[Java] 클래스

클래스란?

현실에서 객체는 갑자기 하늘에서 떨어지는 것이 아니라, 설계도를 바탕으로 만들어진다. 예를 들어 사람들이 자동차를 이용하기 위해서는 먼저 공장에서 설계도를 보고 자동차를 만들어야 한다. 객체지향 프로그래밍에서도 마찬가지다. 메모리에서 사용하고 싶은 객체가 있다면 우선 설계도로 해당 객체를 만드는 작업이 필요하다. 자바에서는 설계도가 바로 클래스(class)이다. 클래스에는 객체를 생성하기 위한 필드와 메소드가 정의되어 있다. 클래스로부터 만들어진 객체를 해당 클래스의 인스턴스(instance)라고 한다. 자동차 객체는 자동차 클래스의 인스턴스인 셈이다. 그리고 클래스로부터 객체를 만드는 과정을 인스턴스화라고 한다. 하나의 클래스로부터 여러 개의 인스턴스를 만들 수 있는데, 이것을 동일한 설계도로부터 여러 대의 자동차를 만드는 것과 동일하다.

 

객체 지향 프로그래밍 개발은 세 가지 단계가 있다. 첫 번째 단계는 클래스를 설계해야 한다. 두 번째 단계는 설계된 클래스를 가지고 사용할 객체를 생성해야 한다. 그리고 마지막 단계는 생성된 객체를 이용하는 것이다. 우리는 지금까지 많은 클래스를 만들어 보았다. 사실 클래스는 객체를 만들기 위한 설계도였지만 객체로 만들어 보지는 않았다. 단순히 main() 메소드만 작성해서 실행할 목적으로 클래스를 이용했다. 하지만 main() 메소드가 없는 클래스는 객체 생성 과정을 거쳐 사용해야 한다.

 

클래스 선언

이제부터 클래스를 선언하는 방법에 대해 알아볼 것이다. 사용하고자 하는 객체를 구상했다면, 그 객체의 대표 이름을 하나 결정하고 이것을 클래스 이름으로 한다. 클래스 이름은 다른 클래스와 식별할 목적으로 사용되므로 자바의 식별자 작성 규칙에 따라서 만들어야 한다.

번호	작성규칙	예
1	하나 이상의 문자로 이루어져야 한다.	Car, SportsCar
2	첫 번째 글자는 숫자가 올 수 없다.	Car, 3Car(X)
3	'$', '_' 외의 특수문자는 사용할 수 없다.	$Car, _Car, @Car(X), #Car(X)
4	자바 키워드는 사용할 수 없다.	int(X), for(X)

 

클래스 이름은 한글이든 영어든 상관없지만, 한글로 클래스 이름을 만드는 경우는 거의 없다. 자바 언어는 영어 대소문자를 다른 문자로 취급하기 때문에 클래스 이름도 영어 대소문자를 구분한다. 관례적으로 클래스 이름이 단일 단어라면 첫 자를 대문자로 하고 나머지는 소문자로 작성한다. 만약 서로 다른 단어가 혼합된 이름을 사용한다면 각 단어의 첫 머리 글자는 대문자로 작성하는 것이 관례이다.

Calculator, Car, Member, ChatClient, ChatServer, Web_Browser

 

클래스 이름을 정했다면 "클래스이름.java"로 소스 파일을 생성해야 한다. 소스 파일 이름 역시 대소문자를 구분하므로 반드시 클래스 이름과 대소문자가 같도록 해야한다. 소스 파일을 생성했다면 소스 파일을 열고 다음과 같이 클래스를 선언해준다.

public class 클래스이름 {

}

여기서 public class 키워드는 클래스를 선언할 때 사용하며 반드시 소문자로 작성해야 한다. 클래스 이름 뒤에는 반드시 중괄호 { } 를 붙여주는데, 중괄호 시작 { 은 클래스 선언의 시작을 알려주고 중괄호 끝 } 은 클래스 선언의 끝을 알려준다. 다음은 Car 클래스를 선언한 것이다.

public class Car{

}

일반적으로 소스 파일당 하나의 클래스를 선언한다. 하지만, 두 개 이상의 클래스 선언도 가능하다.

