자바의 특성과 알고리즘 기본 - 2
목차
객체지향 프로그래밍
객체의 메모리 할당 방법에 대해 간단히 알아보겠습니다.
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Student s = new student();
위와 같이 new를 사용하여 객체(인스턴스) student를 만들면 JVM은 코드를 읽고 메모리가 얼마나 필요한지 계산하고, 그만큼의 공간을 Heap에 할당합니다. 그리고 Heap에 있는 공간을 가리키는 4바이트짜리 포인터를 하나 만들게 됩니다.
이번에는 상속 관계를 살펴보겠습니다.
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public class Person{
}
public class Student extends Person{
}
public class Undergraduate extends Student{
}
위와 같이 클래스들이 존재하면, 학생이 사람에 속하게 되고, 학부생이 다시 학생에 속하게 되기에 학부생 또한 사람에 속하게 됩니다.
이제 Student 클래스를 만들면 JVM은 이 클래스가 Person을 상속한다는 것을 알아채고 Person 클래스에 있는 변수와 메소드를 모두 가져옵니다. 마찬가지로, Undergraduate 클래스를 만들면 Student 클래스에 있는 변수와 메소드를 모두 가져옵니다.
특징 1. 단일 상속
어떤 프로그래밍 언어에서는 여러 클래스를 상속받을 수 있는데, 이를 다중 상속 이라고 합니다. 그런데 만약 상속받은 여러 클래스에 동일한 변수가 있을 경우, 어느 것을 상속받아야 하는지 모르게 됩니다. 이런 상황을 처리하는 방법이 존재하기는 하지만, Java와 여러 다른 프로그래밍 언어에서는 애초에 이러한 다중 상속을 허용하지 않습니다.
특징 2. 상속받는 클래스의 정보만 갖고 있습니다.
위의 구조에서 학부생은 교직원이나 관리 직원들에 대한 정보는 가지고 있지 않고, 트리를 올라갈 수만 있습니다.
특징 3. 상속받는 클래스의 공간을 함께 할당합니다.
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Undergraduate u = new Undergraduate();
상속을 받은 상태로, 새로운 객체 Undergraduate u를 정의하면, u에는 4바이트가 할당 됩니다. 그리고 이 포인터가 가리키는 힙에는 Undergraduate에 맞는 공간이 할당 됩니다. Undergraduate에 있는 year, Student 클래스에 들어 있는 모든 변수, Person 클래스에 들어 있는 redid, name, email 등의 변수도 힙에 들어갑니다.
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Student s = new Undergraduate();
위와 같이, s라는 이름의 Student를 만들 수도 있습니다. 이렇게 코드를 적으면 Undergraduate 객체에 필요한만큼의 공간을 할당받고 Person의 변수, Student의 변수, Undergraduate의 변수를 모두 알 수 있습니다. 따라서, Student 클래스의 변수를 파악_ 하고 메모리를 계산할 수 있습니다.
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Undergraduate u = new Student();
하지만 반대로 할 수는 없습니다.이런 코드를 쓰게 되면 힙에 할당되는 공간은 Student에 해당하는 만큼입니다. 이렇게 되면 Student에 포함된 내용과 Person에 포함된 내용만 알 수 있고, Undergraduate 클래스의 내용은 접근할 수 없기 때문에 이 코드는 컴파일되지 않습니다.
Comparable 인터페이스
객체의 비교 방법인 Comparable 인터페이스에 대해 알아보겠습니다.
자바에서는 문자열을 비교할 때 equals() 메서드를 사용합니다. == 연산자를 사용할 경우 대상의 주소값을 비교하기 때문에(Call By Reference) 올바른 결과값을 얻을 수가 없는데, 그러면 equals() 메서드는 어디에서 오는 걸까요?
Object 클래스에서 오는 걸까요? String 클래스에서 오는 걸까요?
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String one = "hello world";
String two = "hello world";
// 문자열 비교
if(one.equals(two))
System.out.println("they are the same");
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Object one = "hello world";
Object two = "hello world";
// 객체 비교
if(one.equals(two))
System.out.println("they are the same");
위의 두 코드는 모두 실행이 되고, 조건문은 상반된 결과가 나오게 됩니다.
첫 번째 비교는 참이 나오고, 두 번째 비교는 거짓이 나오죠. String 클래스의 equals() 메서드는 문자열을 비교하고, Object 클래스의 equals() 메서드는 메모리 주소 를 비교하기 때문입니다. String 클래스는 Object 클래스의 equals()를 오버라이드 하고 있습니다.
그래서 객체 간의 비교를 원한다면, equals() 메서드를 사용할 경우 해당 클래스에서 오버라이드한 메서드를 사용하는지, 혹은 Object 클래스의 메서드를 사용하는지 알 수가 없기 때문에 객체 클래스의 equals() 메서드 외에도 비교를 할 수 있는 방법이 있습니다.
Comparable 인터페이스를 통해 객체에서 원하는 자료형으로 비교가 가능합니다. Comparable 인터페이스는 같은 자료형 의 다른 객체 하나를 인자로 받아와 비교하는 `compareTo()` 메서드를 사용합니다.
