08. Polymorphism

게시 2022/12/23

By Kim Jung Wook 13 분읽는 시간

다형성

상속 + 컴퓨터 연산규칙(같은 자료형끼리만 연산 가능) + 얕은 복사

1) 정의

상속을 이용한 기술로 부모 클래스 타입의 참조변수 하나로, 상속관계에 있는 여러타입의 자식 객체를 참조할 수 있는 기술

2) 업캐스팅

상속관계에 있는 클래스간에 부모타입의 참조형 변수가 모든 자식 타입 객체의 주소를 참조할 수 있다
자동으로 형변환이 일어난다

  
부모클래스 변수명 = new 자식클래스();
--------------------------------------------------
Car c = new Tesla();


부모타입의 변수를 통해서 접근할 수 있는 객체의 정보는 부모로 부터 상속받은 멤버만 
참조 가능하다.

public class Car(){
  private String Engine;
  private String fuel;
  private int wheel;
  ...
}

public class Tesla extends Car(){
  private int batteryCapacity;
  ...
  
  public int batteryChangePrice(){
    int result = 0;
    
    if(batteryCapaciy <= 1000) result = 1000;
    else if (batteryCapaciy <= 2000) result = 2000;
    else result = 3000;
    
    return result;       
  }
}

----------------------------------------------------------------------------

import ...Car;
import ...Tesla;

public class Service(){
  Car c = new Tesla();

  c.getEngine();	// 가능
  c.getFuel();	// 가능
  c.getWheel();	// 가능
  c.getBatteryCapacity(); // 불가능
  c.batteryChangePrice();	// 불가능
}
-> batteryCapacity변수와 batteryChangePrice메소드는
Tesla(자식)의 고유멤버이므로 Car(부모) 타입의 참조변수 c는 호출할 수가 없다

3) 다운캐스팅(Down Casting)

자식 객체의 주소를 받은 부모타입의 참조형 변수를 이용하여 자식객체의 고유 멤버를 참조해야 할 경우 사용
부모 클래스 타입의 참조형 변수를 자식 클래스 타입으로 강제형변환 하는 것
자동으로 일어나지 않기 때문에 반드시 자식 타입을 명시하여 형변환

  
Car c = new Tesla();
((Tesla)c).batteryChangePrice();

-> (Tesla)c.batteryChangePrice(); 의 경우 "." 연산자가 "(자료형)" 강제형변환 
연산자보다 연산이 우선순위에 있으므로 형변환이 일어나기전에 메소드 호출이 진행된다
그러므로 ()를 이용하여 형변환이 먼저일어나도록 해줘야 한다

4) 객체배열과 다형성

다형성을 이용하여 상속 관계에 있는 하나의 부모 클래스 타입의 배열을 만들고, 여러종류의 자식 클래스 객체를 저장한다

  
Car[] carArr = new Car[3];

carArr[0] = new Tesla();
carArr[1] = new Spark();
carArr[2] = new Sonata();

5) 매개변수와 다형성

다형성을 이용하여 메소드 호출시에 매개변수를 부모 타입의 매개변수로 지정해서 자식 타입의 객체를 받을 수 있음

  
public void execute(){
  driveCar(new Tesla()); // Car t = new Tesla(); -> driveCar(t);
  driveCar(new Spart());
  driveCar(new Sonata());
}

public void driveCar(Car temp){}

6) 바인딩

실제 실행할 메소드와 호출하는 코드를 연결 시키는 것
정적바인딩, 동적바인딩이 있다

  
<정적바인딩>
Car c1 = new Car("경유엔진", "경유", 8);
System.out.println(c1.toString());

=> 프로그램 실행 전 컴파일러는 toString() 메소드가 Car에 있는걸로 인식해서 
c1.toString() 호출코드와 String edu.kh.poly.model.vo.Car.toString()
메소드 코드를 연결한다 -> 정적바인딩
※toString()은 필드 값들을 리턴하는 메소드로 오버라이딩 함

<동적바인딩>
Car c2 = new Tesla("경차엔진", "휘발유", 4, 20000);
-> 업캐스팅 되어 있는 상태, 부모 멤버만 참조 가능한 상태
System.out.println(c2.toString());

=> String edu.kh.poly.model.vo.Car.toString() 연결,
c2가 Car 타입이므로 toString()을 Car toString()을 호출 (정적바인딩)

막상 시행해보면 부모 멤버인 engine, fule, wheel 뿐만 아니라
batteryCapacity의 값도 같이 출력된다. 즉, Tesla의 toString()이 호출됨

컴파일 : 부모(Car)와 바인딩 -> 정적바인딩
실행 : 자식(Tesla)의 오버라이딩된 메소드와 바인딩 ->동적바인딩

장점 : 업캐스팅된 상태에서 다운캐스팅 없이 자식의 오버라이딩된 메소드를 수행

7) instanceof 연산자

현재 참조형 변수가 어떤 클래스 형의 객체 주소를 참조하고 있는지를 확인 할 때 사용. 클래스의 타입이 맞으면 true, 틀리면 false 반환

  
if(레퍼런스 instanceof 클래스타입){
  true일 때 처리할 내용, 해당 클래스 타입으로 down casting
} 

if(c instanceof Tesla){
  int result = ((Tesla)c).getBatteryCapacity();
} else if (c instanceof Spark){
  double result = ((Spark)c).getDiscountOffer();
}

