인터페이스

• 인터페이스 : 개발 코드와 객체가 서로 통신하는 접점 역할
• 개발 코드가 인터페이스의 메소드를 호출 → 인터페이스는 객체의 메소드를 호출
• 인터페이스를 통해 개발 코드를 수정하지 않아도 사용하는 객체를 변경하는 방법을 통해 실행 내용과 리턴값을 다양화 할 수 있다.

인터페이스 선언

• 인터페이스의 물리적 형태는 클래스와 동일하다. 그러나 소스를 작성할 때 선언하는 방법에 클래스와 차이가 있다.
• 인터페이스 이름은 클래스 이름을 작성하는 방법과 동일하다. ( 첫 글자를 대문자로 나머지는 소문자로)
• 인터페이스는 class 키워드 자리에 interface 키워드를 사용한다.

• 인터페이스는 상수 필드와 추상 메소드만을 구성 멤버로 갖는다.
• 인터페이스는 객체로 생성할 수 없기 때문에 생성자를 가질 수 없다.

① 상수 필드 선언 

• 인터페이스는 데이터를 저장할 수 없기 때문에 상수 필드만 선언할 수 있다.
• 상수 필드는 기본적으로 public static final 특성을 갖는다.
• 관례적으로 필드 이름은 모두 대문자로 작성해야 하며, 선언 시 초기값을 대입해야 한다.

② 추상 메소드 선언

• 인터페이스로 호출된 메소드는 객체에서 실행되므로 추상 메소드로 선언한다.
• public abstract가 생략되고 메소드 선언부만 있는 추상 메소드 형태이다.
• 구현 클래스는 반드시 추상 메소드를 재정의해야 한다.

인터페이스 구현

• 인터페이스에서 객체의 메소드를 호출할 때, 객체는 인터페이스에 정의된 추상 메소드와 동일한 메소드 이름, 매개 타입, 리턴 타입을 가진 실체 메소드를 가지고 있어야 한다.
• 이런 객체를 인터페이스의 구현(implement)객체라고 하고, 구현 객체를 생성하는 클래스를 구현 클래스라고 한다.

① 구현 클래스

• 보통의 클래스와 동일한데, 클래스 선언부에 implements 키워드를 추가하고 인터페이스 이름을 명시한다.
• 그리고 인터페이스에 선언된 추상 메소드의 실체 메소드를 선언해야 한다.
• 주의점 : 인터페이스의 모든 메소드는 기본적으로 public 접근 제한을 갖기 때문에, public보다 낮은 접근 제한으로 작성할 수 없다.
• 인터페이스로 구현 객체를 사용하려면 다음과 같이 변수를 선언하고 구현 객체를 대입해야 한다.

② 다중 인터페이스 구현 클래스

• 객체는 그림과 같이 다수의 인터페이스 타입으로 사용할 수 있다.
• 구현 클래스는 모든 인터페이스의 추상 메소드에 대해 셀체 메소드를 작성해야 한다. 

인터페이스 사용

• 클래스를 선언할 때 인터페이스는 필드, 생성자 또는 메소드의 매개 변수, 생성자 또는 메소드의 로컬 변수로 선언될 수 있다.
• 인터페이스가 필드 타입으로 사용될 경우 : 필드에 구현 객체를 대입할 수 있다.
• 인터페이스가 생성자의 매개 변수 타입으로 사용될 경우 : new 연산자로 객체를 생성할 때 구현 객체를 생성자의 매개값으로 대입할 수 있다.
• 인터페이스가 로컬 변수 타입으로 사용될 경우 : 변수에 구현 객체를 대입할 수 있다.
• 인터페이스가 메소드의 매개 변수 타입으로 사용될 경우 : 메소드 호출 시 구현 객체를 매개값으로 대입할 수 있다.
• 대입이 된 후에는 재정의된 구현 객체의 메소드를 호출할 수 있다.

추상 클래스

추상(abstract) : 실체 간에 공통되는 특성을 추출한 것

추상 클래스 : 실체 클래스들의 공통적인 특성(필드와 메소드)을 추출해서 선언한 클래스. 

