의 타입은 반환타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능한 것이어야 함.

 

지역변수(local variable)

메서드 내에 선언된 변수들은 그 메서드 내에서만 사용할 수 있으므로 서로 다른 메서드라면 같은 이름의 변수를 선언해도 된다.

 

3.5 메서드의 호출

메서드이름(값1, 값2, ...); // 메서드를 호출하는 방법

인자(argument)와 매개변수(parameter)

메서드를 호출할 때 괄호()안에 지정해준 값들을 '인자(argument)' 또는 '인수'라고 함.

인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.

인자의 타입은 매개변수의 타입과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.

 

메서드의 실행흐름

static메서드는 같은 클래스 내의 인스턴스 메서드를 호출할 수 없다.

 

3.6 return문

원래는 반환값의 유무에 관계없이 모든 메서드에는 적어도 하나의 return문이 있어야 하지만, 문제가 없었던 이유는 컴파일러가 메서드의 마지막에 'return;'을 자동적으로 추가해주었기 때문이다.

 

반환값(return value)

return문의 반환값으로 주로 변수가 오지만 'x+y'처럼 수식이 오기도 한다.

 

매개변수의 유효성 검사

메서드의 구현부{}를 작성할 때, 제일 먼저 해야 하는 일이 매개변수의 값이 적절한 것인지 확인하는 것이다.

적절하지 않은 값이 매개변수를 통해 넘어온다면 매개변수의 값을 보정하던가, 보정하는 것이 불가능하다면 return문을 사용해서 작업을 중단하고 호출한 메서드로 되돌아가야한다.

 

3.7 JVM의 메모리 구조

1. 메서드 영역(method area)
   클래스파일을 읽어서 분석하여 클래스에 대한 정보(클래스 데이터)를 이곳에 저장한다. 이 때, 그 클래스의 클래스변수도 이 영역에 함께 생성된다.
2. 힙(heap)
   인스턴스가 생성되는 공간이다. 즉, 인스턴스변수들이 생성되는 공간이다.
3. 호출스택(call stack 또는 execution stack)
   메서드의 작업에 필요한 메모리 공간을 제공한다. 메서드가 호출되면, 그 메서드를 위한 메모리가 할당되며, 이 메모리는 메서드가 작업을 수행하는 동안 지역변수(매개변수 포함)들과 연산의 중간결과 등을 저장하는데 사용된다. 그리고 매서드가 작업을 마치면 할당되었던 메모리공간은 반환되어 비워진다.

각 메서드를 위한 메모리상의 작업공간은 서로 구별됨.

- 메서드가 호출되면 수행에 필ㅇ한 만큼의 메모리를 스택에 할당받는다. - 메서드가 수행을 마치고나면 사용했던 메모리를 반환하고 스택에서 제거된다. - 호출스택의 제일 위에 있는 메서드가 현재 실행 중인 메서드이다. - 아래에 있는 메서드가 바로 위의 메서드를 호출한 메서드이다.

 

3.8 기본형 매개변수와 참조형 매개변수

자바에서는 메서드를 호출할 때 매개변수로 지정한 값을 메서드의 매개변수에 복사해서 넘겨준다.

매개변수의 타입이 기본형일 때는 기본형 값이 복사되지만, 참조형이면 인스턴스의 주소가 복사된다.

기본형 매개변수  변수의 값을 읽기만 할 수 있다.(read only) 참조형 매개변수  변수의 값을 읽고 변경할 수 있다.(read & write)

 

3.9 참조형 반환타입

"반환타입이 '참조형'이라는 것은 메서드가 '객체의 주소'를 반환한다는 것을 의미한다."

 

3.10 재귀호출(recursive call)

메서드의 내부에서 메서드 자신을 다시 호출하는 것을 '재귀호출'이라고 한다.

재귀호출을 하는 메서드를 '재귀 메서드'라 한다.

void method() {         method();  // 재귀호출, 메서드 자신을 호출한다. }

호출된 메서드는 '값에 의한 호출(call by value)'을 통해, 원래의 값이 아닌 복사된 값으로 작업하기 때문에 호출한 메서드와 관계없이 독립적인 작업수행이 가능하다.

재귀호출뿐이면, 무한반복에 빠지게 되서 조건문이 필수적으로 따라다닌다.

