Java

클래스와 인스턴스 그리고 객체

클래스와 인스턴스 이전의 프로그래밍

객체를 만들기 전에 이미 익숙한 코드로 돌아가보자. 아래 예제는 간단한 더하기 프로그램이이다. 그런데 이 예제를 잘 활용하기 위해서는 상상력이 필요하다. 아주 간단한 예제지만 상당히 복잡한 작업을 실행하고 있는 로직이라고 가정하자.(실행)

package org.opentutorials.javatutorials.object;

public class CalculatorDemo {

    public static void main(String[] args) {
		// 아래의 로직이 1000줄 짜리의 복잡한 로직이라고 가정하자.
		System.out.println(10 + 20);
		System.out.println(20 + 40);
	}

}

메소드화

실행 결과는 30과 60이다. 프로그래밍의 기본은 중복을 제거하는 것이다. 위의 로직은 두개의 값을 더한다는 중복이 존재한다. 이 중복을 제거하기 위한 방법으로 고려해볼 수 있는 기능이 메소드다. 로직을 메소드로 만들면 코드의 양을 줄일 수 있고, 문제가 생겼을 때 원인을 더 쉽게 찾을 수 있다. 아래의 코드는 위의 코드를 메소드화시킨 예제다. (실행)

package org.opentutorials.javatutorials.object;

public class CalculatorDemo2 {

    public static void sum(int left, int right) {
		System.out.println(left + right);
	}

	public static void main(String[] args) {
		sum(10, 20);
		sum(20, 40);
	}

}

그런데 똑같은 수를 이용해서 더하기 뿐 아니라 평균도 구해야 한다면 어떻게 해야할까? 아래와 같이 할 수 있을 것이다. 입력값(left, right)을 변수화시키고 메소드들(sum, avg)가 이 값을 사용하면 코드의 양을 줄일 수 있게 된다. (실행)

package org.opentutorials.javatutorials.object;

public class ClaculatorDemo3 {

    public static void avg(int left, int right) {
		System.out.println((left + right) / 2);
	}

	public static void sum(int left, int right) {
		System.out.println(left + right);
	}

	public static void main(String[] args) {
		int left, right;

		left = 10;
		right = 20;

		sum(left, right);
		avg(left, right);

		left = 20;
		right = 40;

		sum(left, right);
		avg(left, right);
	}

}

객체화

평균을 계산하는 메소드 avg를 추가했고, 두개의 메소드(sum, avg)에서 동일한 입력값(10, 20)을 사용하고 있기 때문에 변수를 이용해서 좌항(left)과 우항(right)에 값을 담았다. 코드가 복잡해지기 시작한다.

상상력을 이용해서 위의 코드를 더욱 복잡하게 만들어보자. 실행 메소드인 main 에는 계산과 관련된 로직 밖에 없지만, 만약에 위의 코드에 직원 정보를 데이터베이스에서 가져오는 로직이나, 계산된 결과를 그래프로 표시하는 로직과 같은 것이 함께 위치한다면 코드는 점점 복잡해 질 것이다. 그러다 누군가 변수 left, right의 의미를 계산을 위한 좌항과 우항이 아니라 그래프의 디자인을 변경하는 코드로 사용했거나, 메소드 sum을 더하기가 아니라 요약(summary) 정보를 그래프로 표시하는 의미로 사용하게 되었다면 어떻게 될까? 하나의 프로그램 안에서 메소드나 변수의 의미가 달라지게 되는 것이다.

코드가 복잡해짐에 따라서 버그는 많아지고, 팀웍은 서서히 깨지기 시작할 것이다. 여러분이 언어의 설계자라면 이런 상황을 완화하기 위한 고민을 시작할 것이다. 이런 맥락에서 객체 지향이라는 개념이 등장하기 시작하는 것이다. 