실체 클래스 : 객체를 직접 생성할 수 있는 클래스

추상 클래스의 용도

① 공통된 필드와 메소드의 이름을 통일할 목적

• 실체 클래스를 설계하는 사람이 여러 사람일 경우, 실체 클래스마다 필드와 메소드가 제각기 다른 이름을 가질 수 있다.
• 데이터와 기능이 동일한 필드나 메소드를 추상클래스에서 선언해줌으로써 더 간결하고 효율적인 코드 작성이 가능하다.

② 실체 클래스를 작성할 때 시간 절약

• 공통되는 필드와 메소드를 추상클래스에 선언하면 다른 점만 실체 클래스에 선언하면 되기때문에 시간을 절약할 수 있다.
• 일반적으로 개발 프로젝트에서 설계자와 코더는 다른 일을 수행하는데, 코더가 작성해야 할 클래스가 다수이고 이 클래스들이 동일한 필드와 메소드를 가져야 한다면 , 설계자는 이 내용들을 추려내어 추상 클래스로 설계 규칙을 만드는 것이 좋다.
• 그리고 코더에게 추상 클래스를 상속하는 실체 클래스를 만들도록 요구하면 된다.

추상 클래스 선언

• 추상 클래스를 선언할 때에는 선언에 abstract 키워드를 붙여야 한다.
• abstract가 붙여진 추상클래스는 new 연산자를 이용해서 객체를 만들지 못하고, 상속을 통해 자식 클래스만 만들 수 있다.
• 따라서 자식 객체가 생성될 때 super(...)를 호출해서 추상 클래스 객체를 생성해야 한다.
• 추상 클래스는 새로운 클래스를 만들기 위해 부모 클래스로만 사용된다. 즉, 실체클래스를 만들 때 extends 뒤에만 붙을 수 있다.

추상 메소드와 재정의

• 추상 클래스에는 메소드가 있을 수도 없을 수도 있다.
• 그런데 만약 추상 메소드가 있다면, 꼭 추상 클래스 안에 선언되어야 한다.
• 추상 클래스에서 메소드의 선언만 통일하고 실행 내용이 실체 클래스마다 다를 경우 추상 메소드를 선언할 수 있다.
• 추상 메소드는 abstract 키워드와 함께 메소드의 선언부만 있고 메소드 실행 내용인 중괄호{}가 없는 메소드이다.
• 자식 클래스(실체 클래스)는 반드시 추상 메소드를 재정의해서 실행 내용을 작성해야 하는데, 그렇지 않으면 컴파일 에러가 발생한다.

위의 예시를 보면, Animal 이라는 추상클래스에서 추상 메소드 sound() 를 선언했다. 이유는 동물들 마다 울음 소리가 다르기 때문에, 이 부분은 하위 클래스 마다 고유한 소리를 내도록, 즉 Dog 클래스 에서는 '멍멍'으로 실행이 되도록, Cat 클래스 에서는 '야옹'이 실행되도록 하기 위함이다. 하위 클래스인 Dog, Cat에서는 sound() 메소드를 재정의해서 사용한다.

※ 추상 클래스에대해 알아보다 인터페이스와의 차이에 대한 내용을 찾게되었는데, 다음에 공부할 내용인 인터페이스라 읽어 보면 좋을 것 같아서 참고용으로 가져와 봤다.

Difference between Abstract Class and Interface in Java

Abstract class vs Interface 

• Type of methods: Interface can have only abstract methods. An abstract class can have abstract and non-abstract methods. From Java 8, it can have default and static methods also. From Java 9, it can have private concrete methods as well.
• Final Variables: Variables declared in a Java interface are by default final. An abstract class may contain non-final variables.
• Type of variables: Abstract class can have final, non-final, static and non-static variables. The interface has only static and final variables.
• Implementation: Abstract class can provide the implementation of the interface. Interface can’t provide the implementation of an abstract class.
• Inheritance vs Abstraction: A Java interface can be implemented using the keyword “implements” and an abstract class can be extended using the keyword “extends”.
• Multiple implementations: An interface can extend one or more Java interfaces; an abstract class can extend another Java class and implement multiple Java interfaces.
• Multiple Inheritance:  Interface supports multiple inheritance; an abstract class does not support multiple inheritance.
• Accessibility of Data Members: Members of a Java interface are public by default. A Java abstract class can have class members like private, protected, etc.

