상속 - 다형성

다형성 ( Polymorphism )

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하나의 작업을 다양한 형태를 가질 수 있는 형태를 의미합니다.

자바에서는 크게 2가지의 다형성을 제공합니다. 하나는 compile-time 다형성과 runtime 다형성이 있습니다.

 

이러한 다형성은 부모 클래스를 자식 클래스가 상속한 상태에서, 만약 부모클래스의 참조 변수가 자식 클래스의 인스턴스를 참조할 때 발생합니다.

 

 

Compile Time 다형성

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Java에서는 static method를 오버로딩하는 것을 통해 Compile Time 다형성을 제공할 수 있습니다.

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Child child = new Child();
        child.polyMethod();
 
        Parent ref = child;
        ref.polyMethod();
    }
}
 
class Parent {
    public static void polyMethod() {
        System.out.println("Static parent method");
    }
}
 
class Child extends Parent {
    public static void polyMethod() {
        System.out.println("Staic child method");
    }
}

 

 

Runtime 다형성

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runtime 다형성의 다른 말로 Dynamic method dispatch 라고 부를 수 있다.  Runtime 다형성에 대해 들어가기 전에 먼저 클래스의 형 변환에 대해 알아야 합니다.

 

위와 같은 클래스는 아래와 같은 그림 구조로 되어 있습니다. 따라서 원래 자신의 객체를 생성한다 하면 자신의 참조변수를 생성한 후 자신의 클래스와 동일한 인스턴스를 만드는 형태였습니다.

 

up-cast & down-cast

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up-cast란 자식 클래스의 인스턴스를 부모 클래스의 참조변수에 넣을 때 일어나는 형 변환

Parent ref = new Child()

 

down-cast란 부모 클래스의 인스턴스를 자식 클래스의 참조변수에 넣을 때 일어나는 변환

Child ref = (Child) new Parent();

 

쉽게 생각하자면, up-cast는 자식은 부모를 상속하므로 자식 인스턴스가 부모로 올라간다 생각하면 되고, 반대로 down-cast는 부모가 자식으로 내려간다 생각하면 됩니다.

 

그렇다면 둘다 자동 형 변환이 되는건가? 아무런 문제가 없나?

 

up-cast의 경우 부모 클래스의 데이터와 자신의 데이터까지 있는 자식 클래스에서 부모 클래스로 형 변환시 사용할 수 없는 데이터가 존재하게 됩니다. 따라서 위에서는 ChildData를 사용할 수 없습니다. 사용할 수 있는 변수와 메서드가 적어지는 것 뿐 강제 변환이 필요 없습니다..

 

down-cast의 경우 부모 클래스의 데이터만 가지고 있다가 자신보다 더 많은 데이터를 가지고 있는 자식클래스로 형 변환을 하는 것이기 때문에 존재하지 않는 데이터로 강제로 형 변환을 해주어야 한다.

 

단, 인스턴스 자체를 변경하는 것이 아니라 참조 변수의 자료형을 변경하는 것이기 때문에 인스턴스에는 아무런 변화가 없다.

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Child child = new Child();
        child.childData = 4;
        System.out.println(child.childData);
 
        Parent ref = child;
 
        Child child2 = (Child) ref;
        System.out.println(child2.childData);
        child2.childMethod();
    }
}
 
class Parent {
    int parentData;
 
}
 
class Child extends Parent {
    int childData;
 
    public void childMethod() {
        System.out.println("childMethod");
    }
}

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Parent ref = new FirstChild();
        System.out.println("First child :");
        System.out.println(ref instanceof Parent);
        System.out.println(ref instanceof FirstChild);
        System.out.println(ref instanceof Object);
 
        ref = new SecondChild();
        System.out.println("Second child :");
        System.out.println(ref instanceof Parent);
        System.out.println(ref instanceof FirstChild);
        System.out.println(ref instanceof Object);
 
        ref = new ThirdChild();
        System.out.println("Third child :");
        System.out.println(ref instanceof Parent);
        System.out.println(ref instanceof FirstChild);
        System.out.println(ref instanceof Object);
    }
}
 
class Parent {
    int parentData;
 
}
 
class FirstChild extends Parent {
    int childData;
 
    public void childMethod() {
        System.out.println("childMethod");
    }
}
 
class SecondChild extends Parent {}
class ThirdChild extends Parent {}

 

 

상속 관계간 중복 변수나 메서드에 따른 결과

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부모와 자식 클래스가 동일한 변수나 메서드를 가지고 있을때는 과연 어떻게 나올까?

 

아래 예제를 통해서 확인해보겠습니다.

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Parent ref = new Child();
        ref.method();
        System.out.println(ref.data);
        Child ref2 = new Child();
        ref2.method();
        System.out.println(ref2.data);
 
        ref = new Parent();
        ref.method();
        System.out.println(ref.data);
 
    }
}
 
class Parent {
    int data = 4;
 
    public void method() {
        System.out.println("Parent method");
    }
}
 
class Child extends Parent {
    int data = 6;
 
    public void method() {
        System.out.println("Child method");
    }
}

class Child extends Parent {
    int data = 6;

    public void method() {
        System.out.println(String.format("%s, %s, %s",data,this.data,super.data)); //6, 6, 4
    }
}

Child 클래스의 method자체를 위와 같이 변경하여 내부에서 접근한다면,

up-cast를 통한 참조변수에서 method를 호출했을 때 6,6,4 가 나오게 됩니다.

 

 

그럼 어떻게 사용할까?

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class Main {
    public static void main(String[] args) {
        인간 나 = new 인간(new 전자공학과());
        System.out.println(나.장학금);
    }
}
 
class 과 {
    static int 총과;
    int 총원;
    int 과목수;
    static {
        총과++;
    }
 
    과(int 총원) {
        this.총원 = 총원;
    }
}
 
class 전자공학과 extends 과 {
    static final int 총원=100;
    전자공학과() {
        super(총원);
    }
}
 
class 컴퓨터공학과 extends 과 {
    static final int 총원=50;
    컴퓨터공학과() {
        super(총원);
    }
}
 
class 기계공학과 extends 과 {
    static final int 총원=200;
    기계공학과() {
        super(총원);
    }
}
 
class 인간 {
    String 이름;
    int 학번;
    과 입학과;
    int 장학금;
    인간(과 입학과) {
        this.입학과 = 입학과;
        장학금 = 장학금얻기();
    }
 
    int 장학금얻기() {
        if (입학과 instanceof 전자공학과) {
            return 1_000_000;
        }
        if (입학과 instanceof  컴퓨터공학과) {
            return 500_000;
        }
        return 0;
    }
}

만약 여기서 과가 3개가 아니라 무수히 많다면?

 

과를 특정 짓기 힘들기때문에 배열로 나타내야 하기위해 자료형을 특정지어야 한다. 이를 위해 부모 클래스를 통해 up-cast로 묶어 배열을 만들 수 있다.