객체 지향은 많은 선배 프로그래머들에 의해서 만들어졌기 때문에 다양한 의도가 반영된 프로그래밍 패러다임이다. 그래서 객체 지향이 만들어진 동기를 하나의 케이스로 설명하는 것은 어려운 일이다.

객체 지향의 핵심은 연관되어 있는 변수와 메소드를 하나의 그룹으로 묶어서 그룹핑하는 것이다. 위의 예제를 분석해보자. 연관되어 있는 부분과 반복적인 부분을 찾아 볼 수 있다.

메소드 sum과 avg는 변수 left와 right와 서로 연관 되어 있다. 또한 합계와 평균을 구하는 작업은 다른 에플리케이션에서도 사용할 수 있는 기능이다. 이것들을 그룹핑해서 하나의 부품으로 만들면 필요할 때마다 반복적으로 사용할 수 있을 것이다. 객체를 만들 때가 된 것이다.

아래의 예제는 의미적으로 연관된 로직들을 물리적으로 응집된 하나의 객체로 만드는 법을 설명하는 예제다. (실행)

본 수업에서는 아래의 코드를 기본 예제로 사용할 것이다. 우리 수업의 목적은 개론서이기 때문에 다양한 코드 경험보다는 개념의 빠른 이해를 목적으로 하고 있다. 처음 시작하는 입장에서는 개념도 쉽지 않는데 새로운 개념이 등장할 때마다 새로운 코드가 등장한다면 부담이 두배가 될 것이다. 필자는 개념의 이해는 쉽게 하는 것이 바람직하다고 생각한다. 그래서 본 수업은 계산기의 예제를 크게 벗어나지 않을 것이다. 빠른 속도로 수업 전체를 완주 한 후에 예제가 풍부한 다른 개론서를 천천히 완주하는 방법을 추천한다. 마음 같아서는 적당한 규모의 실제 프로젝트를 한줄 한줄 해석하면서 따라해보는 수업도 만들어보고 싶다. 할 수 있을까? ^^
package org.opentutorials.javatutorials.object;

class Calculator{
    int left, right;
     
    public void setOprands(int left, int right){
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
     
    public void sum(){
        System.out.println(this.left+this.right);
    }
     
    public void avg(){
        System.out.println((this.left+this.right)/2);
    }
}
 
public class CalculatorDemo4 {
     
    public static void main(String[] args) {
         
        Calculator c1 = new Calculator();
        c1.setOprands(10, 20);
        c1.sum();       
        c1.avg();       
         
        Calculator c2 = new Calculator();
        c2.setOprands(20, 40);
        c2.sum();       
        c2.avg();
    }
 
}

클래스

코드가 급격하게 변했지만 차근차근 짚어가면 이해 못 할 것도 없다. 4행을 보자.

class Calculator {

위의 예에서 변수 left와 right, 메소드 sum과 avg는 연관되어 있는 로직이다. 이 로직들의 연관성은 계산을 하기 위한 것이다. 그래서 필자는 이 로직들을 대표하는 이름을 계산기라는 의미의 Calculator라고 정하고 이것들을 Calculator이라는 이름으로 그룹핑하고 싶다. 이럴 때 사용하는 키워드가 class이다. class 키워드 뒤에는 클래스 이름이 오고 그 뒤의 중괄호는 클래스의 시작과 끝의 경계를 의미한다. 이렇게 해서 더하기(sum)와 평균(avg)를 계산 할 수 있는 클래스가 만들어졌다. 클래스는 아래와 같이 정의 할 수 있다.

클래스는 연관되어 있는 변수와 메소드의 집합이다.

인스턴스

이제 클래스를 사용하는 방법을 알아보자. 클래스는 일종의 설계도다. 클래스를 정의하는 것 자체로는 할 수 있는 일이 많지 않다. 설계도를 구체적인 제품으로 만들어야 한다. 그 때 사용하는 키워드가 new이다. 25번 라인을 보자.

