객체 지향 프로그래밍
객체란 물리적으로 존재하거나 추상적으로 생각할 수 있는 것 중에서 자신의 속성을 가지고 있으면서 식별 가능한 것을 말한다. 예를 들어, 물리적으로 존재하는 자동차, 자전거, 책, 사람과 추상적인 학과, 강의, 주문 등이 모두 객체가 될 수 있다. 객체는 속성과 동작으로 구성되어 있다. 예를 들어 사람은 이름, 나이 등의 속성과 웃다, 걷다 등의 동작이 있고, 자동차는 색깔, 모델명 등의 속성과 달린다, 멈춘다 등의 동작이 있다.자바는 이 속성과 동작을 각각 필드와 메소드 라고 부른다.
현실 세계의 객체를 소프트웨어 객체로 설계하는 것을 객체 모델링 이라고 한다. 객체 모델링은 현실 세께 객체의 속성과 동작을 추려내어 소프트웨어 객체의 필드와 메소드로 정의하는 과정이라고 볼 수 있다.
객체의 상호작용
현실 세계에서 일어나는 모든 현상은 객체와 객체 간의 상호작용으로 이루어져있다. 예를 들어 사람은 전자계산기의 기능을 이해하고, 전자계산기는 계산 결과를 사람에게 알려주는 상호작용을 한다.
소프트웨어에서도 마찬가지이다. 객체들은 각각 독립적으로 존재하고, 다른 객체와 서로 상호작용을 하면서 동작한다. 객체들 사이의 상호작용 수단은 메소드이다. 이때 객체가 다른 객체의 기능을 이용하는 것이 바로 메소드 호출이다.
메소드 호출은 다음과 같은 형태를 가지고 있다.
리턴값 = 전자계산기객체.메소드(매개값1, 매개값2, ...);1. 객체에 도트(.) 연산자를 붙이고 메소드 이름을 기술하면 된다. 도트 연산자는 객체의 필드와 메소드에 접근할 때 사용한다.
2. 매개값은 메소드를 실행하기 위해 필요한 데이터이다. 예를 들어 10과 20을 주고 더하기 기능을 이용한다고 할 때 10과 20이 더하기 기능의 매개값이다. 리턴값은 메소드가 실행되고 난 후 호출한 곳으로 돌려주는(리턴하는)값이다.
객체 간의 관계
객체는 개별적으로 사용될 수 있지만, 대부분 다른 객체와 관계를 맺고 있다. 이 관계의 종류에는 집합 관계, 사용 관계, 상속 관계가 있다.
1. 집합 관계에 있는 객체는 하나의 부품이고 하나는 완성품에 해당한다.
예를 들어 자동차는 엔진, 타이어, 핸들 등으로 구성되므로 자동차와 이 부품들은 집합 관계라고 볼 수 있다.
2. 사용 관계는 객체 간의 상호작용을 말한다.
객체와 다른 객체의 메솓르르 호출하여 원하는 결과를 얻어낸다. 예를 들어 사람은 자동차를 이용하므로 사람과 자동차는 사용 관계라고 볼 수 있다. 사람은 자동차를 사용할 때 달린다, 멈춘다 등의 메소드를 호출하는 것이다.
3. 상속 관계는 상위(부모) 객체를 기반으로 하위(자식) 객체를 생성하는 관계를 말한다.
일반적으로 상위 객체는 종류를 의미하고, 하위 객체는 구체적인 사물에 해당한다. 예를 들어 "자동차는 기계의 한 종류이다." 에서 기계(상위)와 자동차(하위)는 상속 관계에 있다고 볼 수 있다.
객체 지향 프로그래밍은 만들고자 하는 완성품인 객체를 모델링하고, 집합 관계에 있는 부품 객체와 사용 관계에 있는 객체를 하나씩 설계한 후 조립하는 방식으로 프로그램을 개발하는 기법이다.
객체와 클래스
현실에서 객체는 갑자기 하늘에서 떨어지는 것이 아니라, 설계도를 바탕으로 만든다. 예를 들어 사람들이 자동차를 이용하기 위해서는 우선 공장에서 설계도를 보고 자동차를 만들어야 한다. 객체 지향 프로그래밍 에서도 마찬가지 이다. 메모리를 사용하고 싶은 객체가 있다면 우선 설계도로 해당 객체를 만드는 작업이 필요하다.
자바에서 설계도가 바로 클래스 이다. 클래스에는 객체를 생성하기 위한 필드와 메소드가 정의되어 있다. 클래스로부터 만들어진 객체를 해당 클래스의 인스턴스 라고 한다. 자동차 객체는 자동차 클래스의 인스턴스인 셈이다. 그리고 클래스로부터 객체를 만드느 ㄴ과정을 인스턴스화 라고 한다. 하나의 클래스로부터 여러 개의 인스턴스를 만들 수 있는데, 이것은 동일한 설계도로부터 여러 대의 자동차를 만드는 것과 동일하다.
