2. 타입(Type)과 클래스(Class)

1. 키워드

타입(Type)과 클래스(Class)
상속(Inheritance)과 다형성(Polymorphism)

2. 타입(Type)과 클래스(Class)

1) 타입과 클래스

다음의 예제는 Parent 클래스와 그 클래스를 인스턴스화 하는 예제이다.

class Parent {}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
①    Parent pa;

②    pa = new Parent();
  }
}

①번 라인을 보면, 참조 변수 pa를 Parent 타입으로 선언만 한 것이다.
이 과정에서 참조 변수 pa는 지역 변수이므로 스택 메모리 상에 위치하게 되며, 초기화되지 않았으므로 null 값이 들어가 있다.
즉, 스택 메모리 상에 존재하지만, 해당 참조 변수가 가리키는 메모리 주소의 위치는 아직 정해지지 않은 것이다.
②번 라인을 보면, Parent 클래스의 인스턴스를 참조 변수 pa에 대입한 것이다.
이 과정에서 new 키워드로 인해 Parent 클래스의 인스턴스는 힙 메모리 상에 위치하게 되며, 해당 인스턴스의 메모리 주소는 참조 변수 pa에 할당된다.
즉, 참조 변수 pa가 가리키는 메모리 주소의 위치가 힙 메모리 상의 Parent 클래스의 인스턴스의 메모리 주소가 된 것이다.
이후 참조 변수 pa를 호출하면, 참조 변수 pa가 가리키는 힙 메모리 주소로 이동하게 되고, 해당 힙 메모리 주소에 기록된 정보를 해석하여 프로그램이 동작하게 된다.
이때 참조 변수 pa가 해석할 수 있는 범위는 처음 선언했을 때의 타입인 Parent 타입에 의해 정해지게 되는 것인데, 만약 메모리 상에 기록되어 있는 어떠한 정보가 해석될 수 없는 타입으로 되어 있다면, 프로그램은 오작동할 것이므로 컴파일 시 오류를 발생시키는 것이 당연하다.

2) 상속(Inheritance)을 이용한 타입과 클래스의 관계

다음의 예제는 상속을 이용하여 타입과 클래스의 관계를 나타내는 예제이다.

class Parent {

  void display() {
    System.out.println("부모 클래스의 display() 메소드입니다.");
  }
}

class Child extends Parent {

  void display() {
    System.out.println("자식 클래스의 display() 메소드입니다.");
  }

  void show() {
    System.out.println("자식 클래스의 show() 메소드입니다.");
  }
}

class Test {

  public static void main(String[] args) {
①    Parent pa = new Parent();
②    pa.display(); // 부모 클래스의 display() 메소드입니다.

③    Child ch = new Child();
④    ch.display(); // 자식 클래스의 display() 메소드입니다.
⑤    ch.show(); // 자식 클래스의 show() 메소드입니다.

⑥    Parent pc = new Child();
⑦    pc.display(); // 자식 클래스의 display() 메소드입니다.
⑧    pc.show(); // 컴파일 오류 발생

⑨    Child cp = new Parent(); // 컴파일 오류 발생
⑩    cp.display(); // 컴파일 오류 발생
  }
}

①번부터 ⑤번 라인까지는 설명하지 않아도 이제 이해가 될 것이지만, ⑥번부터 ⑩번 라인까지는 이해하기 힘들 것이다.
⑥번 라인을 보면 Parent 타입으로 참조 변수 pc를 선언한 후, Child 클래스의 인스턴스를 대입한 것이다.
위에서 설명했듯이, 이런 경우 참조 변수 pc가 해석할 수 있는 범위는 Parent 타입으로 정해지게 된다.
⑦번과 ⑧번 라인을 보면 오버라이딩 된 Child 클래스의 display() 메소드는 잘 호출되지만, show() 메소드를 호출하는 경우 컴파일 오류가 발생하게 된다.
그 이유는 참조 변수 pc가 해석할 수 있는 범위인 Parent 클래스에는 display() 메소드만 존재하기 때문인데, Parent 클래스를 상속받은 Child 클래스에 display()와 show() 메소드가 있다고 하더라도 Child 클래스의 display() 메소드만 해석할 수 있게 되는 것이다.
⑨번 라인을 보면 Child 타입으로 참조 변수 cp를 선언한 후, Parent 클래스의 인스턴스를 대입한 것이다.
이때 컴파일 오류가 발생하게 되는데, 그 이유는 Child 타입으로 선언된 참조 변수 cp가 사용할 수 있는 멤버의 개수가 Parent 클래스의 인스턴스의 멤버의 개수보다 많기 때문이다.
위의 예제의 Child 클래스에는 display()와 show() 메소드가 존재하고, Parent 클래스에는 display() 메소드가 존재하므로 Child 클래스의 멤버의 개수가 더 많다.
이는 다형성(Polymorphism)을 구현하는 데에 있어서 제약 조건이라고 할 수 있는데, 항상 참조 변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수가 실제 인스턴스의 멤버의 개수보다 같거나 적어야 참조할 수 있다.