[SeSACx코딩온] Java의 상속(Inheritance)

1. 상속(Inheritance)이란?

상속(Inheritance)은 객체 지향 프로그래밍에서 기존 클래스로부터 필드와 메서드를 물려받아 새로운 클래스를 정의하는 방식입니다. 이를 통해 코드의 재사용성을 극대화할 수 있으며, 자식 클래스는 부모 클래스의 기능을 그대로 사용하거나 필요한 부분만 수정하여 기능을 확장할 수 있습니다. 상속을 활용하면 코드 중복을 줄이고, 유지보수가 쉬운 구조를 만들 수 있습니다.

상속의 주요 개념

부모 클래스 (Super Class): 공통된 속성과 메서드를 정의하는 클래스.
자식 클래스 (Sub Class): 부모 클래스로부터 상속받아 기능을 재사용하거나 확장하는 클래스.

2. 상속을 활용한 예시

Animal 클래스를 부모로, Dog 클래스가 이를 상속받아 기능을 확장해보겠습니다.

// 부모 클래스
public class Animal {
    void makeSound() {
        System.out.println("동물이 운다!");
    }
}

// 자식 클래스
public class Dog extends Animal {
    // 부모 메서드를 오버라이딩
    @Override
    void makeSound() {
        super.makeSound();  // 부모 메서드 호출
        System.out.println("멍멍!");
    }

    // 자식 클래스만의 메서드
    void fetch() {
        System.out.println("공 가져와!");
    }
}

public class DogEx {
    public static void main(String[] args) {
        Dog myDog = new Dog();  // 자식 클래스 인스턴스 생성
        myDog.makeSound();  // 오버라이딩된 메서드 호출
        myDog.fetch();  // 자식 클래스의 추가 메서드 호출
    }
}

Animal 클래스는 makeSound() 메서드를 통해 동물의 기본적인 울음소리를 정의합니다.
Dog 클래스는 Animal 클래스를 상속받아 makeSound() 메서드를 오버라이딩하고, “멍멍!”이라는 추가적인 행동을 정의합니다. 또한, fetch()라는 자식 클래스만의 기능도 추가됩니다.
실행 결과, 자식 클래스에서 makeSound() 메서드를 호출하면 부모 메서드의 동작에 자식 클래스의 새로운 동작이 더해집니다.

3. 오버라이딩과 부모 메서드 호출

상속을 통해 자식 클래스는 부모 클래스의 메서드를 오버라이딩하여 새로운 동작을 정의할 수 있습니다. 이때 super 키워드를 사용하면 부모 클래스의 메서드를 명시적으로 호출할 수 있습니다. 이렇게 하면 부모 메서드를 그대로 유지하면서 자식 클래스에서만 필요한 동작을 추가할 수 있습니다.

@Override
void makeSound() {
    super.makeSound();  // 부모 클래스의 동작 호출
    System.out.println("멍멍!");  // 추가 동작
}

부모의 기능을 재사용하면서도 자식 클래스에 맞는 동작을 쉽게 추가할 수 있는 방법입니다. 예를 들어, 부모 클래스의 기능을 일부 확장하거나 수정하고 싶을 때 유용하게 사용됩니다.

4. 상속에서의 필드 접근 방식

상속을 사용할 때, 부모 클래스의 필드 접근 수준에 따라 자식 클래스가 그 필드에 어떻게 접근할 수 있는지가 달라집니다. public 필드는 자식 클래스에서 직접 접근할 수 있지만, private 필드는 자식 클래스에서 직접 접근할 수 없으며, getter/setter 메서드를 통해 접근해야 합니다.

1) public 필드 사용

// 부모 클래스의 필드가 public일 때
public class Person {
    public String name;
    public int age;
}

public class Student extends Person {
    public void printDetails() {
        System.out.println("이름: " + name);  // 부모 필드에 직접 접근 가능
        System.out.println("나이: " + age);   // 부모 필드에 직접 접근 가능
    }
}

2) private 필드 사용

// 부모 클래스의 필드가 private일 때
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    // getter / setter 메서드
    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

public class Student extends Person {
    public void setDetails(String name, int age) {
        setName(name);  // 부모 클래스의 setter 사용
        setAge(age);    // 부모 클래스의 setter 사용
    }

    public void printDetails() {
        System.out.println("이름: " + getName());  // getter를 통해 접근
        System.out.println("나이: " + getAge());
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student();
        student.setDetails("홍길동", 20);  // 부모 클래스의 필드 초기화
        student.printDetails();  // 부모 클래스의 필드 값 출력
    }
}

출력

이름: 홍길동
나이: 20

필드 접근

public 필드는 자식 클래스에서 직접 접근 가능.
private 필드는 직접 접근이 불가능하며, 부모 클래스의 getter/setter 메서드를 통해 접근해야 함.