객체 지향 프로그래밍 개발은 세 가지 단계가 있다.
- 1단계는 클래스를 설계한다.
- 2단계는 설계된 클래스를 가지고 사용할 객체를 생성한다.
- 3단계는 생성된 객체를 이용한다.
클래스 선언
사용하고자 하는 객체를 구상했다면 그 객체의 대표 이름을 하나 결정하고 이것을 클래스 이름으로 정한다.
예를 들어 사람 객체의 클래스는 Person으로, 자동차 객체의 클래스는 Car라는 이름으로 줄 수 있다. 클래스 이름은 다른 클래스와 식별할 목적으로 사용되므로 자바의 식별자 작성 규칙에 따라 만들어야 한다.
식별자 작성 규칙은 아래와 같다.
- 하나 이상의 문자로 이루어져야 한다. 예 : Car, SportsCar
- 첫 글자에는 숫자가 올 수 없다. 예 : Car, 3Car(x)
- '$', '_' 외의 특수문자는 사용할 수 없다. 예 : $Car, _Car, @Car(x), #Car(x)
- 자바 키워드는 사용할 수 없다 예 : int(x), for(x)
클래스 이름은 한글이든 영어든 상관없지만, 한글로 클래스 이름을 만다는 경우는 거의 없다. 자바 언어는 영어 대소문자를 다른 문자로 취급하기 때문에 클래스 이름도 영어 대소문자를 구분한다. 통상적으로 클래스 이름이 단일 단어라면 첫 글자를 대문자로 하고 나머지는 소문자로 작성한다. 만약 서로 다른 단어가 혼합된 이름을 사용한다면 각 단어의 첫 글자는 대문자로 작성하는 것이 일반적이다.
Salculator, Car, Member, ChatClient, Web_Browser ...
클래스 이름을 정했다면 '클래스 이름.java'로 소스 파일을 생성해야 한다. 소스 파일 이름 역시 대소문자를 구분하므로 반드시 클래스 이름과 대소문자가 같도록 해야 한다. 소스 파일을 생성하면 소스 파일을 열고 아래와 같이 클래스 선언을 해주면 된다.
public class 클래스 이름{
}여기서 public class 키워드는 클래스를 선언할 때 반드시 사용하며 반드시 소문자로 작성해야 한다. 클래스 이름 뒤에는 반드시 중괄호 {} 를 붙여주는데, 시작 중괄호는 클래스 선언의 시작을 알려주고, 끝 중괄호는 클래스 선언의 끝을 알려준다.
일반적으로 소스 파일 하나당 하나의 클래스를 선언한다. 하지만 2개 이상의 클래스 선언도 가능하다.
2개 이상의 클래스가 선언된 소스 파일을 컴파일 하면 바이트 코드 파일(.class)은 클래스를 선언한 개수만큼 생긴다. 결국 소스 파일은 클래스 선언을 담고 있는 저장 단위일 뿐, 클래스 자체가 인다.
public 접근 제한자
public 접근 제한자는 파일 이름과 동일한 이름의 클래스 선언에만 붙일 수 있다. public 접근 제한자의 의미는 모르더라도 소스 파일을 생성할 때 꼭 기억해야 한다. 만약 파일 이름과 일치하지 않는 클래스 선언에 public 접근 제한자를 붙이면 컴파일 에러가 발생한다. 가급적이면 소스 파일 하나당 동일한 이름의 클래스 하나를 선언하는 것이 좋다.
객체 생성과 클래스 변수
클래스를 선언한 다음, 컴파일을 했다면 객체를 생성할 설계도가 만들어진 셈이다. 클래스로부터 객체를 생성하려면 다음과 같이 new 연산자를 사용하면 된다.
new 클래스();
new는 클래스로부터 객체를 생성시키는 연산자이다. new 연산자 뒤에는 생성자가 오는데, 생성자는 클래스() 형태를 가지고 있다. new 연산자로 생성된 객체는 메모리 힙 영역에 생성된다.
현실세계에서 물건의 위치를 모르면 물건을 사용할 수 없듯이, 객체 지향 프로그램에서도 메모리 내에서 생성된 객체의 위치를 모르면 객체를 사용할 수 없다. 그래서 new 연산자는 힙 영역에 객체를 생성시킨 후 객체의 번지를 리턴하도록 되어 있다.
이 주소를 참조 타입인 클래스 변수에 저장해두면 변수를 통해 객체를 사용할 수 있다. 아래는 클래스로 선언된 변수에 new 연산자가 리턴한 객체의 번지를 저장하는 코드이다.
