Table of Contents

• 자바와 객체지향 - Part 2
  • 객체지향 설계
    • SOLID 원칙
  • 접근 제어자 (Access Modifier)
    • 예시:
  • static과 final 키워드
    • static
    • final
  • 상속 (Inheritance)
    • 메서드 오버라이딩
    • 상속의 메모리 구조
    • super
  • 다형성 (Polymorphism)
    • instanceof와 캐스팅
  • 추상 클래스 (Abstract Class)
  • 인터페이스 (Interface)

자바와 객체지향 - Part 2

이전 글에서는 객체지향 프로그래밍의 기본 개념과 클래스, 인스턴스, 생성자에 대해 알아봤습니다. 이번 글에서는 객체지향의 핵심 개념들을 좀 더 깊이 있게 다뤄보겠습니다. 특히 자바에서 객체지향 설계를 할 때 중요한 키워드들과 특징들을 예제와 함께 설명합니다.

객체지향 설계

객체지향 설계는 현실 세계의 사물이나 개념을 객체로 추상화하고, 이 객체들 간의 관계를 정의하여 시스템을 설계하는 방식입니다.

좋은 객체지향 설계는 다음과 같은 특징을 가집니다:

• 응집도(Cohesion)가 높고, 결합도(Coupling)가 낮아야 함
• 변경에 유연하고 확장 가능한 구조
• 각 객체는 자신의 역할에 집중해야 함 (단일 책임 원칙)

예를 들어, 자동차(Car) 객체는 달리는 기능만 책임져야 하고, 운전자의 정보까지 책임지게 하면 설계가 나빠집니다.

SOLID 원칙

SOLID는 객체지향 설계의 다섯 가지 원칙을 의미하는 약어입니다. 이 원칙들을 따르면 유지보수성과 확장성이 뛰어난 소프트웨어를 만들 수 있습니다.

1. 단일 책임 원칙 (SRP: Single Responsibility Principle)
   • 클래스는 단 하나의 책임만 가져야 한다.
   • 변경의 이유는 하나뿐이어야 한다.
2. 개방-폐쇄 원칙 (OCP: Open/Closed Principle)
   • 소프트웨어 요소는 확장에는 열려 있어야 하고, 변경에는 닫혀 있어야 한다.
   • 즉, 기존 코드를 변경하지 않고 기능을 추가할 수 있어야 한다.
3. 리스코프 치환 원칙 (LSP: Liskov Substitution Principle)
   • 자식 클래스는 언제나 자신의 부모 클래스를 대체할 수 있어야 한다.
   • 예: Animal을 기대하는 곳에 Dog, Cat 등의 하위 클래스를 넣어도 정상 작동해야 한다.
4. 인터페이스 분리 원칙 (ISP: Interface Segregation Principle)
   • 하나의 일반적인 인터페이스보다 구체적인 여러 개의 인터페이스를 사용하는 것이 낫다.
   • 클라이언트는 자신이 사용하지 않는 메서드에 의존하지 않아야 한다.
5. 의존 역전 원칙 (DIP: Dependency Inversion Principle)
   • 고수준 모듈은 저수준 모듈에 의존해서는 안 된다. 둘 다 추상화에 의존해야 한다.
   • 구체화가 아닌 추상화에 의존함으로써 유연한 구조를 가질 수 있다.

이러한 원칙은 객체 간 결합도를 낮추고, 역할을 명확하게 분리함으로써 유지보수가 쉬운 시스템을 만들 수 있게 해줍니다.

접근 제어자 (Access Modifier)

접근 제어자는 클래스, 필드, 메서드의 접근 가능 범위를 지정하는 키워드입니다. 정보 은닉(캡슐화)의 핵심 도구로, 외부에서 객체의 내부를 마음대로 건드리지 못하게 막는 역할을 합니다.

접근 제어자는 속성, 메서드, 생성자, 클래스에 사용된다. (클래스에는 public, default만 가능)

예시:

class Person {
    private String name;   // 외부 접근 불가
    protected int age;     // 같은 패키지나 자식 클래스에서 접근 가능
    public void sayHello() {
        System.out.println("안녕하세요!");
    }
}

private는 외부 클래스에서 직접 접근할 수 없으며, 보통 getter, setter 메서드를 통해 간접적으로 접근합니다.

public String getName() {
    return name;
}

static과 final 키워드

static

static 키워드는 클래스 레벨에서 공유되는 변수나 메서드를 정의할 때 사용합니다.

class MathUtil {
    static double PI = 3.14159;

    static int square(int x) {
        return x * x;
    }
}

// 사용 예:
System.out.println(MathUtil.PI);
System.out.println(MathUtil.square(5));

• 인스턴스를 생성하지 않고도 클래스 이름으로 바로 접근 가능
• 공통 기능, 공통 상태를 공유할 때 유용함

final

final은 변수, 메서드, 클래스에 붙을 수 있으며 다음과 같은 의미를 가집니다:

• 변수: 값 변경 불가 (상수) -> static 과 함께 주로 사용
• 메서드: 오버라이딩 금지
• 클래스: 상속 금지

final class Constants {
    public static final int MAX_USERS = 100;
}

MAX_USERS는 한 번 초기화되면 다시 값을 바꿀 수 없습니다.