• 기본 타입 변환 처럼 클래스에서도 타입 변환이 있다.
• 다형성 : 사용 방법은 동일하지만 다양한 객체를 이용해서 다양한 실행 결과가 나오도록 하는 성질 
• 다형성을 구현하려면 상속, 메소드 재정의와 타입변환이 필요하다.

1. 자동 타입 변환

• 자동 타입 변환(promotion)이란 ? 프로그램 실행 도중에 자동으로 타입 변환이 일어나는 것
• 클래스의 변환은 상속 관계에 있는 클래스 사이에서 발생한다.

• 자동 타입 변환의 개념은 자식은 부모의 특징과 기능을 상속받기 때문에 부모와 동일하게 취급될 수 있다는 것
• 따라서 자식은 부모 타입으로 자동 타입 변환이 가능하다.
• 바로 위의 부모가 아니더라도 상속 계층에서 상위 타입 이라면 자동 타입 변환이 일어날 수 있다.
• 즉, 아래의 그림에서 D객체는 바로 위의 부모인 B타입으로 자동 타입 변환이 될 수도 있고, A 타입으로 자동 타입 변환이 될 수 있다.

• 부모 타입으로 자동 타입 변환된 이후에는 부모 클래스에 선언된 필드와 메소드만 접근이 가능하다.
• 그러나 예외가 있는데, 메소드가 자식클래스에서 재정의 되는 경우이다. 이땐 자식 클래스의 메소드가 대신 호출된다. (다형성)

• Child 객체는 method3() 메소드를 가지고 있지만, Parent 타입으로 변환된 이후에는 method3()을 호출할 수 없다.
• 그러나 부모와 자식 모두에게 있는 method2()는 재정의를 통해 타입 변환 이후에도 호출이 가능하다.

2. 필드의 다형성

• 자동 타입 변환이 왜 필요할까? 다형성을 구현하기 위해서이다.
• 다형성을 구현하는 법 : 상속 + 재정의 + 타입 변환
• 필드의 타입을 부모 타입으로 선언하면 다양한 자식 객체들이 저장될 수 있기 때문에 필드 사용 결과가 달라질 수 있다. 
• 자식 클래스는 부모의 메소드를 재정의해서 메소드의 실행 내용을 변경함으로써 더 우수한 실행 결과가 나오게 할 수 있다.

• 예를 들어, 부모 클래스인  Tire의 필드값을 자식 클래스인 HankookTire에서 필드값을 교체함으로써 부모클래스의 메소드를 수정하지 않아도 자식클래스에서 다양한 메소드를 실행할 수 있는 것! 
• 더보기

  Tire 클래스가 Car 클래스와 같은 패키지에 있다고 가정하자. 그렇다면 Car 클래스는 Tire클래스를 사용할 수 있다. 그래서 Car 클래스에서 Tire클래스로 각 바퀴에 대한 객체를 만들었다. 바퀴의 수명이 다하면 새로운 객체로 바꿔주려고 한다. Tire 클래스를 부모 클래스로 하는 자식 클래스 Hankook과 Kumho 를 만들고 타이어 교체시기가 되면 해당 위치의 타이어를 hankook이나 kumho 클래스로 새로운 객체를 만들어서 교체해줄 수 있다. 이때 hankook과 kumho 클래스의 roll을 재정의했을 경우 이전에 사용했던 roll과는 다르게 작동한다. 이렇게 다양한 자식 객체를 넣어 결과가 달라지는 것을 다형성이라고 한다.

3. 매개 변수의 다형성

• 자동 타입 변환은 필드의 값을 대입할 때에도 발생하지만, 주로 메소드를 호출할 때 많이 발생한다.
• 메소드 호출 시 매개값으로 부모 객체 및 모든 자식 객체를 제공할 수 있다. 
• 매개 변수의 다형성은 매개값으로 어떤 자식 객체가 제공되느냐에 따라 메소드의 실행결과가 다양해 질 수 있다.
• 자식 객체가 부모의 메소드를 재정의 했다면 재정의된 메소드를 호출함으로써 메소드의 실행결과가 다양해 진다.

