객체지향 언어의 특징 2_상속 (재사용 + 확장)

|  상속 (재사용 + 확장)

- 부모 - 자손의 상속 관점 보다는, 재사용과 확장으로 접근하는 것이 좋다

- 상속은, 상위 클래스의 특성을 하위 클래스에서 재사용하고, 거기에 덧붙여 확장할 수 있는 것을 말한다.

- 관계 : 상위 - 하위 / 슈퍼 - 서브

   * 상위로 갈수록 추상화, 일반화되며

   * 하위로 갈수록 구체화, 특수화된다. 

- 상속을 표현하는 문장 

구분	-	설명
포함	has a	클래스 내에서 인스턴스를 형성하여 사용
상속	is a kind of	클래스를 extends (확장하다)
구현	is able to	인터페이스를 implements (구현하다)

- 오버라이딩 : 상속 관계에 있는 상위 클래스로부터 물려 받은 메소드를 재정의한 것

 

|  상속의 장단점

장점	- 모듈화*를 통한 재사용 - 유지보수가 쉽고, 개발 시간이 단축된다. - 코드가 통일성이 있고 간결해진다.
단점	- 상속 시 기능을 추가하고 변경할 때 버그가 발생하면 전반적인 검토가 불가피하다. - 불필요한 기능까지 상속해야하는 경우가 있다. (특히 인터페이스의 경우) - 상위 클래스의 구현이 하위 클래스에게 노출될 경우 캡슐화 원칙을 위반할 수 있다.   ==> 강한 결합도 발생

* 모듈화 : 소프트웨어를 각 기능별로 나눈 단위. 여기에서는 객체화로 보아도 무방하다.

 

|  결합도와 응집도

- 상속에 대한 이야기를 할 때 자주 나오는 이야기가 결합도와 응집도인 것 같다.

- 결합도와 응집도란 그럼 뭘까?

결합도	응집도
서로 다른 모듈 간에 상호 의존하는 정도 또는 연관된 관계	한 모듈 내부의 처리 요소들이 서로 연관되어 있는 정도
A - B 간에 결합도가 높을 경우, - A를 변경하면,  B도 변경해야 한다. - A를 변경한 후, B를 다른 코드에서 재사용하기 어렵다	A안에 a1, a2, a3 메소드들이 있다고 할 때, 각 메소드들이 A안에서 책임이 잘 뭉쳐져 있어 A가 독립적인 모듈로써 기능할 때 응집도가 높다고 한다.

 

- 상속에서는 여러 개의 하위 모듈이 하나의 상위 객체로부터 공통의 메소드를 사용하거나, 참조하기 때문에 지나치게 결합도가 높은 경우에는 차후에 수정을 할 때에 어려움이 발생할 수 있다. 

- 또한 상위 객체에서 접근제어자와 겟터(getter)/셋터(setter) 등으로 정보에 대한 접근을 제한하지 않았다면, 캡슐화(정보은닉)의 원칙도 깨어질 우려가 있다. 잘못하면 상속 후 하위 객체에서 상위 객체의 데이터에 접근을 할 수 있기 때문이다.

- 따라서, 상속 시 사전에 결합도와 응집도를 충분히 고려하는 게 필요하다.

 

|  상속시 메모리구조

- new 객체명() 를 통해 인스턴스를 생성할 때, 상속을 받은 경우, '나' 뿐만 아니라 '상위' 인스턴스도 함께 힙에 생성된다.

Static : 클래스 정보
Stack : main() -> 하위 생성자 호출	Heap :  하위 인스턴스, 상위 인스턴스

 

|  UML 표현 (출처 : https://gmlwjd9405.github.io)

(1) Logical

출처:https://gmlwjd9405.github.io/2018/07/04/class-diagram.html

(2) Physical

출처:https://gmlwjd9405.github.io/2018/07/04/class-diagram.html

 

|  상속을 표현한 코드

 

동물은 이름(name)과 나이(age)가 있으며, 자신을 소개(introduce)할 수 있다.

 

 '포유류'는 동물이다. (상속)

- Mammal is a kind of Animal.

 

포유류는 다른 동물처럼 이름과 나이가 있고, 자신을 소개할 수 있다.

