자바 상속(Java Inheritance)

자바의 상속에 대한 개념과 사용 예제를 살펴보자

Posted by: madplay on Jan 23, 2018

상속이란

객체지향언어의 특성이자 소프트웨어의 재사용을 가능하게 하는 기술이다.
실생활의 예를 들면 부모 유전자를 자식이 물려받는 유전적인 상속과 유사하다.
C++ 언어에서의 상속의 개념과 유사하다.
- 차이점이라면 자바에서의 상속은 다중 상속(multiple inheritance)이 불가능하다.
자바에서는 두 클래스(class) 사이에서의 부모-자식의 상속 관계를 선언한다.
- 이때, 부모 클래스를 수퍼 클래스(super class), 자식 클래스를 서브 클래스(sub class)라고 한다.
- 서브 클래스는 자신의 멤버뿐만 아니라 수퍼 클래스의 멤버를 포함하게 된다.

기본 클래스? 부모 클래스?
상속 관계에 있는 두 클래스를 부르는 이름은 프로그래밍 언어마다 조금씩 다르다. C++에서는 상속을 해주는 클래스를 기본 클래스(base class), 이와 반대로 상속을 받는 클래스를 파생 클래스(derived class)라고 부른다. 또한 C#에서는 각각 부모 클래스(parent class), 자식 클래스(child class)라고 부른다.

상속의 장점(advantange)

아래의 예제 코드를 통해 상속이 주는 장점을 살펴보자.

class Student {
    void eat() {} // 밥먹기
    void sleep() {} // 잠자기
    void study() {} // 공부하기
}

class StudentDeveloper {
    void eat() {} // 밥먹기
    void sleep() {} // 잠자기
    void study() {} // 공부하기
    void develop() {} // 개발하기
}

class Professor {
    void eat() {} // 밥먹기
    void sleep() {} // 잠자기
    void research() {} // 연구하기
}

학생(Student)과 학생개발자(StudentDeveloper) 그리고 교수(Professor)가 있다.
이들은 공통적으로 밥먹기(eat)와 잠자기(sleep) 라는 공통적인 행위(코드)가 있다.
또한 학생과 학생개발자는 공통적으로 공부(study)라는 공통적인 행위(코드)가 존재한다.
만일, 밥먹기와 잠자기의 방식이 다르지 않고 동일한 역할을 한다고 가정해보자. 하나의 행위를 수정하기 위해서 위의 3개 클래스 모두를 수정해야 하는 번거로움이 생긴다.

class structure

상속을 이용하면 아래와 같이 간결하게 수정할 수 있다.

class Person {
    void eat() {} // 밥먹기
    void sleep() {} // 잠자기
}

class Student extends Person {
    void study() {} // 공부하기
}

class StudentDeveloper extends Student {
    void develop() {} // 개발하기
}

공통적인 특성을 묶어서 사람(Person) 클래스로 정의했다.
그리고 공통 특성이 필요한 클래스들이 이를 상속하여 사용하도록 한다.

class structure with inheritance

이처럼 상속은 클래스 사이의 멤버를 중복 선언하지 않아도 되는 장점이 있다.
또한 클래스를 계층적으로 분류할 수 있어 효율적으로 관리할 수 있게 해준다.
그러므로 클래스의 재사용과 확장을 통한 소프트웨어의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상속 사용 방법

선언 방법

자바에서는 extends 키워드를 사용하여 상속을 선언한다.
class 서브 클래스 extends 수퍼 클래스 처럼 작성하면 된다.

사용 방법

class Point {
    private int xPos, yPos;

    void setPoint(int xPos, int yPos) {
        this.xPos = x;
        this.yPos = y;
    }

    void showPoint() {
        System.out.println("(" + xPos + "," + yPos + ")");
    }
}

class ColorPoint extends Point {
    private String color;

    void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    void showColorPoint() {
        showPoint(); // Point 클래스의 showPoint 메서드 호출
        System.out.println("Color : " + color);
    }
}

public class ExampleTest {
    public static void main(String[] args) {
        Point p = new Point();
        p.setPoint(3, 4);
        p.shoWPoint():

        ColorPoint cp = new ColorPoint();
        cp.setPoint(2, 3);
        cp.setColor("Yellow");
        cp.showColorPoint();
    }
}

서브 클래스는 상속을 통하여 수퍼 클래스의 멤버를 자신의 멤버로 확장한다.
- 그렇기 때문에 수퍼 클래스의 private 멤버 외의 모든 멤버에 접근할 수 있다.
즉, ColorPoint는 Point 클래스를 상속함으로써 자신의 멤버 변수인 문자열 color뿐만 아니라 Point 클래스의 정수형 xPos, yPox도 갖게 된다.
또한 서브 클래스인 ColorPoint의 멤버 메서드 showColorPoint에서는 수퍼 클래스의 showPoint도 호출할 수 있다.
하지만 xPos와 yPos는 Point의 private 멤버이므로 Color 클래스의 멤버들이 접근할 수 없다.
- 따라서 setPoint와 showPoint 메서드를 통해서 간접적으로 접근한다.

