[Java] 상속

자바에는 자식 클래스가 부모 클래스의 기능을 그대로 물려받을 수 있는 상속(Inheritance) 기능이 있다.

상속

Animal 클래스를 상속하는 Dog 클래스를 만든다.

class Animal {
    String name;

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Dog extends Animal {
}

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.setName("poppy");
        System.out.println(dog.name);  // poppy 출력
    }
}

클래스 상속을 위해서는 extends 라는 키워드를 사용한다.

이제 Dog 클래스는 Animal 클래스를 상속하게 되었다. Dog 클래스에 name 이라는 객체변수와 setName 이라는 메소드를 만들지 않았지만 Animal 클래스를 상속했기 때문에 그대로 사용이 가능하다.

부모 클래스 기능 확장

Dog 클래스에 sleep 메소드를 추가한다.

class Animal {
    String name;

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Dog extends Animal {
    void sleep() {
        System.out.println(this.name+" zzz");
    }
}

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.setName("poppy");
        System.out.println(dog.name);  // poppy 출력
        dog.sleep();  // poppy zzz 출력
    }
}

이제 Dog 클래스는 Animal 클래스보다 좀 더 많은 기능(sleep메소드가 추가되었다.)을 가지게 되었다. 이렇듯 보통 부모 클래스를 상속받은 자식 클래스는 부모 클래스의 기능에 더하여 좀 더 많은 기능을 갖도록 작성한다.

IS-A 관계

Dog 클래스는 Animal 클래스를 상속했다. 즉, Dog는 Animal의 하위 개념이라고 할 수 있다. 이런 경우 Dog는 Animal에 포함되기 때문에 "개는 동물이다"라고 표현할 수 있다.

자바는 이러한 관계를 IS-A 관계라고 표현한다. 즉 "Dog is a Animal" 과 같이 말할 수 있는 관계를 IS-A 관계라고 한다. 이렇게 IS-A 관계(상속관계)에 있을 때 자식 클래스의 객체는 부모 클래스의 자료형인 것처럼 사용할 수 있다.

즉, 다음과 같은 코딩이 가능하다.

Animal dog = new Dog();  // Dog is a Animal

※ 여기서 한 가지 주의해야 할 점이 있다. Dog객체를 Animal 자료형으로 사용할 경우에는 Dog 클래스에만 존재하는 sleep 메소드를 사용할 수 없다는 점이다. 이런 경우에는 Animal 클래스에 구현된 setName 메소드만 사용이 가능하다.

하지만 이 반대의 경우, 즉 부모 클래스로 만들어진 객체를 자식 클래스의 자료형으로는 사용할 수 없다.

다음의 코드는 컴파일 오류가 발생한다.

Dog dog = new Animal();  // 컴파일 오류 : 부모 클래스로 만든 객체는 자식 클래스의 자료형으로 사용할 수 없다.

Animal dog = new Dog();  // Dog is a Animal (O)

위 코드를 읽어보면 "개로 만든 객체는 동물 자료형이다."라고 읽을 수 있다.

Dog dog = new Animal();  // Animal is a Dog (X)

개념적으로 읽어보면 "동물로 만든 객체는 개 자료형이다."로 읽을 수 있을 것이다. 동물로 만든 객체는 "개" 자료형 말고 "호랑이" 자료형 또는 "사자" 자료형도 될 수 있다. 개념적으로 살펴보아도 위 코드는 성립할 수 없다는 것을 알 수 있다.

Object 클래스

자바에서 만드는 모든 클래스는 Object 클래스를 상속받는다. 위에서 만든 Animal 클래스는 다음과 기능적으로 완전히 동일하다. 하지만 굳이 아래 코드처럼 Object 클래스를 상속하도록 코딩하지 않아도 자바에서 만들어지는 모든 클래스는 Object 클래스를 자동으로 상속받게끔 되어 있다.

class Animal extends Object {
    String name;

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

따라서 자바에서 만드는 모든 객체는 Object 자료형으로 사용할 수 있다. 즉, 다음과 같이 코딩하는 것이 가능하다.

Object animal = new Animal();  // Animal is a Object
Object dog = new Dog();  // Dog is a Object

메소드 오버라이딩 (Method overriding)

 Dog 클래스를 좀 더 구체화 시키는 HouseDog 클래스를 만들어 본다. HouseDog 클래스는 Dog 클래스를 상속하여 다음과 같이 만들 수 있다.

class Animal {
    String name;

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Dog extends Animal {
    void sleep() {
        System.out.println(this.name+" zzz");
    }
}

class HouseDog extends Dog {
}

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {
        HouseDog houseDog = new HouseDog();
        houseDog.setName("happy");
        houseDog.sleep();  // happy zzz 출력
    }
}

HouseDog 클래스를 실행 해 보면 sleep 메소드가 호출되어 다음과 같은 결과가 출력될 것이다.

happy zzz

그런데 HouseDog 처럼 집에서 키우는 개들은 잠을 집에서만 잔다고 한다. HouseDog 클래스로 만들어진 객체들은 sleep 메소드 호출 시 "happy zzz" 가 아닌 "happy zzz in house" 를 출력해야 한다고 가정한다.

