[Java]상속(Inheritance), 포함 관계(Composite)

상속

 

상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심개념 중 하나다.

 

꼭 자바뿐 아니라, 객체지향 프로그래밍 설계를 지원하는 모든 언어에 적용되는 개념이라고 할 수도 있다.

 

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자바 언어에서 상속이란 기존의 클래스를 재사용하여 새로운 클래스를 작성하는 문법요소이다.

 

두 개의 클래스를 상, 하위 클래스로 나누어 상위 클래스의 멤버(필드, 메서드, 내부 클래스)를

 

하위 클래스와 공유하는 것을 의미하기도 한다.

 

이 경우 두 개의 클래스를 상속관계에 있다고 하며, 하위 클래스는 상위 클래스의 모든 멤버를 상속받게 된다.

 

따라서 하위 클래스의 멤버 개수는 언제나 상위 클래스의 멤버 개수보다 같거나 많다.

 

또한 "~클래스로부터 상속받았다"는 표현보다는 "~클래스로부터 확장되었다"가 더 정확한 표현이며,

 

두 클래스 간 상속 관계를 설정할 때 사용하는 키워드가 extends인 것을 보면 명확하다.

 

계속해서 상속에 대한 예를 보자.

 

그림은 한 개의 상위 클래스와 세 개의 하위 클래스로 이루어진 트리구조를 나타낸다.

 

상위 클래스 Person의 필드 name, age와 메서드 learn(), walk(), eat()를

 

하위 클래스가 상속받아 전부 가지고 있음을 알 수 있다.

 

이어서 각각의 하위 클래스마다 필요한 멤버를 새로 정의해서 하위 클래스를 만드는데,

 

공통적인 특성을 상위 클래스에 입력해 둠으로써 코드의 재사용성을 높일 수 있다.

 

또한, 상속은 다형적 표현이 가능하다는 장점이 있다.

 

위 그림에서 '프로그래머는 프로그래머이다'는 참이며, '프로그래머는 사람이다' 역시 참이다.

 

이런 식으로 하나의 객체가 여러 모양으로 표현될 수 있는 것을 다형성이라고 부른다.

 

다형성은 그 자체로 공부가 더 필요한 부분이니, 따로 글을 떼어내 다룬다.

 

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자바에서 상속을 구현하는 방법은 매우 간단하다. extends 키워드가 그것인데,

 

클래스명 다음에 extends 상위 클래스 명을 사용하여 정의한다.

 

구체적인 방법은 아래와 같다.

 

class Person {
    String name;
    int age;

    void learn(){
        System.out.println("공부를 합니다.");
    };
    void walk(){
        System.out.println("걷습니다.");
    };
    void eat(){
        System.out.println("밥을 먹습니다.");
    };
}

class Programmer extends Person { // Person 클래스로부터 상속. extends 키워드 사용 
    String companyName;

    void coding(){
        System.out.println("코딩을 합니다.");
    };
}

class Dancer extends Person { // Person 클래스로부터 상속
    String groupName;

    void dancing(){
		    System.out.println("춤을 춥니다.");
		};
}

class Singer extends Person { // Person 클래스로부터 상속
    String bandName;

    void singing(){
		    System.out.println("노래합니다.");
		};
    void playGuitar(){
		    System.out.println("기타를 칩니다.");
		};
}

public class HelloJava {
    public static void main(String[] args){

        //Person 객체 생성
        Person p = new Person();
        p.name = "김코딩";
        p.age = 24;
        p.learn();
        p.eat();
        p.walk();
        System.out.println(p.name);

        //Programmer 객체 생성
        Programmer pg = new Programmer();
        pg.name = "박해커";
        pg.age = 26;
        pg.learn(); // Persons 클래스에서 상속받아 사용 가능
        pg.coding(); // Programmer의 개별 기능
        System.out.println(pg.name);

    }
}

//출력 결과
공부를 합니다.
밥을 먹습니다.
걷습니다.
김코딩
공부를 합니다.
코딩을 합니다.
박해커

 

위의 트리구조 그림을 코드로 옮겨놓은 것을 볼 수 있다.

 

구체적으로 들여다보면 Person 클래스로부터 Programmer, Dancer, Singer 클래스가 확장되었고,

 

Person 클래스에 있는 속성(필드)과 기능(메서드)들을 사용할 수 있는 것을 알 수 있다.

 

또한 각각의 클래스에서 개별적인 멤버를 정의해주고 있는데,

 

상속이 아니라면 각 클래스의 멤버를 따로따로 모두 선언해주어야 했을 것이고, 이는 코드 중복으로 이어졌을 것이다.

 

끝으로 자바의 객체지향 프로그래밍에서는 단일 상속(single inheritance)만을 허용한다.

 

오로지 하나의 클래스만을 확장해서 사용할 수 있다는 뜻인데, 이는 C++과 구별되는 자바 객체지향의 특징이다.

 

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포함 관계

 

포함(composite)은 상속과 비슷하게 클래스를 재사용하는 방법으로,

 

클래스의 멤버로 다른 클래스 타입의 참조 변수를 선언하는 것이다.

 

처음 접하는 내게는 굉장히 헷갈리는 개념인데, 일단 예를 들면 다음과 같다.

 

public class Employee {
    int id;
    String name;
    Address address;

    public Employee(int id, String name, Address address) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.address = address;
    }

    void showInfo() {
        System.out.println(id + " " + name);
        System.out.println(address.city+ " " + address.country);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Address address1 = new Address("서울", "한국");
        Address address2 = new Address("도쿄", "일본");

        Employee e = new Employee(1, "김코딩", address1);
        Employee e2 = new Employee(2, "박해커", address2);

        e.showInfo();
        e2.showInfo();
    }
}

class Address {
    String city, country;

    public Address(String city, String country) {
        this.city = city;
        this.country = country;
    }
}

// 출력 결과
1 김코딩
서울 한국
2 박해커
도쿄 일본

원래라면 Employee 클래스에 속해야 할 city와 country를 Address 클래스로  따로 묶어,

 

Employee 클래스 안에 참조변수를 선언하는 방법으로 코드의 중복을 없애고, 포함관계로 재사용하고 있다.

 

추가로 객체지향 프로그래밍에선 상속보단 포함관계를 더 많이 사용한다고 한다.

 

그렇다면 클래스 간의 관계에 있어서 상속과 포함 중 어떤 것을 선택할 것인지 정하는 방법은 무엇일까?

 

가장 대표적인 방법은 클래스 간의 관계가 '~은 ~이다(IS-A)' 인지 '~은 '~을 가지고 있다(HAS-A)'인지

 

문장을 만들어 생각해보는 것이다.

 

위의 예를 들어 설명해보자면, 'Employee는 Address이다.'라는 문장은 어색한 반면

 

'Employee는 Address를 가지고 있다.'는 문장은 어색하지 않으므로 상속보다는 포함관계가 적합하다.

 

반면 더 위의 예로 돌아가 'Programmer는 Person이다.'라는 문장이 'Programmer는 Person을 가지고 있다.'는 문장보다

 

적당하므로, 이 경우에는 포함보다는 상속관계가 올바르다고 할 수 있다.