[오브젝트] 12장. 다형성

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목차

- ☆ 표시가 붙은 부분은 스터디 중 나온 얘기 혹은 제 개인적인 생각이나 제가 이해한 방식을 적어놓은 것으로, 책에 나오지 않는 내용입니다. 따라서 책에서 말하고자 하는 바와 다를 수 있습니다.

- 모든 이미지의 출처는 오브젝트(조용호 저) 책 입니다.

 

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CHAPTER 12. 다형성

 

⚈ 코드 재사용을 목적으로 상속을 사용하면 변경하기 어렵고 유연하지 못한 설계에 이를 확률이 높아진다. 상속의 목적은 코드 재사용이 아니다. 상속은 타입 계층을 구조화하기 위해 사용해야 한다.

 

⚈ 12장 : 상속의 일차적인 목적이 코드 재사용이 아니라 서브타입의 구현이라는 사실을 이해하기 위한 챕터

 

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01 다형성

⚈ 다형성(Polymorphism) : 하나의 추상 인터페이스에 대해 코드를 작성하고 이 추상 인터페이스에 대해 서로 다른 구현을 연결할 수 있는 능력. 즉, 여러 타입을 대상으로 동작할 수 있는 코드를 작성할 수 있는 방법

 

⚈ 다형성의 분류

• 매개변수 다형성 : 클래스의 인스턴스 변수나 메서드의 배개변수 타입을 임의의 타입으로 선언한 후 사용하는 시점에 구체적인 타입으로 지정하는 방식. 예를들어 자바에서 제너릭 타입으로 List에서 임의의 타입 T로 보관할 요소를 지정하고 있다. 실제 인스턴스를 생성하는 시점에 T를 구체적인 타입으로 지정할 수 있다.
• 포함 다형성 : 특별한 언급 없이 다형성이라고 할 때는 포함 다형성을 의미한다. 메시지가 동일하더라도 수신할 객체의 타입에 따라 실제로 수행되는 행동이 달라지는 능력 (=서브타입(subtype) 다형성)
• 오버로딩 다형성 : 클래스 안에 동일한 이름의 메서드가 존재하는 경우 (메서드 오버로딩)
• 강제 다형성 : 언어가 지원하는 자동적인 타입 변환이나 사용자가 직접 구현한 타입 변환을 이용해 동일한 연산자를 다양한 타입에 상용할 수 있는 방식. 예를들어 "ABC" + 3 = "ABC3"

 

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02 상속의 양면성

⚈ 데이터 관점의 상속 : 상속을 이용하면 부모 클래스에서 정의한 모든 데이터를 자식 클래스의 인스턴스에 자동으로 포함시킬 수 있다.

 

⚈ 행동 관점의 상속 : 부모 클래스에서 정의한 일부 메서드 역시 자동으로 자식 클래스에 포함시킬 수 있다.

 

⚈ 타입 계층에 대한 고민 없이 코드를 재사용하기 위해 상속을 사용하면 이해하기 어렵고 유지보수하기 버거운 코드가 만들어질 확률이 높다..

 

⚈ 상속을 이용한 강의 평가

• 코드는 아래와 같다.

public class Lecture {
    private int pass;
    private String title;
    private List<Integer> scores = new ArrayList<>();

    public Lecture(String title, int pass, List<Integer> scores) {
        this.title = title;
        this.pass = pass;
        this.scores = scores;
    }

    public double average() {
        return scores.stream().mapToInt(Integer::intValue).average().orElse(0);
    }

    public List<Integer> getScores() {
        return Collections.unmodifiableList(scores);
    }

    public String evaluate() {
        return String.format("Pass:%d Fail:%d", passCount(), failCount());
    }

    private long passCount() {
        return scores.stream().filter(score -> score >= pass).count();
    }

    private long failCount() {
        return scores.size() - passCount();
    }
}

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public class Grade {
    private String name;
    private int upper,lower;

    private Grade(String name, int upper, int lower) {
        this.name = name;
        this.upper = upper;
        this.lower = lower;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public boolean isName(String name) {
        return this.name.equals(name);
    }

    public boolean include(int score) {
        return score >= lower && score <= upper;
    }
}

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public class GradeLecture extends Lecture {
    private List<Grade> grades;

    public GradeLecture(String name, int pass, List<Grade> grades, List<Integer> scores) {
        super(name, pass, scores);
        this.grades = grades;
    }