Calculator c1 = new Calculator();

new Calculator()은 클래스 Calculator를 구체적인 제품으로 만드는 명령이다. 이렇게 만들어진 구체적인 제품을 인스턴스(instance)라고 부른다. 아래의 관계를 기억하자.

  • 클래스 : 설계도
  • 인스턴스 : 제품

위의 코드는 new를 이용해서 만든 인스턴스를 변수 c1에 담고 있다. 변수 c1에 인스턴스를 담은 이유는 c1을 통해서 인스턴스를 제어해야 하기 때문이다. 그런데 c1 앞에 Caculator가 위치하고 있다. 지금까지 우리는 여러가지 변수를 선언해왔다. 예를들어서 변수 a는 변수가 담을 수 있는 데이터 타입에 따라서 아래와 같이 다양한 형태로 선언된다.

그럼 아래와 같은 구문은 변수명 c1의 데이터 타입이 무엇이라는 의미일까?

Calculator c1

Calculator라는 의미다. 즉 클래스를 만든다는 것은 사용자 정의 데이터 타입을 만드는 것과 같은 의미다. 하지만 지금 단계에서는 사용자 정의 타입이라는 개념이 쉽게 와닿지 않을 것이기 때문에 이에 대한 설명은 차차로 하겠다. 지금 기억할 것은 클래스를 인스턴스화 할 때는 변수에 담아야 한다는 것과 이 때 사용하는 변수의 데이터 타입은 그 클래스가 된다는 점이다.

클래스와 인스턴스는 설계도와 제품이라고 설명했다. 그럼 객체는 클래스일까 인스턴스일까? 다소 논란이 있지만 일반적으로 설계도인 클래스가 구체적인 실체인 인스턴스가 되었을 때 객체라고 부른다. 보통은 구체적인 코드 상에서 나타는 객체를 인스턴스라고 부르고, 로직을 설계 할 때 나타나는 인스턴스를 객체라고 부른다. 또는 클래스, 인스턴스의 구분없이 포괄적으로 객체라는 말을 쓰기도 한다. 이런 혼란을 피하기 위해서 필자는 가급적 클래스와 인스턴스를 사용하도록 하겠다. 이에 대한 논의는 생활코딩 페이스북 그룹을 참고하자.

클래스를 단순히 변수와 메소드의 묶음으로 보면 부족하다. 우리가 객체를 만들어서 사용하는 이유는 재활용성을 높이기 위해서다.

Calculator c1 = new Calculator();
c1.setOprands(10, 20);
c1.sum();       
c1.avg();       

Calculator c2 = new Calculator();
c2.setOprands(20, 40);
c2.sum();       
c2.avg();

위의 코드를 보면 두개의 인스턴스를 각각 c1과 c2에 담았다. 그리고 각각의 인스턴스에 소속된 메소드를 호출하고 있다. 각각의 인스턴스는 메소드 setOprands를 통해서 변수 left, right의 값을 설정하고 있다. 그 결과 인스턴스 C1과 C2는 아래와 같이 서로 다른 변수의 값을 내부적으로 가지고 있게 된다.

public void setOprands(int left, int right){
    this.left = left;
    this.right = right;
}

이 때 메소드 setOprands 내에 this.이라는 것이 있다. this는 클래스를 통해서 만들어진 인스턴스 자신을 가리킨다. 위의 코드에서 left는 매개변수이고 이 변수는 setOprands 밖에서는 접근 할 수 없다. 반면에 this.left는 4행에서 선언한 변수에 값을 설정하는 것이고 메소드 밖에서 선언한 변수는 인스턴스 내의 모든 메소드에서 접근이 가능하다. 이에 대한 이야기는 뒤에서 차차 하겠다. 이해가 안가더라도 걱정하지 말자.

변수를 다른 말로는 상태(state)라고도 표현한다. c1.sum의 결과는 30, c2.sum의 결과는 60인 것을 통해서 알 수 있듯이 상태가 다른 객체를 대상으로 메소스를 실행시키면 다른 결과를 나타내게 된다. 메소드를 다른 말로는 행동(behave)라고도 표현한다.