상속의 종류

자바에서는 C++처럼 public 상속, protected 상속 등을 명시하지 않는다.
위에서 언급한 것처럼 서브 클래스 extends 수퍼 클래스로만 선언하며 수퍼 클래스 멤버들의 접근 지정자에 따라서 각각 다르게 서브 클래스에 상속된다.

class Point {
    private int privateVal;
    protected int protectedVal;
    public int publicVal;
    int defaultVal;
}

// 같은 패키지에 있다.
class ColorPoint extends Point {
    void someMethod() {
        privateVal = 1; // Error!
        protectedVal = 2;
        publicVal = 3;
        defaultVal = 4;
    }
}

수퍼 클래스 멤버에 접근하는 클래스 종류	private	default	protected	public
같은 패키지의 클래스	X	O	O	O
다른 패키지의 클래스	X	X	X	O
같은 패키지의 서브 클래스	X	O	O	O
다른 패키지의 서브 클래스	X	X	O	O

상속과 생성자

수퍼 클래스와 서브 클래스의 생성자

수퍼 클래스와 서브 클래스 모두 생성자를 가지고 있다.
서브 클래스 객체가 생성될 때, 서브 클래스의 생성자와 수퍼 클래스의 생성자가 모두 실행된다.
생성자의 목적은 객체 초기화에 있기 때문에, 서브 클래스의 생성자는 서브 클래스의 멤버나 필요한 초기화를 수행한다.
수퍼 클래스의 생성자는 수퍼 클래스의 멤버나 필요한 초기화를 각각 수행한다.
수퍼 클래스의 생성자와 서브 클래스의 생성자 중에서 수퍼 클래스의 생성자가 먼저 실행된다.

class Point {
    Point() {
        // 먼저 실행된다.
        System.out.println("Point 생성자 실행");
    }
}

class ColorPoint extends Point {
    ColorPoint() {
        // 이후에 실행된다.
        System.out.println("ColorPoint 생성자 실행");
    }
}

class ExampleTest {
    public static void main(String[] args) {
        ColorPoint cp = new ColorPoint();
    }
}

컴파일러는 new 문장이 실행되면 ColorPoint 생성자를 호출한다.
그러나 ColorPoint는 자신의 코드를 실행하기 전에 먼저 수퍼 클래스의 생성자를 호출한다.
서브 클래스의 생성자가 먼저 호출되지만, 결국 수퍼 클래스의 생성자가 먼저 실행된다.
어떤 서브 클래스든지 생성자에 대해 컴파일러는 수퍼 클래스의 생성자를 호출한 뒤 자신의 코드를 실행하도록 컴파일 한다.
- 이는 수퍼 클래스가 먼저 초기화된 후 이를 상속받는 서브 클래스가 초기화되어야 하기 때문이다.

서브 클래스의 수퍼 클래스 생성자 호출

수퍼 클래스의 생성자가 여러 개 있을 수 잇다. 물론 서브 클래스도 마찬가지다.
수퍼 클래스의 생성자를 명시적으로 지정하지 않으면 컴파일러는 묵시적으로 수퍼 클래스의 기본 생성자를 호출되도록 컴파일한다.

class Point {
    Point() {
        // 가장 첫 번째로 실행된다.
        System.out.println("Point 기본 생성자");
    }

    Point(int x) {
        // 실행되지 않는다.
        System.out.println("Point 매개변수 생성자");
    }
}

class ColorPoint extends Point {
    ColorPoint() {
        // 두 번째로 실행된다.
        System.out.println("ColorPoint 기본 생성자");
    }
}

class ExampleTest {
    public static void main(String[] args) {
        ColorPoint cp = new ColorPoint();
    }
}

만일 수퍼 클래스의 기본 생성자가 선언되어 있지 않다면 오류가 발생한다.
서브 클래스의 생성자로 매개 변수가 있는 생성자를 호출하게 되는 경우에도 컴파일러는 묵시적으로 수퍼 클래스의 기본 생성자를 호출한다.
명시적으로 수퍼 클래스의 생성자를 선택하려면 아래와 같이 코드를 작성하면 된다.

class Point {
    Point() {
        System.out.println("Point 기본 생성자");
    }

    Point(int x) {
        System.out.println("Point 매개변수 생성자");
    }
}

class ColorPoint extends Point {
    ColorPoint() {
        System.out.println("ColorPoint 기본 생성자");
    }

    ColorPoint(int x) {
        super(x); // 반드시 메서드 시작 위치에 있어야 한다.
        System.out.println("ColorPoint 매개변수 생성자");
    }
}

super 키워드를 이용하여 명시적으로 수퍼 클래스의 생성자를 호출하는 코드는 서브 클래스의 생성자 첫 라인에 있어야 한다.
- 그렇지 않으면 오류가 발생한다. Constructor call must be the first statement in a constructor