    @Override
    public String evaluate() {
        return super.evaluate() + ", " + gradesStatistics();
    }

    private String gradesStatistics() {
        return grades.stream().map(grade -> format(grade)).collect(joining(" "));
    }

    private String format(Grade grade) {
        return String.format("%s:%d", grade.getName(), gradeCount(grade));
    }

    private long gradeCount(Grade grade) {
        return getScores().stream().filter(grade::include).count();
    }

    public double average(String gradeName) {
        return grades.stream()
                .filter(each -> each.isName(gradeName))
                .findFirst()
                .map(this::gradeAverage)
                .orElse(0d);
    }

    private double gradeAverage(Grade grade) {
        return getScores().stream()
                .filter(grade::include)
                .mapToInt(Integer::intValue)
                .average()
                .orElse(0);
    }
}

 

• 데이터 관점의 상속 : 자식 클래스의 인스턴스 안에 부모 클래스의 인스턴스를 포함하는 것으로 볼 수 있다. 따라서 자식 클래스의 인스턴스는 자동으로 부모 클래스에서 정의한 모든 인스턴스 변수를 내부에 포함하게 된다.

 

• 행동 관점의 상속 : 부모 클래스의 모든 퍼블릭 메서드는 자식 클래스의 퍼블릭 인터페이스에 포함된다. 따라서 외부의 의 객체가 부모 클래스의 인스턴스에게 전송할 수 있는 모든 메시지는 자식 클래스의 인스턴스에게도 전송할 수 있다. 이 때 런타임에 시스템이 자식 클래스에 정의되지 않은 메서드가 있을 경우 이 메서드를 부모 클래스 안에서 탐색한다. 자바에서는 모든 클래스의 부모 클래스인 Object까지 상속 계층을 탐색한다.

 

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03 업캐스팅과 동적 바인딩

⚈ 코드 안에서 선언된 참조 타입과 무관하게 실제로 메시지를 수신하는 객체의 타입에 따라 실행되는 메서드가 달라질 수 있는 것은 업캐스팅과 동적 바인딩이라는 메커니즘이 작용하기 때문이다.

• 업캐스팅 : 부모 클래스 타입으로 선언된 변수에 자식 클래스의 인스턴스를 할당하는 것이 가능
• 동적 바인딩 : 선언된 변수의 타입이 아니라 메시지를 수신하는 객체의 타입에 따라 실행되는 메서드가 결정

 

⚈ 업캐스팅, 다운캐스팅

 

⚈ 동적 바인딩

• 전통적인 언어들은 호출될 함수를 컴파일타임에 결정한다. -> 정적 바인딩(static binding), 초기 바인딩(early biding), 또는 컴파일타임 바인딩(compile-time binding)
• 실행될 메서드를 런타임에 결정하는 방식 -> 동적 바인딩(dynamic binding) 또는 지연 바인딩(late binding)

 

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04 동적 메서드 탐색과 다형성

⚈ 객체지향 시스템은 다음 규칙에 따라 실행할 메서드를 선택한다.

• 메시지를 수신한 객체는 먼저 자신을 생성한 클래스에 적합한 메서드가 존재하는지 검사한다. 존재하면 메서드를 실행하고 탐색을 종료한다.
• 메서드를 찾지 못했다면 부모 클래스에서 메서드 탐색을 계속한다. 이 과정은 적합한 메서드를 찾을 때까지 상속 계층을 따라 올라가며 계속된다.
• 상속 계층의 가장 최상위 클래스에 이르렀지만 메서드를 발견하지 못한 경우 예외를 발생시키며 탐색을 중단한다.

 

 

⚈ self 참조(self reference) : 객체가 메시지를 수신하면 컴파일러는 self 참조라는 임시 변수를 자동으로 생성한 후 메시지를 수신한 객체를 가리키도록 설정한다. (자바에서는 self 참조를 this라고 부른다.)

 

⚈ 동적 메서드 탐색의 입장에서 상속 계층은 메시지를 수신한 객체가 자신이 이해할 수 없는 메시지를 부모 클래스에게 전달하기 위한 물리적인 경로를 정의한 것으로 볼 수 있다. 적절한 메서드를 찾을 때까지 상속 계층을 따라 부모 클래스로 처리가 위임된다.

 

⚈ ☆ 정적 타입 언어 : 컴파일 시에 변수의 타입이 결정되는 언어 - 자바, C, C++, C# 등

 

⚈ ☆ 동적 타입 언어 : 런타임 시 자료형이 결정 - Python, js, Ruby 등

 

⚈ super 참조(super reference) : '지금 이 클래스의 부모 클래스에서부터 메서드 탐색을 시작하세요'