  • 변수 : 상태
  • 메소드 : 행동

즉 하나의 클래스를 바탕으로 서로 다른 상태를 가진 인스턴스를 만들면 서로 다른 행동을 하게 된다는 것을 알 수 있다. 하나의 클래스가 여러개의 인스턴스가 될 수 있다는 점이 객체 지향이 제공하는 가장 기본적인 재활용성이라고 할 수 있다.

객체 지향의 객체를 하나의 작은 프로그램처럼 느껴보자. 프로그램 안에 객체라는 작은 프로그램을 만드는 것이다. 이것들을 레고 블럭처럼 쌓아서 웅장한 프로그램을 만드는 것이 객체 지향이 추구하는 바라고 할 수 있다.

댓글

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  1. mozart
    left, right가 int형이기 때문에 더하기를 맞게 하고, 만약 System.out.println(left+" + "+right); 이런식으로 문자열이 들어가면 10 + 20 으로 옆으로 붙어서 나옵니다
    대화보기
    • ㅊㅇㅇ
      System.out.println(left + right); 이런식으로쓰면 답이 그냥 1020일텐데요
      System.out.println((left + right));이렇게 괄호를 한번 더해줘야할텐데
    • writepro4
      따흐흑 저도염 ㅠㅠ
      대화보기
      • 아마도
        제 생각이지만 static을 쓴다면 위에서 Calculator c1 = new Calculator(); 로 메모리 할당을 하지않아도 클래스 안의 메소드를 사용할 수 있어서 인 것 같아요!
        대화보기
        • silver94
          강의 잘들었습니다!!
        • 열공
          객체를 메소드의 집합 정도로 생각하면
          되려나요?
        • 현무암
          10번넘게봤는데도 이해가 안되요 ㅠㅠ
        • 주난욤
          넘나 어렵네요 ㅋㅋㅋ
        • YukiHo
          감사합니다~
        • 라또마니
          어렵네요... 우선 한번 쭉 강의를 보고 다시한번 복습해야겠어요
        • 랑호앙
          변수 사용할때 데이터타입을 명시하고 선언하는 시점에서 내부적으로 메모리에 공간을 확보하는 동작이 이루어진다는건가요? 신기방기하네여
        • 랑호앙
          클래스는 마치 관념적이고 개념적인거같네요 그리고 그걸 물리적으로 모델링해서 해서 만들어진게 실체인 인스턴스 같아요
        • 잠만보
          :)
        • Sunflower
          감사합니다.
        • 호두
          고맙습니다.
          this.left, this.right
        • Jiwoo Park
          good
        • j-graphy
          2019. 2. 5. 학습완료
        • 우디
          개공감..
          대화보기
          • 왕쵸뵤
            프로그래밍 해보고 싶은데 예제문제 있나용 ?!?!!?
          • 왕쵸뵤
            20181127
          • 프린이
            강의자님은 현시대의 소크라테스같네요.. 문과 이과를 섭렵한 느낌
            철학적이고 심리적인 통찰력과 분석능력 .. 근데 목소리도 좋아..
          • 권뚝기
            20181031
          • 따뜻한멍충미
            사랑해요 이고잉선생님!
          • 개발자
            20181008 공부 완료
          • Daydream
            오늘도 공부 아자아자
            20181007
          • 전민희
            2018.10.05 완료!
          • 20181002 완료
          • 정말 감사합니다~!

            한번에 잘 설명해 주셔서 이해가 잘 갔습니다.

            끝까지 집중해서 공부하도록 하겠습니다!