4. 강제 타입 변환

• 강제 타입 변환(casting) : 부모 타입을 자식 타입으로 변환하는 것
• 자식 타입이 부모 타입으로 자동 타입 변환한 후 다시 자식 타입으로 변환할 때만 적용된다.
• 자식 타입이 부모 타입으로 자동 타입 변환하면, 부모에 선언된 필드와 메소드만 사용 가능한데,
• 만약 자식에 선언된 필드와 메소드를 사용하고 싶다면, 자식 타입으로 다시 강제 타입 변환해서 자식의 필드와 메소드를 사용한다.

5. 객체 타입 확인

• 어떤 객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지 확인하기 위해 instanceof 연산자를 사용한다.
• instanceof 연산자는 주로 매개값의 타입을 조사할 때 사용된다.
• 메소드 내에서 강제 타입 변환이 필요할 경우 반드시 매개값이 어떤 객체인지 확인하고 안전하게 강제 타입 변환을 해야 한다.
• 만약 타입을 확인하지 않고 강제 타입 변환을 시도하면 - ClassCastException이 발생할 수 있다.

// 사용법
boolean result = 객체 instanceof 타입

// Parent가 부모 클래스고 Child가 자식 클래스라고 가정하자.
Parent parent = new Parent();

// parent라는 객체가 Child로부터 만들어진 객체냐?
parent instanceof Child // false // classcastexception 발생

// Child 객체가 자동 타입 변환으로 parent에 대입됨
Parent parent = new Child();

// 활용법
public void method(Parent parent){
    // parent는 child 객체가 자동 타입 변환된 경우이므로 true
    if (parent instanceof Child){
        // 강제 타입 변환 조건에 맞으므로 강제 타입 변환 가능
        Child child = (Child) parent;
    }
}

참고자료

• https://velog.io/@qwd101/%ED%98%BC%EA%B3%B5%EC%9E%90-ch7-2-%ED%83%80%EC%9E%85-%EB%B3%80%ED%99%98%EA%B3%BC-%EB%8B%A4%ED%98%95%EC%84%B1
• https://hyuntaekhong.github.io/blog/java-basic21/
• https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=mals93&logNo=220716656982 
• https://backtony.github.io/java/2020-11-22-java-16/

1. 상속이란 ? 

• 이미 잘 개발된 클래스를 재사용해서 새로운 클래스를 만드는 방법.
• 다시 말해, 부모 클래스의 필드와 메소드를 자식 클래스에서 사용할 수 있도록 하는 것.
• 따라서 중복이 되는 코드를 줄여줄 수 있고, 개발 시간을 절약해 주기 때문에 효율적이고, 부모 클래스의 수정으로 모든 자식 클래스들도 수정되는 효과를 가져오기 때문에 유지 보수 시간을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
• 부모 클래스를 상위 클래스, 자식 클래스를 하위 클래스 또는 파생 클래스라고 부른다.

2. 클래스 상속

• 프로그램에의 상속은 자식이 부모를 선택한다.
• 선택된 부모클래스는 extends 뒤에 기술한다.
• 단 하나의 부모클래스만 상속할 수 있다.
• 부모 클래스에서 private 접근 제한을 갖는 필드와 메소드는 상속 대상에서 제외된다.
• 부모 클래스와 자식 클래스의 패키지가 다르다면, default 접근 제한을 갖는 필드와 메소드도 상속대상에서 제외된다.

3. 부모 생성자 호출

• 모든 객체는 클래스의 생성자를 호출해야만 생성된다.
• 부모 생성자는 자식 생정자의 맨 첫 줄에서 호출된다.
• super();는 부모의 기본 생성자를 호출한다.
• 만약 직접 자식 생성자를 선언하고 명시적으로 부모 생성자를 호출하고 싶다면 아래와 같이 작성한다.

• super(매개값, ...)는 매개값의 타입과 일치하는 부모 생성자를 호출한다. - 일치하지 않으면 컴파일에러
• super(매개값, ...)는 반드시 자식 생성자 첫 줄에 위치해야 한다. - 아니면 컴파일 에러 발생

4. 메소드 재정의 (Overriding)

• 자식 클래스에서 부모 클래스의 메소드를 사용하기 적합하도록 수정해서 사용하는 방법.
• 즉, 자식 클래스에서 부모 클래스의 메소드를 다시 정의하는 것

① 메소드 재정의 규칙

1. 부모의 메소드와 동일한 시그너처 ( 리턴 타입, 메소드 이름, 매개 변수 목록)를 가져야 한다.
2. 접근 제한을 더 강하게 재정의할 수 없다.
3. 새로운 예외(Exception)를 throws할 수 없다.