반복문보다 재귀호출의 수행시간이 더 오래 걸린다.

 

3.11 클래스 메서드(static메서드)와 인스턴스 메서드

메서드 앞에 static이 붙어 있으면 클래스메서드이고 그렇지 않으면 인스턴스 메서드이다.

클래스 메서드도 클래스변수처럼 객체를 생성하지 않고도 '클래스이름.메서드이름(매개변수)'와 같은 식으로 호출이 가능하다.

인스턴스 메서드는 반드시 객체를 생성해야만 호출할 수 있다.

인스턴스 메서드는 인스턴스 변수와 관련된 작업을 하는, 즉 메서드의 작업을 수행하는데 인스턴스 변수를 필요로 하는 메서드이다.

인스턴스와 관계없는(인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는) 메서드를 클래스 메서드(static메서드)로 정의한다.

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

 

- 클래스의 멤버변수 중 모든 인스턴스에 공통된 값을 유지해야하는 것이 있는지 살펴보고 있으면, static을 붙여준다. - 작성한 메서드 중에서 인스턴스 변수나 인스턴스 메서드를 사용하지 않는 메서드에 static을 붙일 것을 고려한다.

 

3.12 클래스 멤버와 인스턴스 멤버간의 참조와 호출

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

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

인스턴스멤버간의 호출에는 아무런 문제가 없다. 하나의 인스턴스멤버가 존재한다는 것은 인스턴스가 이미 생성되어있다는 것을 의미하며, 즉 다른 인스턴스멤버들도 모두 존재하기 때문이다.

 

4.1 오버로딩이란?

한 클래스 내에 같은 이름의 메서드르르 여러 개 정의하는 것을 '메서드 오버로딩(method overloading) 또는 간단히 '오버로딩(overloading)'이라 한다.

 

4.2 오버로딩의 조건

1. 메서드 이름이 같아야 한다. 2. 매개변수의 개수 또는 타입이 달라야 한다.

반환 타입은 오버로딩을 구현하는데 아무런 영향을 주지 못한다.

 

4.3 오버로딩의 예

대표적인 것은println이다.

 

4.4 오버로딩의 장점

기억하기 쉬움, 오류의 가능성을 줄임, 쉽게 기능 예측, 메서드의 이름을 절약

 

4.5 가변인자(varargs)와 오버로딩

기존에는 메서드의 매개변수 개수가 고정적이었으나 JDK1.5부터 동적으로 지정해 줄 수 있게 되었으며, 이 기능을 '가변인자(variable arguments)'라고 한다.

'타입... 변수명'과 같은 형식으로 선언

가변인자 외에도 매개변수가 더 있다면, 가변인자를 매개변수 중에서 제일 마지막에 선언해야 함.

가변인자는 내부적으로 배열을 이용하는 것임.

매개변수의 타입을 배열로 하면, 반드시 인자를 지정해 줘야하기 때문에, 인자를 생략할 수 없다.

 

5.1 생성자란?

생성자는 인스턴스가 생성될 때 호출되는 '인스턴스 초기화 메서드'이다.

인스턴스변수의 초기화 작업에 주로 사용되며, 인스턴스 생성 시에 실행되어야 할 작업을 위해서도 사용됨.

1, 생성자의 이름은 클래스의 이름과 같아야 한다. 2. 생성자는 리턴 값이 없다.

연산자 new가 인스턴스를 생성하는 것이지 생성자가 인스턴스를 생성하는 것이 아니다.

Card c = new Card(); 1. 연산자 new에 의해서 메모리(heap)에 Card클래스의 인스턴스가 생성된다. 2. 생성자 Card()가 호출되어 수행된다. 3. 연산자 new의 결과로, 생성된 Card인스턴스의 주소가 반환되어 참조변수 c에 저장된다.

 

5.2 기본 생성자(default constructor)

컴파일 할 때, 소스파일(*java)의 클래스에 생성자가 하나도 정의되지 않은 경우 컴파일러는 자동적으로 아래와 같은 내용의 기본 생성자를 추가하여 컴파일 한다.

클래스이름() { } Card() { }

기본 생성자가 컴파일러에 의해서 추가되는 경우는 클래스에 정의된 생성자가 하나도 없을 때 뿐이다.

