다형성이란?
여러 가지 형태를 가질 수 있는 능력을 의미하며 자바에서는 한 타입의 참조변수로 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 함으로써 다형성을 프로그램적으로 구현하였고, 상속과 깊은 관계가 있다.
이를 좀 더 구체적으로 말하자면, 조상클래스 타입의 참조변수로 자손클래스의 인스턴스를 참조할 수 있도록 하였다는 것이다.
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class Tv {
boolean power; // 전원상태(on/off)
int channel; // 채널
void power() { power = !power; }
void channelUp() { ++channel; }
void channelDown() { --channel; }
}
class CaptionTv extends Tv {
String text; // 캡션을 보여주기 위한 문자열
void caption() { /* 내용생략 */ }
}
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CaptionTv c = new CaptionTv(); // 모든 맴버들을 사용할 수 있다.
Tv t = new CaptionTv(); // Tv클래스의 맴버들(상속받은 맴버포함)만 사용할 수 있다. text와 caption()은 참조변수 t로 사용이 불가능하다.
둘 다 같은 타입의 인스턴스지만 참조변수의 타입에 따라 사용할 수 있는 맴버의 개수가 달라진다.
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Tv t = new CaptionTv(); // 조상타입의 참조변수로 자손 인스턴스를 참조할 수 있다.
CaptionTv c = new Tv(); // 컴파일 에러
조상타입의 참조변수로 자손타입의 인스턴스를 참조할 수 있다.
반대로 자손타입의 참조변수로 조상타입의 인스턴스를 참조할 수는 없다.
그 이유는 실제 인스턴스인 Tv의 맴버 개수보다 참조변수 c가 사용할 수 있는 맴버 개수가 더 많기 때문에 허용하지 않는다.
참조변수의 형변환
참조변수도 형변환이 가능하다. 단, 서로 상속관계에 있는 클래스사이에서만 가능하다.
기본형 변수의 형변환에서 작은 자료형에서 큰 자료형의 형변환은 생략이 가능하듯이, 참조변수의 형변환에서는 아래와 같이 할 수 있다.
자손타입 → 조상타입 (Up-casting) : 형변환 생략가능
자손타입 ← 조상타입 (Down-casting) : 형변환 생략불가
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class Car {
String color;
int door;
void drive() { // 운전하는 기능
System.out.println("drive, Brrrr~");
}
void stop() { // 멈추는 기능
System.out.println("stop!!!");
}
}
class FireEngine extends Car { // 소방차
void water() { // 물 뿌리는 기능
System.out.println("water!!!");
}
}
class Ambulance extends Car { // 앰뷸런스
void siren() { // 사이렌을 울리는 기능
System.out.println("siren~~~");
}
}
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class CastingTest1 {
Car car = null;
FireEngine fe = new FireEngine();
FireEngine fe2 = null;
fe.water();
car = fe; // car = (Car)fe;에서 형변환 생략됨. 업캐스팅
// car.water(); // 컴파일 에러!!! Car타입의 참조변수로는 water()를 호출할 수 없다.
fe2 = (FireEngine)car; // 형변환 생략불가. 다운캐스팅
fe2.water();
}
형변환은 참조변수의 타입을 변환하는 것이지 인스턴스를 변환하는 것은 아니기 때문에 참조변수의 형변환은 인스턴스에 아무런 영향을 미치지 않는다.
단지 참조변수의 형변환을 통해서, 참조하고 있는 인스턴스에서 사용할 수 있는 맴버의 범위(개수)를 조절하는 것뿐이다.
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class CastingTest2 {
public static void main(String[] args) {
Car car = new Car();
Car car2 = null;
FireEngine fe = null;
car.drive();
fe = (FireEngine)car; // 컴파일은 OK. 실행 시 에러가 발생
fe.drive();
car2 = fe;
car2.drive();
}
}
서로 상속관계에 있는 클래스 타입의 참조변수간의 형변환은 양방향으로 자유롭게 수행될 수 있으나, 참조변수가 참조하고 있는 인스턴스의 자손타입으로 형변환을 하는 것은 허용되지 않는다. 참조변수가 가리키는 인스턴스의 타입이 무엇인지 확인하는 것이 중요하다.
instanceof연산자
참조변수가 참조하고 있는 인스턴스의 실제 타입을 알아보기 위해 instanceof연산자를 사용한다. 주로 조건문에 사용되며, instanceof의 왼쪽에는 참조변수를 오른쪽에는 타입(클래스명)이 피연산자로 위치하고 연산결과로 true와 false을 반환한다.
instanceof를 이용한 연산결과로 true를 얻었다는 것은 참조변수가 검사한 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 뜻한다.
