객체지향 프로그래밍의 4가지 요소(3) 다형성

Java는 객체 지향 프로그래밍(OOP) 언어로, OOP의 4가지 주요 요소인 추상화, 캡슐화, 다형성, 상속성을 중심으로 설계되었다. 이 글에서는 그 중 다형성(Polymorphism)에 대해 알아보자.

 

다형성(Polymorphism)이란?

다형성이란 하나의 이름을 가진 변수, 함수, 클래스가 다양한 의미로 해석 될 수 있도록 구현하는 것을 말한다. 다형성은 코드의 유연성과 재사용성을 높여주며, 프로그램의 유지보수를 쉽게 만든다. 다형성은 주로 메소드 오버라이딩(Method Overriding)과 메소드 오버로딩(Method Overloading), 상속의 계층관계 활용 등을 통해 구현된다.

 

다형성 실현 방법 - 메소드 오버로딩과 오버라이딩

메서드 오버로딩을 이용해 동일한 이름의 메서드를 여러 개 정의하여 다형성 구현하고 메서드 오버라이딩을 이용해 상속받은 상위 클래스의 메서드를 재정의하여 다형성 구현한다. 자세한 내용은 아래 페이지에 정리했다.

https://for-habit.tistory.com/84

Java의 메소드 오버로딩과 메소드 오버라이딩

 

다형성 실현 방법 - 다형적 참조 (Polymorphic Reference)

 

다형적 참조는 상위 클래스 타입의 참조 변수가 하위 클래스 객체를 참조할 수 있는 것을 말한다. 이를 통해 코드의 유연성과 재사용성을 높일 수 있다. 다형적 참조는 주로 인터페이스나 상위 클래스를 통해 구현된다.

 

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Dog(); // 다형적 참조
        Animal animal2 = new Cat(); // 다형적 참조

        animal1.sound(); // Bark
        animal2.sound(); // Meow
    }
}

위의 예시에서 Animal 타입의 참조 변수가 Dog와 Cat 객체를 참조하고 있다. 이를 통해 동일한 Animal 타입으로 여러 하위 클래스 객체를 다룰 수 있다.

 

# 업캐스팅(Upcasting)과 다운캐스팅(Downcasting)

업캐스팅

업캐스팅(Upcasting)은 하위 클래스 타입의 객체를 상위 클래스 타입의 참조 변수로 변환하는 것을 말한다. 업캐스팅은 명시적으로 타입 변환을 하지 않아도 자동으로 수행된다.

 

특징:

• 하위 클래스 객체를 상위 클래스 타입으로 변환한다.
• 안전한 변환으로 컴파일러에 의해 자동으로 수행된다.
• 상위 클래스의 참조 변수는 하위 클래스의 확장된 멤버에 접근할 수 없다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        Animal animal = dog; // 업캐스팅 (자동)
        animal.sound(); // Bark
    }
}

 

다운캐스팅

 

반면에 다운캐스팅(Downcasting)은 상위 클래스 타입의 객체를 하위 클래스 타입의 참조 변수로 변환하는 것을 말한다. 다운캐스팅은 명시적으로 타입 변환을 수행해야 하며, 잘못된 변환은 ClassCastException을 발생시킬 수 있다

 

특징:

• 상위 클래스 객체를 하위 클래스 타입으로 변환한다.
• 명시적으로 타입 변환을 수행해야 한다.
• 객체가 실제로 해당 하위 클래스 타입인지 확인해야 안전하다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog(); // 업캐스팅
        Dog dog = (Dog) animal; // 다운캐스팅 (명시적)
        dog.sound(); // Bark

        Animal animal2 = new Animal();
        // Dog dog2 = (Dog) animal2; // 잘못된 다운캐스팅, ClassCastException 발생
        // dog2.sound();
    }
}

 

다운캐스팅을 수행하기 전에 객체가 실제로 해당 타입인지 확인하는 것이 중요하다. ClassCastException이 발생할 수 있기 때문이다. ClassCastException은 Java에서 객체의 타입을 잘못 변환하려 할 때 발생하는 예외다. 이는 주로 상위 클래스 타입의 객체를 하위 클래스 타입으로 캐스팅하려 할 때, 객체의 실제 타입이 캐스팅하려는 타입과 일치하지 않을 때 발생한다.

 

 위 예사에서 animal2는 Animal 타입의 객체로 생성되었으므로 Dog 타입으로 다운캐스팅할 수 없다.

 

이 예외를 피하기 위해 instanceof 연산자를 사용할 수 있다.

 

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog(); // 업캐스팅

        if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal; // 안전한 다운캐스팅
            dog.sound(); // Bark
        }
    }
}

 위 예시에서 알 수 있듯 instanceof 연산자는 어떤 객체가 특정 클래스 또는 인터페이스의 인스턴스인지 확인하고 불리언 값을 반환한다.

 

 기본 형식 : (테스트 객체) instanceof  (대조할 타입)