포유류의 포유류의 평균 최대 수명(MAX_AGE)을 갖고 있다.

 

포유류는 자신을 소개할 때, 포유류의 평균 최대 수명을 함께 소개한다.

 

package inheritance;

// 동물
public class Animal {
    String name;
    int age;

    Animal () {}

    Animal (String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    void introduce(){
        System.out.println("Hi, my name is " + name + ", and i am " + age + "years old.");
    }
}

// 포유류 
class Mammal extends Animal{
    final int MAX_AGE = 268;

    void introduce(){
        System.out.println("Hi, my name is " + name + ", and i am " + age + "years old.");
        System.out.println("I can only live MAX : " + MAX_AGE);
    }
}

// 파충류
class Reptile extends Animal{
    final int MAX_AGE = 20;

    void introduce(){
        System.out.println("Hi, my name is " + name + ", and i am " + age + "years old.");
        System.out.println("I can only live MAX : " + MAX_AGE);
    }
}

 

|  또다른 예시 코드

package inheritance;

class Vehicle {
	
	String name;
	double maxSpeed; 
	int maxCapacity;
	
	public Vehicle() {}
	
	public Vehicle(double maxSpeed, int maxCapacity) {
		super();
		this.maxSpeed = maxSpeed;
		this.maxCapacity = maxCapacity;
	}


	public void info() {
		System.out.println("== vehicle info ==");
		System.out.println("name : " + name);
		System.out.println("maxSpeed : " + maxSpeed);
		System.out.println("maxCapacity : " + maxCapacity);
	}
}

class Car extends Vehicle{
	
	final String name = "car";
	int gasDisplacement; // 배기량
	
	public Car() {}
	
	public Car(int gasDisplacement) {
		super(430,100);
		this.gasDisplacement = gasDisplacement;
	}

	public void info() {
		System.out.println("== Car info ==");
		System.out.println("name : " + name);
		System.out.println("maxSpeed : " + maxSpeed);
		System.out.println("maxCapacity : " + maxCapacity);
		System.out.println("gasDisplacement : " + gasDisplacement);
	}
}

class Train extends Vehicle{
	
	final String name = "train";
	final static String[] ALL_LINES = {"경부선", "호남선", "전라선", 
                                           "중앙선", "경의선", "경의선"}; // 나머지 생략  
	String line; // 노선
	
	public Train() {}
	
	public Train(String line) {
		super(330, 1000);
		this.line = line;
	}

	public void info() {
		System.out.println("== Train info ==");
		System.out.println("name : " + name);
		System.out.println("maxSpeed : " + maxSpeed);
		System.out.println("maxCapacity : " + maxCapacity);
		System.out.println("line : " + line);
	}
}

class Airplane extends Vehicle{
	
	final String name = "airplane";
	String departure;
	String arrival;
	
	public Airplane() {}
	
	public Airplane(String departure, String arrival) {
		super(1000, 200);
		this.departure = departure;
		this.arrival = arrival;
	}

	public void info() {
		System.out.println("== vehicle info ==");
		System.out.println("name : " + name);
		System.out.println("maxSpeed : " + maxSpeed);
		System.out.println("maxCapacity : " + maxCapacity);
		System.out.println("departure : " + departure);
		System.out.println("arrival : " + arrival);
	}
}

-- 테스트 코드

package inheritance;

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Car car = new Car(1000);
		car.info();
		System.out.println();
		
		Train train = new Train(Train.ALL_LINES[1]);
		train.info();
		System.out.println();
		
		Airplane air = new Airplane("Seoul", "Reykjavik");
		air.info();
		System.out.println();
	}
}

== Car info ==
name : car
maxSpeed : 430.0
maxCapacity : 100
gasDisplacement : 1000

== Train info ==
name : train
maxSpeed : 330.0
maxCapacity : 1000
line : 호남선

== vehicle info ==
name : airplane
maxSpeed : 1000.0
maxCapacity : 200
departure : Seoul
arrival : Reykjavik

 

[참조]

스프링 입문을 위한 자바 객체 지향의 원리와 이해

https://madplay.github.io/post/coupling-and-cohesion-in-software-engineering

https://gmlwjd9405.github.io/2018/07/04/class-diagram.html

https://sujl95.tistory.com/32