8) 추상(Abstract)

  
추상 클래스 : 몸체 없는 메소드를 포함한 클래스(미완성 설계도), 상속 + 다형성
[접근제한자] abstract class 클래스명{ }

추상 메소드 : 몸체 없는 메소드, 상속시 반드시 구현해야 하는, 오버라이딩이 강제화되는 메소드
[접근제한자] abstract 반환형 메소드명(자료형 변수명);

특징
- 미완성 클래스(abstact 키워드 사용) : 자체적으로 객체 생성 불가 -> 반드시 상속하여 객체 생성
- abstract 메소드가 포함된 클래스는 반드시 abstract 클래스 : abstract 메소드가 없어도 abstract 클래스 선언 가능 (abstract 메소드가 0개 이상)
- 클래스 내에 일반 변수, 메소드 포함 가능
- 객체 생성은 안되지만 참조형 변수 타입으로는 사용 가능
장점
- 상속 받은 자식에게 공통된 멤버를 제공하고, 일부 기능의 구현을 강제화 (자식클래스에서 재정의)

9) 인터페이스(Interface)

정의
- 상수형 필드와 추상 메소드만을 작성할 수 있는 추상 클래스의 변형체, 상속 시 인터페이스 내에 정의된 모든 추상메소드를 구현해야 함

  
[접근제한자] interface 인터페이스명{

  [public static final] 자료형 변수명 = 초기값; // 변수명은 대문자로..

  [public abstract] 반환자료형 메소드명([자료형 매개변수]);
    // public abstract가 생략 가능하기 때문에 
    // 오버라이딩 시 반드시 public 표기해야
}

사용
- 어떤 객체가 이미 상속을 받고 있는데 다른 타입을 참고해야 할 경우 인터페이스를 사용한다.

  
포유류 : 고양이, 개, 고래
조류 : 닭, 독수리, 펭귄
어류 : 상어

고래, 펭귄, 상어 => 물속생활 클래스로 상속 가능??
=> No, 이미 포유류, 조류, 어류의 자손이고, 단일 상속만 가능하기 때문에 이때 사용하는게
인터페이스

특징
- 모든 인터페이스의 메소드는 묵시적으로 public abstract
- 변수는 묵시적으로 public static final
- 객체 생성은 안되나 참조형 변수로는 가능 (다형성)
- 다중 상속 가능하기 때문에 여러개의 인터페이스 추가 가능
  ex) public class Whale extends TypeMammalia implements WaterLife, BigAnimal, GoodAnimal{ }
장점
- 다형성을 이용하여 상위 타입 역할 (자식 객체 연결)
- 인터페이스 구현 객체에 공통된 기능 구현 강제화 (== 구현 객체간의 일관성 제공)
- 공동 작업을 위한 인터페이스 제공
추상 클래스 vs 인터페이스

10) 정리

상속(자식클래스의) 공통된 부분을 추출하여 부모클래스를 만드는 것
-> 공통된 필드, 메서드를 가진 클래스를 만들고, 작성된 코드를 자식들이 물려받아 사용
-> 장점 : 코드 길이 감소, 코드 중복 제거, 재사용성 증가, 자식에 대한 일관된 규칙 제공
[일반클래스] 상속
- 부모 클래스도 객체로 만들 수 있어야 하는 경우
[추상클래스] 상속
- 연관된 클래스의 공통점으로 묶고, 부모 클래스는 객체로 만들 수 없는 경우
- +일부 미완성 클래스(abstract메소드 0개 이상 포함)
  ex) Animal 클래스
  -> 동물 객체는 어떤 동물인가?? eat(), breath()는 어떻게 수행되는가??
  -> 알 수 없다. 하지만, 동물의 공통된 기능명은 알고 있음
[인터페이스] 상속 : 접점
- 연관성이 낮거나 없는 클래스에게 공통된 기능을 제공할 때 사용
  ex) 키보드, 마우스, 스캐너, 카메라, 기울기 센서 (공통점 : 입력장치)
  우연히도 입력이라는 기능을 가지고 있음
  -> 각각의 용도는 다르지만 입력이라는 공통된 기능명이 있음, 입력이라는 접점
- +모든 필드가 묵시적(암묵적) public static final
  ex) public static final double PI = 3.141592; -> duoble PI = 3.141592;
- +모든 메서드가 묵시적으로 public abstract(추상메서드)
  => 같은 이름을 제공할뿐이지, 상세한 기능제공은 하지 않는다.
  ex) (public abstract) void input()
  // input이라는 이름을 자식에게 제공할 뿐, 상세한 기능은 자식이 알아서 오버라이딩 해라. 추상메서드 이니깐 오버라이딩의 강제화

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