5. 생성자와 상속

상속 관계에서 자식 클래스는 부모 클래스의 생성자를 통해 부모 필드를 초기화할 수 있습니다. 자식 클래스가 인스턴스화될 때 부모 클래스의 생성자가 먼저 호출되며, 자식 클래스에서 부모 필드가 초기화됩니다.

// 부모 클래스
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    // 부모 클래스의 생성자
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() { return name; }
    public int getAge() { return age; }
}

// 부모 클래스의 생성자 호출
public class Student extends Person {
    private String campus;

    public Student(String name, int age) {
        super(name, age);  // 부모 클래스의 생성자를 호출하여 name과 age를 초기화
        this.campus = "영등포";
    }
}

부모 클래스의 생성자를 호출하면, 자식 클래스에서 부모 클래스의 필드를 초기화할 수 있으며, 추가적인 자식 클래스만의 필드를 별도로 초기화할 수도 있습니다.

6. 상속을 사용하는 이유

1) 코드 재사용성 증가

상속은 부모 클래스의 필드와 메서드를 자식 클래스가 재사용할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 자식 클래스에서 중복된 코드를 작성할 필요 없이 기존의 코드를 활용할 수 있습니다. 이는 개발 시간을 절약하고, 코드의 일관성을 유지하는 데도 큰 도움이 됩니다.

2) 유지보수 용이성

상속을 사용하면 부모 클래스에서 한 번만 수정해도, 이를 상속받은 자식 클래스들에 수정 내용이 자동으로 반영됩니다. 코드가 여러 곳에서 중복되면 유지보수가 어려워지지만, 상속 구조에서는 부모 클래스에서의 수정을 통해 한 번에 전체 코드의 일관성을 유지할 수 있습니다.

3) 확장성 제공

자식 클래스는 부모 클래스를 기반으로 새로운 기능을 추가하거나, 기존 기능을 오버라이딩(재정의)할 수 있습니다. 이를 통해 기존의 구조를 확장할 수 있으며, 필요에 따라 더 복잡하고 고도화된 클래스를 구현할 수 있습니다.

4) 다형성 제공

상속은 다형성(polymorphism)을 가능하게 합니다. 부모 클래스의 타입으로 자식 클래스를 참조할 수 있으며, 이를 통해 동일한 코드로 다양한 자식 클래스를 처리할 수 있습니다. 예를 들어, 부모 클래스 타입의 매개변수로 여러 자식 클래스를 받아서 동일한 인터페이스로 동작하게 할 수 있습니다.

5) 일관된 인터페이스 제공

상속을 사용하면 여러 자식 클래스들이 일관된 인터페이스를 제공하게 됩니다. 즉, 부모 클래스에서 정의된 메서드들이 자식 클래스에서 일관되게 존재하며, 자식 클래스는 이 인터페이스에 맞춰 자신만의 기능을 추가하거나 확장할 수 있습니다.

예시 코드에서는?

Person 클래스와 Student 클래스
- Person 클래스는 name과 age라는 공통적인 필드를 정의하고, 이를 자식 클래스인 Student가 재사용할 수 있습니다. 또한 say()와 같은 메서드를 상속받아 추가적인 수정 없이 그대로 사용할 수 있습니다.
코드의 유지보수
- 만약 Person 클래스에서 name과 age를 수정하거나 추가적인 메서드를 정의하게 되면, 이를 상속받는 모든 자식 클래스에서 자동으로 변경 사항이 반영됩니다. 이를 통해 유지보수가 쉬워집니다.
확장성
- Student 클래스는 상속받은 필드와 메서드에 더해, 자신만의 필드 campus와 메서드를 추가할 수 있습니다. 상속을 통해 기존 클래스를 기반으로 한 확장된 기능을 만들 수 있습니다.

7. 상속에서 주의할 점

private 필드 접근: 부모 클래스의 private 필드는 자식 클래스에서 직접 접근할 수 없으므로, getter/setter를 사용해야 합니다.
다중 상속 금지: Java에서는 다중 상속을 허용하지 않으므로, 한 클래스는 하나의 부모 클래스만 상속받을 수 있습니다.
오버라이딩 규칙: 자식 클래스에서 부모 메서드를 오버라이딩할 때는 반드시 부모 메서드의 시그니처(이름, 매개변수 타입, 반환형)를 동일하게 맞춰야 합니다.