상속 (Inheritance)

상속은 기존 클래스(부모 클래스)의 속성과 메서드를 새로운 클래스(자식 클래스)가 물려받는 개념입니다. 자바에서는 extends 키워드를 사용합니다.

접근 제어자가 private이 아니면 자식 클래스에서도 속성과 메서드를 그대로 사용할 수 있습니다.

class Animal {
    void eat() {
        System.out.println("먹는다");
    }
}

class Dog extends Animal {
    void bark() {
        System.out.println("짖는다");
    }
}

Dog dog = new Dog();
dog.eat();   // 부모 클래스의 메서드 사용

• 코드의 재사용성을 높이고, 공통 로직을 상위 클래스에 정의할 수 있음
• 자식 클래스는 부모 클래스의 모든 public/protected 멤버를 상속받음

메서드 오버라이딩

자식 클래스에서 부모 클래스의 메서드를 재정의할 수 있습니다.

class Dog extends Animal {
    @Override
    void eat() {
        System.out.println("개가 먹는다");
    }
}

상속의 메모리 구조

자식 클래스의 객체를 생성하면, 메모리 내부에는 부모와 자식 객체가 모두 생성된다. 변수의 타입을 어떤 것으로 하느냐에 따라, 먼저 접근하는 객체가 결정된다.

class Animal {
    void move() {}

    void bark() {}
}

class Dog extends Animal {

    void doggy() {}

    @Override
    void bark() {}
}

Animal a = new Dog()

Dog d = new Dog()

Dog 라는 객체뿐만 아니라, Animal 부모 객체도 생성된다. 이 때 a는 부모 객체를 가리키고, d는 자식 객체를 가리킨다.

Animal 타입인 a의 bark를 호출할 때, Dog 클래스의 bark 메서드가 호출되는 이유는, 오버라이딩된 메서드가 항상 우선권을 가지기 때문이다.

super

자식 객체를 생성하면, 부모 객체가 먼저 생성되고 자식 객체가 생성된다. 그래서 원래는 자식 객체의 생성자에서 super()를 사용해서 부모 객체를 생성해야 한다. 하지만 호출하려는 부모의 생성자가 기본 생성자라면, 생략해도 자바가 자동으로 생성해준다.

다형성 (Polymorphism)

다형성은 하나의 객체가 여러 타입으로 동작할 수 있게 하는 성질입니다. 대표적으로 업캐스팅(Upcasting) 과 메서드 오버라이딩 을 통해 구현됩니다.

Animal animal = new Dog();  // 업캐스팅
animal.eat();               // 실제 실행은 Dog의 eat()

• 부모 타입으로 자식 객체를 참조할 수 있음
• 오버라이딩된 메서드가 호출되어 동적 바인딩(Dynamic Binding) 발생

instanceof와 캐스팅

필요한 경우, 실제 타입을 확인하고 캐스팅할 수 있습니다. (instanceof는 변수의 타입이 아니고, 인스턴스의 타입을 확인한다)

if (animal instanceof Dog) {
    Dog dog = (Dog) animal;
    dog.bark();
}

추상 클래스 (Abstract Class)

추상 클래스는 공통 기능은 구현하고, 특정 기능은 자식 클래스에서 구현하도록 강제할 수 있는 클래스입니다. abstract 키워드를 사용하며, 인스턴스를 직접 생성할 수 없습니다.

abstract class Animal {
    abstract void makeSound();  // 추상 메서드
    void sleep() {
        System.out.println("잠을 잔다");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    void makeSound() {
        System.out.println("야옹");
    }
}

• 하나 이상의 추상 메서드를 가질 수 있음
• 자식 클래스는 반드시 추상 메서드를 오버라이딩해야 함

인터페이스 (Interface)

인터페이스는 모든 메서드가 추상 메서드이며, 다중 구현을 지원합니다. implements 키워드를 통해 클래스를 구현할 수 있습니다.

interface Flyable {
    void fly();
}

class Bird implements Flyable {
    public void fly() {
        System.out.println("날아간다");
    }
}

• 다중 상속이 불가능한 자바에서, 인터페이스는 여러 타입의 계약을 구현할 수 있게 해줍니다.
• Java 8부터는 default 메서드도 정의할 수 있음

interface Logger {
    default void log(String message) {
        System.out.println("로그: " + message);
    }
}

다형성은 단지 하나의 객체가 여러 타입으로 동작하는 것뿐 아니라, 추상 클래스와 인터페이스를 통해 공통 기능을 설계하고 확장하는 방식까지 포함합니다. 이는 유연하고 유지보수하기 쉬운 프로그램을 만드는 데 핵심적인 개념입니다.

다음 글에서는 실제 애플리케이션 개발에 객체지향 설계를 어떻게 적용하는지, 디자인 패턴과 함께 살펴보겠습니다.