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. InSoo
    170412
    감사합니다.
  2. J_Project
    감사합니다!
  3. 유진
    감사합니다~ 170321
  4. 오오
    감사합니다
  5. 김인섭
    감사합니다.

    궁금중이 한두가지가 아닌데... 일단 이고잉님 말대로 넘어갑니다. ㅎㅎ;
  6. 박강민
    아! this를 꼭 붙여야하는지 궁금했는데
    전역변수와 지역변수의 변수이름이 같을 때 구분하려고 붙이는거군요!

    감사합니다.
    대화보기
    • 리브
      좋은 강의 감사합니다 :)
    • 이웃집토토로
      객체와 인스턴스를 구분 없이 쓰는 경우가 있는데 물론 중요하지 않아서 그렇습니다.
      그래도 저는 이게 궁금했어요.그래서 찾아보니

      객체지향 프로그래밍적인 관점에서 객체는 클래스의 타입으로 선언되었을 때를
      의미하는 것이고, 그 객체가 메모리에 할당되어 실제 사용될 때를 인스턴스라고 하는 것이다.
      라더군요.

      형태상으로는 같은 것이지만 상황에 따라서 둘 중 어떤 용어로 메모리에 올린 데이터덩어리를
      부를지가 달라집니다. 클래스와의 관계를 강조하고자 할 때 인스턴스라 한다고 합니다.

      Person p = new Person();
      여기서 p는 객체 Person이라는 데이터타입을 갖는 Person 클래스를 뼈대로 특정 데이터를 담은
      인스턴스라 불리는 변수p 입니다. 물론 p 라는 알파벳 자체는 참조변수라서 아무거나 할 수 있고요

      참조변수라는 말이 궁금하신 분을 위해 부연설명 하자면..
      p의 역할이 new 를 쓰는 순간 메모리에 올라가서 데이터를 Person클래스 내용대로 저장할 준비를 하는데
      메모리 상에서 이 인스턴스를 p라는 알파벳으로 가르키는 것입니다. (여기서 p를 참조변수라고 합니다)
    • 이웃집토토로
      처음 객체지향을 접하면 역시 이해하기 어려운 것 같습니다.
      인터넷을 찾아봐도 애매한 표현 뿐이고요.
      저도 애매한 표현에 답답해했던 한명이지만
      지금은 답답하지 않습니다. 애매한걸 알게되었냐고요?
      아니요. 그냥 익숙해졌더니 답답하지 않게 되었습니다.

      한가지 팁을 드리자면 결국 객체지향에서 주된 관심사는
      데이터를 어떻게 담아서 (강의에서는 그룹화라고 설명하셨죠) 어떤 덩어리로
      움직일거냐 라고 할 수 있겠네요 .
    • 객체지향에 대한 개념의 설명은 python 강의에서 더 이해하기 쉽게 되어있는것 같아요
    • 이평화
      클래스 = 동물 class Ani (수업에서 사용된 클래스명 Caculrator)
      객체 = 고양이 public void cat (수업에서 사용된 객체명 c1)
      객체 = 강아지 public void dog (수업에서 사용된 객체명 c2)

      이렇게 생각하면 쉽게 이해가 됩니다.
    • 테니스키
      두 세번씩 보니까 이해가 되네요 :D
    • ㅜㅜㅜㅜ
      단순히 클래스 설계도를 이용해 c1이라는 이름의 제품을 만들때 쓰는거라고 보시면됩니다 이해하기보단 받아들이시는게 좋을듯
      대화보기
      • New를 잘 설명해주셨는데도 많이 헷갈리네요. ㅠㅠ
      • 라떼
        감사합니다!!
      • phk707kr@gmail.com
        '변수' 라는 수업 리스트를 참조하시면 좋을 것 같습니다. 아마도 수업에서 '본인의 데이터 타입' 을 만든다는 느낌을 이야기 한 것은, (Class = 컴파일러가 미리 인지할 수 있는 변수 + 메소드) 를 마치 개발자가 자신이 만든 변수처럼 쓴다는 내용으로 강의가 되었을 것이라고 생각합니다.

        질문만에 대한 답변으로는,
        1. 본인의 데이터 타입을 만드는 것은 기존 컴파일러가 인식할 수 있는 변수들로만 구성할 수 있습니다. 즉, 그 만든 데이터 타입은 컴파일러가 인식할 수 있는 변수들의 크기의 합으로 결정됩니다.
        대화보기
        • ecomming
          그런데 본인이 데이터 타입을 만든다면 그 데이터 타입의 크기는 어떻게 정해지는거죠?
          숫자나 문자는 데이터 타입을 정하면 이미 크기가 약속되어 있기 때문에 메모리가 자동으로 포멧하지만
          자신이 정한 데이터 타입은 컴퓨터가 어느정도의 크기로 포멧해야 할지 모르지 않나요?
        • Minkuk Seo
          한 번 보고
          정리가 잘 되지않아 개론서를 혼자 조금 보고 정리한 뒤에
          다시 수업 정주행 하고 있는데
          처음 볼때 보지 못했던 , 이해 못했던 것들이 정리되기 시작하면서
          다시 한 번 이고잉 님의 강의력에 감탄하고 갑니다
          감사드립니다 정말!
        • 송선욱
          답글 감사합니다!!