두 개 이상의 클래스가 선언된 소스 파일을 컴파일하면 바이트 코드 파일은(.class) 클래스를 선언한 개수만큼 생긴다. 결국 소스 파일은 클래스 선언을 담고 있는 저장 단위일 뿐, 클래스 자체가 아니다. 주의할 점은 파일 이름과 동일한 이름의 클래스 선언에만 public 접근 제한자를 붙일 수 있다. 아직 public 접근 제한자의 의미는 모른다고 하더라도 소스 파일을 생성할 때 꼭 기억해야 할 내용이다. 막약 파일 이름과 일치하지 않는 클래스 선언에 public 접근 제한자를 붙이면 컴파일 에러가 발생한다. 가급적이면 소스 파일 하나당 동일한 이름의 클래스 하나를 선언하는 것이 좋다.

 

객체 생성과 클래스 변수

클래스를 선언한 다음, 컴파일을 했다면 객체를 생성할 설계도가 만들어진다. 클래스로부터 객체를 생성하는 방법은 다음과 같이 new 연산자를 사용하면 된다.

new 클래스();

new는 클래스로부터 객체를 생성시키는 연산자이다. new 연산자 뒤에는 생성자가 오는데, 생성자는 클래스() 형태를 가지고 있다. new 연산자로 생성된 객체는 메모리 힙(heap) 영역에 생성된다. 현실 세계에서 물건의 위치를 모르면 물건을 사용할 수 없듯이, 객체 지향 프로그램에서도 메모리 내에서 생성된 객체의 위치를 모르면 객체를 사용할 수 없다. 그래서 new 연산자는 힙 영역에 객체를 생성시킨 후, 객체의 주소를 리턴하도록 되어 있다. 이 주소를 참조 타입인 클래스 변수에 저장해 두면, 변수를 통해 객체를 사용할 수 있다. 다음은 클래스 타입으로 선언된 변수에 new 연산자가 리턴한 객체의 주소를 저장하는 코드이다.

클래스 변수;
변수 = new 클래스();

클래스 변수 선언과 객체 생성을 한 개의 실행문으로 작성할 수도 있다.

클래스 변수 = new 클래스();

 

클래스 선언에서부터 생성까지 예제를 통해 익혀보자. 다음 예제는 Student 클래스를 선언하고 StudentExample 클래스의 main() 메소드에서 Student 객체를 생성한다.

// student.java 클래스 선언
public class Student{
}

// StudentExampl.java 클래스로부터 객체 생성
public class StudentExample{
	public static void main(String[] args){
    	Student s1 = new Student();
        System.out.println("s1 변수가 Student 객체를 참조합니다.");
        
        Student s2 = new Student();
        System.out.println("s2 변수가 또 다른 Student 객체를 참조합니다.");
    }
}

예제가 실행되면 메모리에 클래스 변수와 객체가 생성된다. Student 클래스는 하나지만 new 연산자를 사용한 만큼 객체가 메모리에 생성된다. 이러한 객체들은 Student 클래스의 인스턴스들이다. 비록 같은 클래스로부터 생성되었지만 각각의 Student 객체는 자신만의 고유 데이터를 가지면서 메모리에서 활동하게 된다. s1과 s2가 참조하는 Student 객체는 완전히 독립된 서로 다른 객체이다.

 

여기서 우리는 Student와 StudentExample 클래스의 용도에 대해 알아볼 필요가 있다. 클래스는 두 가지 용도가 있다. 하나는 라이브러리(API : Application Program Interface)용이고 다른 하나는 실행용이다. 라이브러리 클래스는 다른 클래스에서 이용할 목적으로 설계된다. 프로그램 전체에서 사용되는 클래스가 100개라면 99개는 라이브러리이고 단 하나가 실행 클래스이다. 실행 클래스는 프로그램 실행 진입점인 main() 메소드를 제공하는 역할을 한다. Student는 라이브러리 클래스이고 StudentExample은 실행 클래스이다. Student에 main() 메소드를 작성해서 라이브러리인 동시에 실행 클래스로 만들 수도 있다.

public class Student {
    // 라이브러리로서의 코드(필드, 생성자, 메소드)
    ...
    
    // 실행하기 위한 코드
    public static void main(String[] args) {
    	Student s1 = new Student();
        System.out.println("s1 변수가  Student 객체를 참조합니다.");
        
        Student s2 = new Student();
        System.out.println("s2 변수가 또 다른 Student 객체를 참조합니다.");
    }
}

프로그램이 단 하나의 클래스로 구성된다면 위와 같이 작성하는 것이 좋은 방법일 수 있지만 ,대부분의 객체 지향 프로그램은 라이브러리와 실행 클래스가 분리되어 있다. 그래서 가급적이면 두 클래스를 분리해서 작성하는 것을 추천한다.