※ 접근 제한을 더 강하게 재정을 할 수 없다 ? 

② @Override 어노테이션

• 해당 메소드가 정확히 재정의된 것인지 컴파일러가 확인하기 때문에 개발자의 실수를 줄여 준다.

//부모 클래스

public class Calculator {
	double areaCircle(double r) {
    	System.out.println("Calculator 개체의 areaCircle()실행");
        return 3.14159 * r * r ;
    }
}

//자식 클래스 // 재정의

public class Computer extends Calculator {
    @Override //어노테이션 생략 가능
    double areaCircle(double r) {
    	System.out.println("Computer 객체의 areaCircle() 실행");
        return Math.PI * r * r;   
    }
}

//메소드 재정의 테스트

public class ComputerExample {
	public static void main(String[] args) {
    	int r = 20;
        
        Calulator calculrator = new Calculator();
        System.out.println(calculatro.areaCircle(r)); //314.159
        
        Computer computer = new Computer();
        System.out.println(computer.areaCircle(r)); //314.1592653589793
        
    }
}

③ 부모 메소드 호출

• 자식 클래스에서 부모 클래스 메소드를 재정의하게 되면, 부모 클래스의 메소드는 숨겨진다.
• 그러나 자식 클래스 내부에서 재정의된 부모 클래스의 메소드를 호출해야 한다면, 명시적으로 super 키워드를 븉여서 부모 메소드를 호출 할 수 있다.
• super.부모메소드();

5. Final 클래스와 Final 메소드

• 클래스와 메소드를 선언할 때 final 키워드가 지정되면 상속과 관련이 있다는 의미
• final 클래스는 부모 클래스가 될 수 없다. 즉, 자식 클래스를 만들 수 없다.
• final 키워드 때문에 최종적인 클래스가 되기 때문이다.
• 마찬가지로, 부모 클래스 내부의 final 메소드도 최종적인 메소드가 되기 때문에 자식 클래스에서 재정의 할 수 없다.

//재정의 할 수 없는 final 메소드

public class Car {
    //필드
    public int speed;
    
    //메소드
    public void speedUp(){ speed += 1; }
    
    //final 메소드
    public final void stop() {
    	System.out.println("차를 멈춤");
    	speed = 0;
    }
}


public class SportCar extends Car {
    @Override
    public void speedUp(){ speed += 10; }
    
    @Override
    public void stop(){
    	System.out.println("스포츠카를 멈춤");   //stop()은 final 메소드기 때문에 재정의 할 수 없음
        speed = 0;
    }
}

6. protected 접근 제한자

• protected 는 public과 default 접근 제한의 중간
• 같은 패키지에서는 default와 같이 접근 제한이 없지만, 다른 패키지에서는 자식 클래스만 접근을 허용한다.
• 단, 자식 클래스에서 부모 클래스의 생성자를 호출할 때, new 연산자를 사용해서 직접 호출할 수 없고, super(); 를 이용해야 한다.

패키지(Package)

• 자바에서는 클래스를 체계적으로 관리하기 위해 패키지(Package)를 사용한다.
• 패키지의 물리적인 형태는 파일 시스템의 폴더이지만, 단순히 파일 시스템의 폴더 기능만 하는 것은 아니다.
• 패키지는 클래스의 일부분으로 클래스를 유일하게 만들어 주는 식별자 역할을 한다.
• 즉, 클래스 이름이 동일하더라도 패키지가 다르면 다른 클래스로 인식한다.
• 형태는 : package 상위패키지.하위패키지.클래스

패키지 선언

• 클래스를 작성할 때 해당 클래스가 어떤 패키지에 속할 것인지를 선언하는 것을 의미한다.
• 패키지는 클래스의 일부이다. 이유는, 클래스만 따로 복사해서 다른 곳으로 이동하면 클래스를 사용할 수 없기 때문! 
• JDK 8 이전 버전에서는 패키지가 없는 클래스를 선언할 수 있었지만, JDK 11버전 이후 버전부터는 패키지가 없는 클래스를 생성하면 컴파일 에러가 뜬다.