그런데 equals()와는 달리 두 객체를 단순히 같은지만 비교하지 않고, 인자에 비해 큰지 작은지에 대해서도 알 수 있습니다.
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/* `a.compareTo(b)`는
`a`가 `b`보다 작을 때는 0보다 작은 수,
`a`와 `b`가 같으면 0,
`a`가 `b`보다 크면 0보다 큰 수를 반환합니다. */
public int compareTo(T obj)
a.compareTo(b)
if (a < b) return < 0;
if (a == b) return 0;
if (a > b) return > 0;
그리고 아래와 같이 Comparable 인터페이스를 만들면 자료형에 알맞은 데이터가 들어와 compareTo()를 통해 같은 자료형의 데이터를 비교할 수 있습니다.
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if(((Comparable<T>) data).compareTo(obj)==0)
제너릭 프로그래밍
이번에는 데이터 형식에 의존하지 않는 제너릭 프로그래밍에 대해 알아보겠습니다.
제너릭 프로그래밍은 다양한 자료형의 객체에 대해 작성한 코드를 재사용한다는 객체 지향 기법입니다.
제너릭 프로그래밍의 목표는 1가지의 코드만 작성해서 이를 다른 자료형에 대해 재사용할 수 있게 만드는 겁니다.
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제네릭을 사용하면 잘못된 타입이 들어올 수 있는 것을 컴파일 단계에서 방지할 수 있다.
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클래스 외부에서 타입을 지정해주기 때문에 따로 타입을 체크하고 변환해줄 필요가 없다. 즉, 관리하기가 편하다.
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비슷한 기능을 지원하는 경우 코드의 재사용성이 높아진다.
매개변수화 타입
제너릭 프로그래밍을 구현하기 위한 방법으로 매개변수화 타입을 사용할 수 있습니다. 꺾쇄괄호 <> 안에 Type Parameter를 넣어 컴파일 시 구체적인 타입이 결정되도록 하는 방법입니다.
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// 클래스
public class LinkedList
public class LinkedLilst<E>
// 함수
public void addFirst(String S)
public void addFirst(E obj)
public String removeFirst()
public E removeFirst()
위와 같이 매개변수화 타입을 사용할 수 있으며, 생성자의 경우에만 예외적으로 E를 사용하지 않습니다.
예시로, 다음 강의에서 배울 연결 리스트에 사용되는 노드를 확인해보겠습니다. 아래와 같이 어떤 자료형이든 담을 수 있는 제너릭 노드를 만들 수 있습니다.
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// 제너릭 노드
class Node<E>{
E data;
Node<E> next;
public Node(E obj){
data=obj;
next=null;
}
}
배열의 경우 E[] storage = (E[]) new Object[size];와 같이 캐스팅이 반드시 필요하며, E[] storage = new E[size];와 같이 E의 배열로 바로 정의하고자 하는 경우 컴파일 에러가 발생하게 됩니다.
Autoboxing
기본 자료형은 객체가 아니기에 메소드를 상속받을 수 없습니다. 이를 위해 객체 버전의 기본 자료형인 래퍼클래스가 존재합니다. byte는 Byte, int는 Integer 등으로 바꿔서 사용을 할 수 있는데, jdk 1.5 이상부터 autoboxing과 unboxing 기능을 제공해주고 있습니다.
autoboxing을 통해 기본 자료형을 객체로 사용하기 위해 사용자가 명시적으로 래퍼클래스로 변환을 시키지 않고도 기본 자료형을 객체처럼 자연스럽게 사용할 수 있었습니다.
예외
개발을 하던 도중 에러가 발생할 경우, 저희는 에러 메시지를 통해 무엇이 잘못되었는지 정보를 얻을 수 있습니다. 디버깅하는 과정을 도와주는 것이지요.
예외 상황을 설정하기 위해 Exception을 상속하는 방법을 살펴보겠습니다.
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// Exception 클래스 상속
public class FileFormatException extends Exception{
public FileFormatException (){
// super 호출
super();
}
public FileFormatException (String s){
super(s);
}
}
// 예외 상황이 발생하면 throw
throw new FileFormatException("Your file is not well formatted")
위 코드에서와 같이 Exception 클래스를 상속받고 생성자를 만든 후, 생성자 안에서 super를 호출하면 예외 상황에 대한 클래스를 만들 수 있습니다. (super는 만약 어떤 것을 상속받았을 때 상속받은 클래스의 생성자를 호출한다는 의미입니다.)
이후 예외 상황이 발생하였을 때 throw를 사용하면, 그 예외 상황의 이름으로 에러가 발생하게 됩니다.
올바른 예외 상황을 설정함으로써 코드를 개인화하고 디버깅에 큰 도움을 받을 수 있게 되는거죠.
마치며
자바의 특성에 대해 살펴봤습니다. 이미 자바 개념에 익숙했기 때문에 대부분 쉽게 이해할 수 있는 내용들이었지만, 다시금 기초를 다지는 시간을 가질 수 있었습니다.
다음 강의부터 본격적으로 자료 구조 수업이 시작됩니다. 선형 자료구조부터 해시, 힙&트리, 트리, 정렬까지의 강의 내용을 차근차근 정리해보도록 하겠습니다.
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