클래스 변수;
변수 = new 클래스();클래스 변수 선언과 객체생성을 1개의 실행문으로 작성할 수도 있다.
클래스 변수 = new 클래스();이렇게 new 연산자로 객체를 생성하고 리턴된 객체의 번지를 변수에 저장하면 변수가 객체를 참조하게 된다.
클래스 선언 부터 생성까지 예제로 배워보기
Student 클래스를 선언하고 StudentExample 클래스의 main() 메소드에서 Student 객체 생성하기
// Student 클래스 파일
public class Student{
}// StudentExample 클래스 파일
public class StudentExample{
public static void main(String[] args){
Student s1 = new Student();
System.out.println("s1 변수가 Student 객체를 참조합니다.");
Student s2 = new Student();
System.out.println("s2 변수가 또 다른 Student 객체를 참조합니다.");
}
}StudentExample을 실행하면 메모리에 클래스 변수와 객체가 생성된다. Student 클래스는 하나지만 new 연산자를 사용한 만큼 객체가 메모리에 생성된다. 이러한 객체들은 Student 클래스의 인스턴스입니다. 비록 같은 클래스로부터 생성되었지만 각각의 Student 객체는 자신만의 고유 데이터를 가지면서 메모리에서 활동하게 된다. s1 과 s2 가 참조하는 Student 객체는 완전히 독립된 서로 다른 객체이다.
Student 와 StudentExample 클래스의 용도
클래스는 두 가지 용도가 있다. 하나는 라이브러리 용도이고 다른 하나는 실행용이다. 라이브러리 클래스는 다른 클래스에서 이용할 목적으로 설계된다. 프로그램 전체에서 사용되는 클래스가 100개라면 99개는 라이브러리 클래스이고 단 하나가 실행 클래스이다. 실행 클래스는 프로그램의 실행 진입점인 main() 메소드를 제공하는 역할을 한다.
Student는 라이브러리 클래스이고 StudentExample은 실행 클래스이다. 아래와 같이 Student에 main() 메소드를 작성해서 라이브러리인 동시에 실행 클래스로 만들 수도 있다.
public class Student{
// 라이브러리로서의 코드(필드, 생성자, 메소드)
...
// 실행하기 위한 코드
public static void main(String[] args){
Student s1 = new Student();
System.out.println("s1 변수가 Student 객체를 참조합니다.");
Student s2 = new Student();
System.out.println("s2 변수가 또 다른 Student 객체를 참조합니다");
}
}프로그램이 단 하나의 클래스로 구성된다면 위와 같이 작성하는 것이 좋은 방법이 될 수 있지만, 대부분의 객체 지향 프로그램은 라이브러리(부품 객체 및 완성 객체)와 실행 클래스가 분리되어 있다. 그래서 가급적이면 각 클래스를 분리해서 작성하는 것이 좋다.
클래스의 구성 멤버
클래스에는 객체가 가져야 할 구성 멤버가 선언된다. 구성 멤버에는 필드, 생성자, 메소드가 있다. 이 구성 멤버들은 생략되거나 복수의 개수로 작성될 수 있다.
public class ClassName{
// 필드
int fieldname;
// 생성자
ClassName(){
...
}
// 메소드
void methodName(){
...
}
}
필드
필드는 객체의 고유한 데이터, 부품 객체, 상태 정보를 저장하는 곳이다. 선언 형태는 변수와 비슷하지만, 필드를 변수로 부르지는 않는다. 변수는 생성자와 메소드 내에서만 사용되고 생성자와 메소드가 실행 종료되면 자동으로 소멸된다. 하지만 필드는 생성자와 메소드 전체에서 사용되며 객체가 소멸되지 않는 한 객체와 함께 존재한다.
생성자
생성자는 new 연산자로 호출되는 특별한 중괄호 블록이다. 생성자의 역할은 객체 생성 시 초기화를 담당한다. 필드를 초기화하거나 메소드를 호출해서 객체를 사용할 준비를 한다. 생성자는 메소드와 비슷하게 생겼지만, 클래스 이름으로 되어 있고 리턴값이 없다.
메소드
메소드는 객체의 동작에 해당하는 중괄호 블록을 말한다. 중괄호 블록은 이름을 가지고 있는데, 이곳이 메소드 이름이다. 메소드를 호출하게 되면 중괄호 블록에 있는 모든 코드들이 일괄적으로 실행된다. 이 때 메소드는 필드를 읽고 수정하는 역할도 하지만, 다른 객체를 생성해서 다양한 기능을 수행하기도 한다. 메소드는 객체 간의 데이터를 전달하는 수단이다. 외부(호출한 곳)로부터 매개 값을 받아 실행에 이용하고, 실행 후 결과 값을 외부(호출한 곳)로 리털한 수도 있다.