            :))
          • 왕초보
            감사합니다.
          • 이지선
            2018.09.07 완료
          • 비전공자입니다. 한바퀴 잽싸게 돌리고 한번 더 읽으면서 실습하니깐 확실히 이해되네요.
            정말 감사합니다.
          • 이동하
            public과 static은 아직 설명해주시지 않은걸로 봐서 뒷부분에서 자세히 배울것 같아요.
            대화보기
            • 전하연
              감사합니다
            • 오승룡
              허접한 질문일 수 있겠지만..

              class Carculator{

              int left, right;

              public void setOperands(int left, int right){

              여기에서 왜 지금까지처럼 public static void라고 쓸 수 없는건가요..? ㅠㅠ 알 방법 있을까요??
            • 인강본지5일
              인강 시작한지 5일짼데 여기서부터 확실히 어렵네요ㅠ
            • 인프런 동영상 자바 책도 봤지만 복습하면서 생활코딩 보는데
              너무 설명이 긴감이 있지만 엄청 자세하게 다 풀어서 차근차근 설명해주기때문에
              가장 이해하기 쉽네여 입문강의로는 역시 이게 짱인거같아요
            • 완료
            • 두 방식은 확연히 다릅니다. 님의 말대로 모두 c1인스턴스에 담으면 두번 째 값을 넣을 때 처음 c1인스턴스의 값들은 삭제됩니다. 그러니까 10과 20 으로 left right 을 셋팅했던 값들이 없어지는 겁니다. 교육자분은 c1, c2두개의 인스턴스를 만들어서 한 클래스로 여러 인스턴스를 만들수 있다는 것을 포함해 보여주고자 한것이지요. 저렇게 두개의 인스턴스에 각각 다른 값을 저장해두면 각각 값에 대해 다시 값을 셋팅 할필요없이 바로 바로 함수를 쓸수 있습니다.
              대화보기
              • 임수철
                그저.. 갓갓...
                마지막 편에서 전 전자측에 속해서 오히려 깊게 정의하는걸 듣을땐 이해가 안됬는데 막판에 데이터 타입이라는걸 만드는것이다. 라고 하실때 한번에 이해가 팍 됬네요 ㅋㅋ 너무 멋있습니다 존경해요!
              • 코딩잘해보고싶어요
                항상 잘 듣고 있습니다.
              • 에르
                대한민국 최고의 자바 프로그래머는 아닐지라도, 최고의 자바 교육자이다
              • June-young
                좋은 강의 감사합니다 ㅎㅎ
              • 짜슥이
                감사합니다
              • 이태호
                7/2
              • 멀캠A_Son
                완료
              • serile
                본문에도 나와 있듯이 하나의 클래스로 각각의 인스턴스를 생성하여 서로 행동을 하게하는 객체지향의 재활용성을 설명하기 위해 작성된듯 합니다.

                javaQ 님이 작성한대로 하나의 인스턴스로 다시 변수 초기화를 통해 실행해도 결과는 같지만,
                만약 Calulator 클래스 내에 수십개의 변수, 메서드가 존재한다고 생각해본다면
                상태가 다른 인스턴스를 왜 여러개 생성해서 사용하는지 알 수 있을 것 같습니다.
                대화보기
                • 감사합니다. 17 June 2018
                • 감사합니다
                • Calculator c1 = new Calculator();
                  c1.setOprands(10, 20);
                  c1.sum();
                  c1.avg();

                  Calculator c2 = new Calculator();
                  c2.setOprands(20, 40);
                  c2.sum();
                  c2.avg();

                  이부분에서 인스턴스를 두번 생성한 이유가 몬가요?
                  위에 코드를

                  Calculator c1 = new Calculator();
                  c1.setOprands(10, 20);
                  c1.sum();
                  c1.avg();

                  c1.setOprands(20, 40);
                  c1.sum();
                  c1.avg();

                  이렇게해도 되지않나요?
                  각자 다른변수에 각각 담기 위해서 인가요?
                  출력자체만 확인하려면 어짜피 초기화해서 담아도 되는거 아닌가요?
                  궁금합니다
                • Proanmasa
                  인스턴스 만들어서 응용이가능한가요?
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