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class InstanceofTest {
public static void main(String[] args) {
FireEngine fe = new FireEngine();
if(fe instanceof FireEngine) {
System.out.printlf("This is a FireEngine instance.");
}
if(fe instanceof Car) {
System.out.printlf("This is a Car instance.");
}
if(fe instanceof Object) {
System.out.printlf("This is a Object instance.");
}
System.out.println(fe.getClass().getName()); // 클래스의 이름을 출력
}
}
class Car {}
class FireEngine extends Car {}
/*
[실행결과]
This is a FireEngine instance.
This is a Car instance.
This is a Object instance.
FireEngine
*/
위에 예제를 요약하면, 실제 인스턴스와 같은 타입의 instanceof연산 이외의 조상타입의 instanceof연산에도 true를 결과로 얻으며, true라는 것은 검사한 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 뜻한다.
참조변수와 인스턴스의 연결
맴버변수가 조상 클래스와 자손 클래스에 중복으로 정의된 경우, 조상타입의 참조변수를 사용했을 때는 조상 클래스에 선언된 맴버변수가 사용되고, 자손타입의 참조변수를 사용했을 때는 자손 클래스에 선언된 맴버변수가 사용된다.
메서드의 경우 조상 클래스의 메서드를 자손 클래스에서 오버라이딩한 경우에도 참조변수의 타입에 관계없이 항상 실제 인스턴스의 메서드(오버라이딩된 메서드)가 호출된다.
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class BindingTest {
public static void main(String[] args) {
Parent p = new Child();
Child c = new Child();
System.out.println("p.x = " + p.x);
p.method();
System.out.println("c.x = " + c.x);
c.method();
}
}
class Parent {
int x = 100;
void method() {
System.out.println("Parent Method");
}
}
class Child extends Parent {
int x = 200;
void method() {
System.out.println("Child Method");
}
}
/*
[실행결과]
p.x = 100
Child Method
c.x = 200
Child Method
*/
매개변수의 다형성
참조변수의 다형적인 특징은 메서드의 매개변수에도 적용된다.
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class Product {
int price; // 제품의 가격
int bonusPoint; // 제품구매 시 제공하는 보너스점수
Product(int price) {
this.price = price;
bonusPoint = (int)(price/10.0); // 보너스점수는 제품가격의 10%
}
}
class Tv extends Product {
Tv() {
// 조상클래스의 생성자 Product(int price)를 호출한다.
super(100); // Tv의 가격을 100만원으로 한다.
}
public String toString() { // Object클래스의 toString()을 오버라이딩한다.
return "Tv";
}
}
class Computer extends Product {
Computer() {
super(200);
}
public String toString() {
return "Computer";
}
}
class Buyer { // 고객, 물건을 사는 사람
int money = 1000; // 소유금액
int bonusPoint = 0; // 보너스점수
void buy(Product p) {
if(money < p.price) {
System.out.println("잔액이 부족하여 물건을 살 수 없습니다.");
return;
}
money -= p.price; // 가진 돈에서 구입한 제품의 가격을 뺸다.
bonusPoint += p.bonusPoint; // 제품의 보너스점수를 추가한다.
System.out.println(p + "을/를 구입하셨습니다.");
}
}
class PolyArgumentTest {
public static void main(String[] args) {
Buyer b = new Buyer();
b.buy(new Tv());
b.buy(new Computer());
System.out.println("현재 남은 돈은 " + b.money + "만원입니다.");
System.out.println("현재 보너스점수는 " + b.bonusPoint + "점입니다.");
}
}
/*
[실행결과]
Tv을/를 구입하셨습니다.
Computer을/를 구입하셨습니다.
현재 남은 돈은 700만원입니다.
현재 보너스점수는 30점입니다.
*/
매개변수의 다형성을 적용한 buy메서드의 매개변수가 Product타입의 참조변수라는 것은 메서드의 매개변수로 Product클래스의 자손타입 참조변수면 어느 것이나 매개변수로 받아들일 수 있다는 뜻이다.
여러 종류의 객체를 배열로 다루기
조상타입의 참조변수 배열을 사용하면, 공통의 조상을 가진 서로 다른 종류의 객체를 배열로 묶어서 다룰 수 있다.
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Product p[] = new Product[3];
p[0] = new Tv();
p[1] = new Computer();
p[2] = new Audio();
Product배열의 크기가 3으로 배열의 크기가 고정되어있다. 그렇다고 해서 배열의 크기를 무조건 크게 설정할 수만도 없는 일이다.
이런 경우, Vector클래스를 사용하면 된다. Vector클래스는 동적으로 크기가 관리되는 객체배열이다.
출처
자바의 정석