Java - 상속

상속

객체간의 상속이란?

클래스 상속

• 새로운 클래스를 정의 할 때 이미 구현된 클래스를 상속(inheritance) 받아서 속성이나 기능을 확장하여 클래스를 구현함
• 이미 구현된 클래스보다 더 구체적인 기능을 가진 클래스를 구현해야 할때 기존 클래스를 상속함
• 상속하는 클래스 : 상위 클래스, parent class, base class, super class 라고 부름
• 상속받는 클래스 : 하위 클래스, child class, derived class, subclass 라고 부름

class Student extends Person {

  .... 상속 선언 방법
}

상속을 구현 하는 경우

• 상위 클래스는 하위 클래스 보다 더 일반적인 개념과 기능을 가짐
• 하위 클래스는 상위 클래스 보다 더 구체적인 개념과 기능을 가짐
• 하위 클래스가 상위 클래스의 속성과 기능을 확장 (extends)한다는 의미

상속은 언제 사용하는가?

IS-A 관계 (is a relationship : inheritance)

• 일반적인(general) 개념과 구체적인(specific) 개념과의 관계
• 상속은 클래스간의 결합도가 높은 설계
• 상위 클래스의 수정이 많은 하위 클래스에 영향을 미칠 수 있음
• 계층구조가 복잡하거나 hierarchy가 높으면 좋지 않음

HAS-A 관계 (composition)

• 클래스가 다른 클래스를 포함하는 관계 ( 변수로 선언 )
• 코드 재사용의 가장 일반적인 방법
• 상속하지 않음

상속에서 클래스 생성 과정과 형 변환

하위 클래스가 생성 되는 과정

• 하위 클래스를 생성하면 상위 클래스가 먼저 생성 됨
• new VIPCustomer()를 호출하면 상위 클래스인 Customer()가 먼저 호출 됨
• 클래스가 상속 받은 경우 하위 클래스의 생성자에서는 반드시 상위 클래스의 생성자를 호출 함

super 키워드

• 하위 클래스에서 가지는 상위 클래스에 대한 참조 값
• super()는 상위 클래스의 기본 생성자를 호출 함
• 하위 클래스에서 명시적으로 상위 클래스의 생성자를 호출하지 않으면 super()가 호출 됨
  ( 이때 반드시 상위 클래스의 기본 생성자가 존재 해야 함)
• 상위 클래스의 기본 생성자가 없는 경우 ( 다른 생성자가 있는 경우 ) 하위 클래스에서는 생성자에서는 super를 이용하여 명시적으로 상위 클래스의 생성자를 호출 함
• super는 생성된 상위 클래스 인스턴스의 참조 값을 가지므로 super를 이용하여 상위 클래스의 메서드나 멤버 변수에 접근할 수 있음

상속에서 인스턴스 메모리의 상태

• 항상 상위 클래스의 인스턴스가 먼저 생성되고, 하위 클래스의 인스턴스가 생성 됨
  

  

형 변환(업캐스팅)

• 상위 클래스로 변수를 선언하고 하위 클래스의 생성자로 인스턴스를 생성

Customer customerLee = new VIPCustomer();

• 상위 클래스 타입의 변수에 하위 클래스 변수가 대입;

VIPCustomer vCustomer = new VIPCustomer();
addCustomer(vCustomer);
int addCustomer(Customer customer){
}

• 하위 클래스는 상위 클래스의 타입을 내포하고 있으므로 상위 클래스로의 묵시적 형 변환이 가능함
• 상속 관계에서 모든 하위 클래스는 상위 클래스로 형 변환(업캐스팅)이 됨
  ( 그 역은 성립하지 않음 )

형 변환(다운캐스팅)

• 업캐스팅된 클래스를 다시 원래의 타입으로 형 변환
• 하위 클래스로의 형 변환은 명시적으로 해야 함

Customer vc = new VIPCustomer(); 			// 묵시적
VIPCustomer vCustomer = (VIPCustomer)vc; 	// 명시적

instanceof를 이용한 인스턴스의 형 체크

• 원래 인스턴스의 형이 맞는지 여부를 체크하는 키워드 맞으면 true 아니면 false를 반환 함

형 변환과 메모리

• Customer vc = new VIPCustomer(); 에서 vc가 가리키는 것은?
• VIPCustomer() 생성자에 의해 VIPCustomer 클래스의 모든 멤버 변수에 대한 메모리는 생성되었지만,
  변수의 타입이 Customer 이므로 실제 접근 가능한 변수나 메서드는 Customer의 변수와 메서드임

메서드 재정의하기(overring)

하위 클래스에서 메서드 재정의 하기

• 오버라이딩(overriding) : 상위 클래스에 정의된 메서드의 구현 내용이 하위 클래스에서 구현할 내용과 맞지 않는 경우 하위 클래스에서 동일한 이름의 메서드를 재정의 할 수 있음

@override
public int calcPrice(int price) {
	bonusPoint += price * bonusRatio;
	return price - (int)(price * salesRatio);
}

• @overriding 애노테이션 (annotation) : 애노테이션은 원래 주석이라는 의미, 컴파일러에게 특별한 정보를 제공해주는 역할
  

  

형 변환과 오버라이딩 메서드 호출

Customer vc = new VIPCustomer();

• vc 변수의 타입은 Customer지만 인스턴스의 타입은 VIPCustomer 임
• 자바에서는 항상 인스턴스의 메서드가 호출 됨 (가상메서드의 원리)
• 자바의 모든 메서드는 가상 메서드(virtual method) 임

메서드 재정의와 가상 메서드 원리

메서드는 어떻게 호출되고 실행 되는가?

• 메서드(함수)의 이름은 주소값을 나타냄

• 메서드는 명령어의 set 이고 프로그램이 로드되면 메서드 영역(코드 영역)에 명령어 set이 위치

• 해당 메서드가 호출 되면 명령어 set 이 있는 주소를 찾아 명령어가 실행됨

• 이때 메서드에서 사용하는 변수들은 스택 메모리에 위치 하게됨

• 따라서 다른 인스턴스라도 같은 메서드의 코드는 같으므로 같은 메서드가 호출됨

• 인스턴스가 생성되면 변수는 힙 메모리에 따로 생성되지만, 메서드 명령어 set은 처음 한번만 로드 됨
  

  

가상 메서드의 원리

• 가상 메서드 테이블(vitual method table)에서 해당 메서드에 대한 address를 가지고 있음

• 재정의된 경우는 재정의 된 메서드의 주소를 가리킴