① 패키지 이름의 규칙

• 숫자로 시작해서는 안 되고, _ $를 제외한 특수문자를 사용할 수 없다.
• java로 시작하는 패키지는 자바 표준 API에서만 사용하기 때문에 사용하서는 안된다.
• 모두 소문자로 작성하는 것이 관례이다.
• 참고로 여러 개발 회사들이 함께 참여하는 프로젝트의 경우 중복을 방지하기 위해 회사 도메인 이름으로 패키지를 만든다.

② import문

• 사용하고자 하는 클래스 또는 인터페이스가 다른 패키지에 소속되어 있따면 import문으로 해당 패키지의 클래스 또는 인터페이스를 가져와 사용할 것임을 컴파일러에게 알려줘야 한다.

• 형식은 다음과 같다.
  • import 상위패키지.하위패키지.클래스이름;
  • import 상위패키지.하위패키지.*; (사용하고자 하는 클래스들이 동일한 패키지 소속일 경우 *을 사용)

• import문은 패키지 선언과 클래스 선언 사이에 작성한다.
• import문은 개수에 제한이 없고 얼마든지 추가할 수 있다.
• 주의할 점은 상위패키지를 import했다고 해서 하위 패키지까지 impoprt되는 것은 아니라는 점
• 즉, com.hankook과 com.hankook.project는 서로 다른 패키지로 인식된다.

※ 만약 서로 다른 패키지에 동일한 클래스 이름이 존재하고, 두 패키지가 모두 import된 경우 컴파일에러가 발생한다.

• 이 경우에는 정확하게 패키지가 포함된 클래스 전체 이름을 기술해야 한다.
• 예를 들어, 두 패키지에 Tire라는 동일한 클래스명이 존재할 경우, 아래와 같이 전체 이름을 표기.
• ex) sec06.exam02.hankook.Tire Tire1 = ....,  sec06.exam02.kumho.Tire Tire2 = ....

접근 제한자

• 접근 제한자(Access Modifier)는 말 그래로 접근을 제한하기 위해 사용된다.
• 여기서 접근이란, 클래스 및 인터페이스 그리고 이들이 가지고 있는 멤버의 접근을 의미한다.
• 클래스와 인터페잇를 다른 패키지에서 사용 못하도록 막을 필요가 있을 경우 사용한다.
• 객체 생성을 막기 위해 생성자를 호출하지 못하게 하거나 필드나 메소드를 사용하지 못하도록 하는 경우도 사용한다.
• 클래스를 선언할 때 public을 생략했다면, 클래스는 defalut 접근 제한을 가진다.
• 클래스에 생성자를 선언하지 않으면 컴파일러에 의해 자동으로 기본 생성자가 추가된다. 

Getter와 Setter 메소드

• 객체의 필드를 객체 외부에서 직접적으로 접근하는 것을 막기위해 사용.
• 그 이유는 외부에서 마음대로 변경할 경우 객체의 무결성(결점이 없는 성질)이 깨질 수 있기 때문
• 예를 들면, 자동차 속력은 음수가 될 수 없는데 외부에서 음수로 변경할 경우 무결성이 깨진다고 할 수 있다.
• 클래스를 선언할 때 가능하다면 필드를 private로 선언해서 외부로부터 보호하고, 필드에 대한 Setter와 Getter 메소드를 작성해서 필드값을 안전하게 변경/사용하는 것이 좋다.

① Setter : 외부에서 값을 받아 필드를 변경하는 메소드

• 필드는 외부에서 접근할 수 없도록 막고, 외부에서 메소드를 통해 필드에 접근하도록 하는 메소드
• 메소드는 매개값을 검증해서 유효한 값만 객체의 필드로 저장할 수 있도록 한다.

② Getter : 필드의 값을 외부로 리턴해 주는 메소드

• 메소드로 필드값을 가공한 후 외부로 전달하는 역할
• 예를 들어 자동차의 속도를 마일에서 km단위로 환산해서 외부로 리턴해주는 getSpeed() 메소드를 다음과 같이 작성 할 수 있다.