          유효범위 파트에서 전역변수/지역변수 개념을 배우니 이해가 가네요!!!

          역시 아는 만큼 보이는 법이겠죠 ㅎㅎ
          대화보기
          • 동파니
            int left, right;

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

            위에 코드를 보면 매개변수인 left, right 가 Calculator 클래스의 전역변수인 left, right 이 변수명이 같습니다.
            만약, 매개변수명과 전역변수명이 다르다면 꼭 this 를 붙히지 않아도 되겠죠.

            하지만, 저 this 를 붙히는게 나중에 변수명이 많아지거나 그럴때 구분자로 좋은 역활을 하는거 같아요.
            대화보기
            • 송선욱
              점점 이해가 힘들어지기 시작하네요 -_-ㅋㅋ
              this.left = left;
              this.right = right;

              여기에서 왜 굳이 this 를 써야하는거지에 대해 이해가 안되는 현상이..
              좀더 강의를 듣다보면 이해가 되가겠죠?
            • kimjun
              강의 진짜 잘 보고 있습니다.
            • 3.
              대화보기
              • 443번째
                개념을 최대한 이해하고 넘어 갈려고 2~3번씩 보면서 관련자료와 실습을 어느정도 겸해서 하면서
                어느정도 이해한거 같아요. 얼마나 이해를 했는지는 알 수 없지만 자바라는 프로그램 언어가
                만들어지고 구동되는 원리와 자바를 객체지향으로써 사용하는 이유를 장점등을
                잘 알 수 있게 된 거 같아요. 감사합니다.^^
              • 설명 진짜 잘하시네요
              • 알릭
                좋은 설명 감사합니다.
              • 가이버
                설명 너무 쉽게 머리에 쏙쏙들어옵니다
                감사드려요!!
              • 투덜이아저씨
                마지막에 메모리에 비유해서 생성자 설명해주시니 이해가 쉬었어요.

                좋은 강의 정말 감사합니다.
              • 박재일
                감사합니다 ^^
              • misunderstanding
                미쳤나봐;; 끙끙 앓다 계속 보니까 나 이해가 갔어..
                객체는 어렵다 어렵다 하니까 진짜 바짝 쫄고 봤는데,
                이해 안 되다 어느 순간 이해가 됐어..
                특히 마지막 그림 영상!! 정리가 뙇 되네.

                하.... 두렵다.. 분명 더 어려워 질 거야....
              • 쉽게 설명해주셔서 감사합니다!
              • joo0914krs
                감사합니다
              • JustStudy
                고맙습니다
              • public^^
                강좌 매번 감사히 봅니다.~
              • Java inside
                자바의 정석 을 봐도 이해가 힘들었어요 ㅠㅠㅠ 감사합니다.
              • Shin
                막 자바를 배우기 시작했는데 클래스 메소드 생성자 이 부분이 제일 이해가 안되고 어려웠었습니다. 이 강의보고 100%는 아니지만 상당부분 이해가 풀렸습니다. 진짜 감사합니다.
              • choyuichan
                정말 많은 도움이 됩니다! 좋은 강의 진심으로 감사합니다^^ 영상에서 이고잉님 감기걸리신거 같던데, 예전 영상이긴 하지만 일교차 큰 요즘 감기 조심하세요^^
              • somnium
                좋은 수업 감사합니다~
              • 캄사하므니다!!
              • C에서의 구조체와 유사한개념이라고 생각하면될까요?
              • 오리
                너무 어렵지만 넘어가라시니깐 넘어가봐야지
              • 오빠는다르다
                감사합니다!!!!!
              • 김치현
                덕분에 클래스와 인스턴스의 개념이 쏙쏙 들어옵니다~~
              • 의진 인 토쿄
                회사에서 몰래 글만 읽고 있는데,
                정말 재밌게 말씀하셔서, 읽는 내내 흥미가 떨어지질 않네요~
                넘넘 감사합니다.`
              • 알렉스로드리게스
                최고네 진짜 ㅎㅎㅎ강의 죽이십니다~~~
              • Alexa
                class Calculator를 두번 선언하셨기 때문입니다. 말그대로 이미 정의된 class 입니다. 버전과는 상관없는 버그입니다. 코드를 다시 찬찬히 훑어보시기 바랍니다.
                대화보기
                • Golive
                  정말... 감사합니다!! 그리고 정말 수고하셨어요!! 이해가 정말 잘 되네요~
                • 허니버터
                  잘보고 넘어 갑니다.
                • LoneWolf_PJT
                  항상 감사합니다~
                • 김천원
                  mars버젼쓰는데서 실습했었는데 오늘 Kepler버젼쓰는데서해보니 되네요 !! 이따 집에가서 kepler로 설치해봐야겠습니다
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