이성주

현재를 즐기며 미래를 만드는 개발자, 이성주입니다.

1. Question

Java 객체지향에서 다형성(Polymorphism)이란?

2. Answer

A. 다형성

객체지향에서 다형성이란 ‘여러 가지 형태를 가질 수 있는 능력’을 의미한다. 자바에서는 한 타입의 참조변수로 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 함으로써 다형성을 프로그램적으로 구현하였다. 조상클래스 타입의 참조변수로 자손클래스의 인스턴스를 참조할 수 있도록 하였다는 것이다.

class TV {
  //
}

class CaptionTv extends Tv {
  //
}

다음과 같이 Tv클래스와 CaptionTv클래스가 정의되어 있다.

CaptionTv c = new CaptionTv();  // 같은 타입의 참조변수로 인스턴스를 참조
Tv t = new CaptionTv(); // 조상 타입의 참조변수로 자손 인스턴스를 참조

이때, 둘 다 같은 타입의 인스턴스지만 참조변수의 타입에 따라 사용할 수 있는 멤버의 개수가 달라진다. 실제 인스턴스가 CaptionTv타입이라 할지라도, 참조 변수 t로는 CaptionTv인스턴스의 모든 멤버를 사용할 수 없다.

CaptionTv c = new Tv(); // 자손 타입의 참조변수로 조상 인스턴스를 참조 -> 컴파일 에러 발생

참조변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수는 인스턴스의 멤버 개수보다 같거나 적어야 하기 때문에, 자손타입의 참조변수로 조상타입의 인스턴스를 참조하는 것은 불가능하다.

B. 참조변수의 형변환

기본형 변수와 같이 참조변수도 형변환이 가능하다.

  • 자손타입 -> 조상타입(Up-casting): 형변환 생략가능
  • 자손타입 <- 조상타입(Down-casting): 형변환 생략불가
Tv tv = null;
CaptionTv ct = new CaptionTv();
CaptionTv ct2 = null;

tv = ct;  // tv = (Tv)ct;에서 형변환 생략됨. 업캐스팅
ct2 = (CaptionTv)tv;  // 형변환을 생략불가. 다운 캐스팅

형변환은 참조변수의 타입을 변환하는 것이지 인스턴스를 변환하는 것은 아니기 때문에, 참조변수의 형변환은 인스턴스에 아무런 영향을 미치지 않는다. 단지 참조변수의 형변환을 통해서, 참조하고 있는 인스턴스에서 사용할 수 있는 멤버의 범위(개수)를 조절하는 것뿐이다.

3. Detail

A. instanceof 연산자

참조변수가 참조하고 있는 인스턴스의 실제 타입을 알아보기 위해 instanceof 연산자를 사용한다. instanceof를 이용한 연산결과로 true를 얻었다는 것은 참조변수가 검사한 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 뜻한다.

void function(Tv tv) {
  if (tv instanceof CaptionTv) {
    CaptionTv ct = (CaptionTv)tv;
  }
}

B. 매개변수의 다형성

class Product {
  int price;
  int bonusPoint;
}
class Tv extends Product {}
class Computer extends Product {}
class Audio extends Product {}

class Buyer {
  int money = 1000;
  int bonusPoint = 0;
}

// 다형성 적용 전 코드
void buy(Tv t) {
  money = money - t.price;
  bonusPoint = bonusPoint + t.bonusPoint;
}
void buy(Computer c) {
    money = money - c.price;
  bonusPoint = bonusPoint + c.bonusPoint;
}
void buy(Audio a) {
  money = money - a.price;
  bonusPoint = bonusPoint + a.bonusPoint;
}

// 다형성 적용 후 코드
void buy(Product p) {
  money = money - p.price;
  bonusPoint = bonusPoint + p.bonusPoint;
}

C. 여러 종류의 객체를 배열로 다루기

조상타입의 참조변수 배열을 사용하면, 공통의 조상을 가진 서로 다른 종류의 객체를 배열로 묶어서 다룰 수 있다.

Product p[] = new Product[3];
p[0] = new Tv();
p[1] = new Computer();
p[2] = new Audio();

4. Reference

  • “Java의 정석” (저자: 남궁 성)

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