다음과 같이 HouseDog 클래스를 수정한다.

class Animal {
    String name;

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Dog extends Animal {
    void sleep() {
        System.out.println(this.name + " zzz");
    }
}

class HouseDog extends Dog {
    void sleep() {
        System.out.println(this.name + " zzz in house");
    }
}

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {
        HouseDog houseDog = new HouseDog();
        houseDog.setName("happy");
        houseDog.sleep();  // happy zzz in house 출력
    }
}

Dog 클래스에 있는 sleep 메소드를 HouseDog에 내용만 조금 변경하여 재 구현하고 실행하니 다음처럼 원하던 결과값을 얻을 수 있었다.

happy zzz in house

HouseDog 클래스에 Dog 클래스와 동일한 형태(입출력이 동일)의 sleep 메소드를 구현하면 HouseDog 클래스의 sleep 메소드가 Dog 클래스의 sleep 메소드보다 더 높은 우선순위를 갖게 되어 HouseDog 클래스의 sleep 메소드가 호출되게 된다.

이렇게 부모클래스의 메소드를 자식클래스가 동일한 형태로 또다시 구현하는 행위를 메소드 오버라이딩(Method Overriding)이라고 한다. (※ 메소드 덮어쓰기)

메소드 오버로딩 (method overloading)

HouseDog 클래스에 다음과 같은 메소드를 추가한다. ("변경"이 아니라 "추가"임에 주의한다.)

void sleep(int hour) {
    System.out.println(this.name+" zzz in house for " + hour + " hours");
}

이미 sleep이라는 메소드가 있지만 동일한 이름의 sleep메소드를 또 생성할 수 있다. 단, 메소드의 입력항목이 다를 경우만 가능하다. 새로 만든 sleep메소드는 입력항목으로 hour라는 int 자료형이 추가되었다.

이렇듯 입력항목이 다른 경우 동일한 이름의 메소드를 만들 수 있는데 이를 메소드 오버로딩(method overloading)이라고 부른다.

새로만든 sleep메소드를 테스트 하기 위해 main메소드를 다음과 같이 변경하고 실행한다.

class Animal {
    String name;

    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

class Dog extends Animal {
    void sleep() {
        System.out.println(this.name + " zzz");
    }
}

class HouseDog extends Dog {
    void sleep() {
        System.out.println(this.name + " zzz in house");
    }

    void sleep(int hour) {
        System.out.println(this.name + " zzz in house for " + hour + " hours");
    }
}

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {
        HouseDog houseDog = new HouseDog();
        houseDog.setName("happy");
        houseDog.sleep();  // happy zzz in house 출력
        houseDog.sleep(3);  // happy zzz in house for 3 hours 출력
    }
}

실행 결과
happy zzz in house
happy zzz in house for 3 hours

다중 상속

다중 상속은 클래스가 동시에 하나 이상의 클래스를 상속받는 것을 뜻한다. C++, 파이썬 등 많은 언어들이 다중 상속을 지원하지만 자바는 다중 상속을 지원하지 않는다.

만약 자바가 다중 상속을 지원한다면 다음과 같은 코드가 만들어 질 수 있을 것이다.

※ 자바는 다중 상속을 지원하지 않기 때문에 아래의 코드는 실제로는 동작할 수 없는 코드이다.

class A {
    public void msg() {
        System.out.println("A message");
    }
}

class B {
    public void msg() {
        System.out.println("B message");
    }
}

class C extends A, B {
    public void static main(String[] args) {
        C test = new C();
        test.msg();
    }
}

자바가 다중 상속을 지원한다고 가정하고 A, B 라는 클래스를 위와 같이 동시에 상속(extends A, B)하도록 했다. 위 main 메소드에서 test.msg(); 실행 시 A 클래스의 msg 메소드를 실행해야 할까? 아니면 B 클래스의 msg 메소드를 실행해야 할까? 다중 상속을 지원하게 되면 이렇듯 애매모호한 부분이 생기게 된다. 자바는 이러한 불명확한 부분을 애초에 잘라 낸 언어이다.

※ 다중상속을 지원하는 다른 언어들은 이렇게 동일한 메소드를 상속받는 경우 우선순위등을 적용하여 해결한다.