[Java] 객체지향 - 캡슐화 / 상속 / 추상화 / 다형성

[[ 캡슐화 ]]

캡슐화란?

캡슐화는 객체의 정보를 외부에서 직접 접근하지 못하게 보호하는 개념을 뜻한다. 캡슐화를 통해 중요한 정보를 보호하고 필요한 경우에만 안전하게 접근하게 할 수 있으며, 이는 접근제어자를 통해 구현할 수 있다.

 

접근제어자(Access Modifier)

그렇다면 접근제어자란 무엇일까?  이는 클래스, 변수, 메서드, 생성자의 접근 범위를 제한하는 키워드를 말한다.

접근제어자	클래스 내부	패키지 내부	상속한 클래스	전체 공개
public	O	O	O	O
protected	O	O	O	X
default	O	O	X	X
private	O	X	X	X

 

데이터 접근 - 게터(Getter)와 세터(Setter)

캡슐화가 잘 적용된 클래스는 내부 데이터를 private으로 보호하고 있다. 이때 데이터 조회나 변경이 필요한 경우 안전한 접근법이 필요하며 이것이 바로 게터와 세터이다.

public class Person { 
    private String secret;
    
    public String getSecret() {
		    return this.secret; // 게터: 객체의 secret 속성 반환
    }
    
    public void setSecret(String secret) {
		    this.secret = secret; // 세터: secret 속성 설정 및 변경
    }
}
}

 

[[ 상속 ]]

상속이란?

상위 클래스(부모 클래스)의 속성과 기능을 하위 클래스(자식 클래스)에게 물려주는 것을 상속이라고 한다. extends 키워드를 사용해서 상속관계를 구현할 수 있다. 이는 중복되는 코드를 줄일 수 있고 유지보수성을 높일 수 있다.

 

재사용성

상속의 장점은 부모 클래스의 내용을 물려받아 재사용할 수 있다.

public class Parent {
    public String familyName = "Kim";

    public void introduceFamily() {
        System.out.println("가문 이름은 " + this.familyName + "이다");
    }
}

class Child extends Parent { // extends를 활용하여 상속받음
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Child child = new Child();
        System.out.println(child.familyName); // 출력: Kim (부모의 속성)
        child.introduceFamily(); // 출력: 가문 이름은 Kim이다 (부모의 메서드)
    }
}

 

super

super는 부모클래스의 멤버(변수, 메서드)에 접근할 때 사용하는 키워드입니다. 객체는 항상 부모가 먼저 생성되고 자식이 생성되어야 하므로 super()는 항상 생성자의 첫 줄에 위치해야 합니다.

public class Parent {
	private String familyName = "Kim"
	
    public Parent() {} // 부모 생성자
}

public class Child extends Parent {
    private String familyName = "Lee"
    
    public Child() {
        super(); // 부모클래스 생성자를 먼저 호출
        // 추가로직은 여기에 작성
    }

    public void superExample() {
        System.out.println("현재 가문 이름은 " + this.familyName + "이다"); // 출력: ~ Lee이다.
        System.out.println("원래 가문 이름은 " + super.familyName + "이다"); // 출력 : ~ Kim이다.
    }
}

 

확장

부모클래스의 기능을 유지하면서 자식클래스에서 기능을 확장할 수 있다. 자식클래스에서 새로운 메서드를 추가 작성하는 방식이다.

public class Child extends Parent {

		...

    // 부모에는 없지만 자식에만 있는 기능
    public void extendfunc() {
        System.out.println("확장된 기능");
    }
}

 

재정의 - 메서드 오버라이딩(overriding)

오버라이딩을 통해 부모클래스의 기능을 재정의할 수도 있다. 

• 오버라이드된 메서드에는 @Override 키워드를 붙이는 것을 권장 (없어도 동작은 가능)
• 메서드 이름, 매개변수, 반환타입이 완전히 동일해야 한다.
• 접근 제어자는 부모보다 더 강한 수준으로만 변경 가능하다.

public class Parent {
    public void func() {
        System.out.println("기존 기능");
    }
}

class Child extends Parent {
		...
    
    @Override
    void func() { // 자식클래스에서 재정의
        System.out.println("재정의 된 기능");
    }
}

 

추상클래스

공통 기능을 제공하면서 하위 클래스에 특정 메서드 구현을 강제하기 위해 사용된다. 객체를 생성할 목적보다는 설계도의 역할에 적합하다. abstract 키워드를 이용하여 구현할 수 있다.

public class Parent {
    abstract void fund(); // 추상메서드
}

class Child extends Parent {
		...
    
    @Override
    void func() { // 자식 클래스에서 강제 구현해야한다. 
        System.out.println("무조건 구현해야하는 기능");
    }
}

 

[[ 추상화 ]]

추상화란?

추상화란 불필요한 정보를 제거하고 본질적인 특징만 남기는 것을 의미한다. 객체지향 프로그래밍에서는 추상화의 계층적 특징을 활용해서 유지보수성이 좋은 프로그램을 만들 수 있습니다.

 

1) 인터페이스 상속을 활용한 추상 계층 표현

public interface LifeForm {
    void exist();
}

public interface Animal extends LifeForm {

    void makeSound();
}

public class Cat implements Animal {
    @Override
    public void exist() {
        System.out.println("고양이");
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("야옹");
    }

    public void scratch() {
        System.out.println("스크래치");
    }
}

 

2) 클래스 상속을 활용한 추상 계층 표현

public class LifeForm {
    public void exist() {
        System.out.println("존재");
    }
}

public class Animal extends LifeForm {

    public void makeSound() {
        System.out.println("울음소리");
    }
}

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

    public void scratch() {
        System.out.println("스크래치");
    }
}

 

[[ 다형성 ]]

다형성이란?

다형성은 하나의 타입으로 여러 객체를 다룰 수 있는 것을 뜻한다. 인터페이스를 활용해서 다형성을 구현할 수 있다.

public interface Animal {
    void makeSound();
}

public class Cat implements Animal {
    void makeSound() {
        System.out.println("야옹");
    }
}

public class Dog implements Animal {
    void makeSound() {
        System.out.println("멍멍");
    }
}

 

형변환(Casting)

1) 업캐스팅(UpCasting): 자식 → 부모

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat(); // 자동 형 변환
        animal.exist();
        animal.makeSound();
     // animal.scratch(); !자식클래스의 고유기능은 사용불가능!
    }
}

 

2) 다운캐스팅(DownCasting): 부모 → 자식

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Cat();   
        animal.exist();
        animal.makeSound(); 
        Cat cat = (Cat) animal; // 다운캐스팅
        cat.scratch(); // 자식 클래스의 기능 활용 가능
    }
}