 

5.3 매개변수가 있는 생성자

매개변수가 있는 생성자를 사용한다면 인스턴스를 생성하는 동시에 원하는 값으로 초기화를 할 수 있게 된다.

Car c = new Car(); c.color = "white"; c.gearType = "auto"; c.door = 4;

→

Car c = new Car("white","auto",4);

클래스를 작성할 때 다양한 생성자를 제공함으로써 인스턴스 생성 후에 별도로 초기화를 하지 않아도 되도록 하는 것이 바람직하다.

 

5.4 생성자에서 다른 생성자 호출하기 - this(), this

- 생성자의 이름으로 클래스이름 대신 this를 사용한다. - 한 생성자에서 다른 생성자를 호출할 때는 반드시 첫 줄에서만 호출이 가능하다.

유지보수가 쉬워진다.

생성자를 포함한 모든 인스턴스메서드에는 자신이 관련된 인스턴스를 가리키는 참조변수 'this'가 지역변수로 숨겨진 채로 존재한다.

일반적으로 인스턴스메서드는 특정 인스턴스와 관련된 작업을 하기 때문에 자신과 관련된 인스턴스의 정보가 필요하지만, static메서드는 인스턴스와 관련 없는 작업을 하므로 인스턴스에 대한 정보가 필요 없기 때문이다.

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

※ this와 this()는 비슷하게 생겼을 뿐 완전히 다른 것이다. this는 '참조 변수'이고, this()는 '생성자'이다.

 

5.5 생성자를 이용한 인스턴스의 복사

두 인스턴스가 같은 상태를 갖는다는 것은 두 인스턴스의 모든 인스턴스 변수(상태)가 동일한 값을 갖고 있다는 것을 뜻한다.

인스턴스를 생성할 때는 다음의 2가지 사항을 결정해야 한다.  1. 클래스 - 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할 것이가?  2. 생성자 - 선택한 클래스의 어떤 생성자로 인스턴스를 생성할 것인가?

 

6.1 변수의 초기화

변수를 선언하고 처음으로 값을 저장하는 것을 '변수의 초기화'라고 한다.

지역변수는 사용하기 전에 반드시 초기화해야 한다.

멤버변수(클래스변수와 인스턴스변수)와 배열의 초기화는 선택적이지만, 지역변수의 초기화는 필수적이다.

▶ 멤버변수의 초기화 방법 1. 명시적 초기화(explicit initialization) 2. 생성자(constructor) 3. 초기화 블럭(initialization block)        - 인스턴스 초기화 블럭: 인스턴스 변수를 초기화 하는데 사용.        - 클래스 초기화 블럭: 클래스변수를 초기화 하는데 사용.

 

6.2 명시적 초기화(explicit initialization)

변수를 선언과 동시에 초기화하는 것을 명시적 초기화라고 한다.

가장 기본적이면서도 간단한 초기화 방법.

 

6.3 초기화 블럭(initialization block)

클래스 초기화 블럭      클래스변수의 복잡한 초기화에 사용된다. 인스턴스 초기화 블럭  인스턴스변수의 복잡한 초기화에 사용된다.

인스턴스 초기화 블럭은 단순히 클래스 내에 블럭{}만들고 그 안에 코드를 작성하기만 하면 된다.

클래스 초기화 블럭은 인스턴스 초기화 블럭 앞에 단순히 static을 덧붙이기만 하면 된다.

클래스 초기화 블럭은 클래스가 메모리에 처음 로딩될 때 한번만 수행되며, 인스턴스 초기화 블럭은 생성자와 같이 인스턴스를 생성할 때 마다 수행된다.

생성자 보다 인스턴스 초기화 블럭이 먼저 수행된다.

 

6.4 멤버변수의 초기화 시기와 순서

클래스변수의 초기화시점      클래스가 처음 로딩될 때 단 한번 초기화 된다. 인스턴스변수의 초기화시점  인스턴스가 생성될 때마다 각 인스턴스별로 초기화가 이루어진다. 클래스변수의 초기화순서      기본값 → 명시적초기화 → 클래스 초기화 블럭 인스턴스변수의 초기화순서  기본값 → 명시적초기화 → 인스턴스 초기화 블럭 → 생성자