Java Polymorphism

자바 다형성 (Java Polymorphism): 개념 및 사용법

*다형성(Polymorphism)**은 객체 지향 프로그래밍(OOP)의 핵심 개념 중 하나로, 하나의 객체가 여러 가지 형태를 가질 수 있는 특성을 의미합니다. 자바에서 다형성은 부모 클래스 참조 변수가 자식 클래스의 객체를 참조할 수 있고, 동일한 메서드 호출이 다르게 동작하도록 하는 기능을 제공합니다. 이를 통해 코드의 유연성과 재사용성을 높일 수 있습니다.

이 글에서는 자바에서 다형성의 개념, 사용법, 장점 및 다양한 예제를 다룹니다.

다형성이란?

다형성은 동일한 이름의 메서드나 객체가 다른 상황에서 다르게 동작하는 성질을 말합니다. 자바에서 다형성은 두 가지 방식으로 구현됩니다:

컴파일타임 다형성 (Compile-time Polymorphism): 메서드 오버로딩을 통해 구현됩니다.
런타임 다형성 (Runtime Polymorphism): 메서드 오버라이딩과 상속을 통해 구현됩니다.

1. 컴파일타임 다형성 (Compile-time Polymorphism)

컴파일타임 다형성은 **메서드 오버로딩(Method Overloading)**을 통해 구현됩니다. 메서드 오버로딩은 같은 이름의 메서드를 여러 번 정의하되, 매개변수의 타입이나 개수를 다르게 하는 방식입니다.

메서드 오버로딩 예제

class Calculator {
    // 두 정수를 더하는 메서드
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    // 세 정수를 더하는 메서드
    public int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }

    // 두 실수를 더하는 메서드
    public double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Calculator calc = new Calculator();

        System.out.println(calc.add(10, 20));         // 출력: 30
        System.out.println(calc.add(10, 20, 30));     // 출력: 60
        System.out.println(calc.add(10.5, 20.3));     // 출력: 30.8
    }
}

결과:

30
60
30.8

위 예제에서 add() 메서드는 매개변수의 수와 타입에 따라 서로 다른 동작을 하게 됩니다. 이는 컴파일타임에 결정되므로 컴파일타임 다형성이라고 합니다.

2. 런타임 다형성 (Runtime Polymorphism)

런타임 다형성은 **메서드 오버라이딩(Method Overriding)**을 통해 구현됩니다. 메서드 오버라이딩은 부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 재정의하는 방식으로, 객체의 타입에 따라 같은 이름의 메서드가 다르게 동작할 수 있습니다.

메서드 오버라이딩 예제

class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("Some generic animal sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal = new Animal();  // 부모 클래스의 객체
        Animal myDog = new Dog();        // 자식 클래스의 객체
        Animal myCat = new Cat();        // 자식 클래스의 객체

        myAnimal.sound();  // 출력: Some generic animal sound
        myDog.sound();     // 출력: Bark (오버라이딩된 메서드 호출)
        myCat.sound();     // 출력: Meow (오버라이딩된 메서드 호출)
    }
}

결과:

Some generic animal sound
Bark
Meow

위 예제에서 sound() 메서드는 부모 클래스인 Animal에서 정의되었지만, 자식 클래스인 Dog와 Cat에서 재정의되었습니다. 각 객체의 타입에 따라 다르게 동작하며, 런타임 시에 어떤 메서드를 호출할지 결정되므로 런타임 다형성이라고 합니다.

자바에서의 다형성 구현

자바에서 다형성은 다음과 같은 방식으로 구현됩니다:

메서드 오버로딩: 하나의 클래스 내에서 동일한 메서드 이름을 가지되, 매개변수 목록이 다른 여러 메서드를 정의하는 방식입니다.
메서드 오버라이딩: 상속받은 부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 재정의하는 방식입니다.
다형적 변수 (Polymorphic Variables): 부모 클래스 타입의 참조 변수가 자식 클래스 타입의 객체를 참조할 수 있는 특성을 말합니다.

다형적 변수 (Polymorphic Variables)

자바에서 부모 클래스의 참조 변수는 자식 클래스의 객체를 참조할 수 있습니다. 이 특성을 이용하면 하나의 참조 변수가 여러 가지 형태의 객체를 참조할 수 있습니다.

다형적 변수 예제

class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("Some generic animal sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal;  // 부모 클래스 타입의 참조 변수

        animal = new Dog();  // Dog 객체 참조
        animal.sound();      // 출력: Bark

        animal = new Cat();  // Cat 객체 참조
        animal.sound();      // 출력: Meow
    }
}

결과:

Bark
Meow

위 예제에서 Animal 타입의 참조 변수 animal이 Dog 객체와 Cat 객체를 모두 참조할 수 있습니다. 객체의 타입에 따라 sound() 메서드가 다르게 동작합니다.

다형성의 장점

1. 코드의 유연성

다형성을 사용하면 부모 클래스의 참조 변수를 통해 여러 자식 클래스를 처리할 수 있으므로 코드의 유연성이 증가합니다. 새로운 클래스를 추가해도 기존 코드를 수정할 필요 없이 확장할 수 있습니다.

2. 코드의 재사용성

부모 클래스의 메서드를 자식 클래스에서 재사용할 수 있어 코드 중복을 줄이고, 필요한 경우 메서드를 오버라이딩하여 자식 클래스에 맞게 동작을 수정할 수 있습니다.

3. 유지보수성 향상

코드를 확장하거나 수정할 때 부모 클래스만 수정하면 자식 클래스에서도 해당 변경 사항을 적용할 수 있습니다. 이를 통해 유지보수성이 향상됩니다.

다형성과 인터페이스

다형성은 인터페이스를 통해서도 구현될 수 있습니다. 인터페이스는 클래스가 구현해야 할 메서드의 틀을 제공하며, 여러 클래스에서 동일한 인터페이스를 구현하여 다양한 동작을 정의할 수 있습니다.

인터페이스를 사용한 다형성 예제

interface Animal {
    void sound();  // 추상 메서드
}

class Dog implements Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

class Cat implements Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal;  // 인터페이스 타입의 참조 변수

        animal = new Dog();  // Dog 객체 참조
        animal.sound();      // 출력: Bark

        animal = new Cat();  // Cat 객체 참조
        animal.sound();      // 출력: Meow
    }
}

결과:

Bark
Meow

위 예제에서 Animal 인터페이스를 구현한 Dog와 Cat 클래스가 각각 다른 동작을 정의하였으며, 인터페이스 타입의 참조 변수를 통해 다형성을 구현하였습니다.

요약

*다형성(Polymorphism)**은 하나의 객체가 여러 형태를 가질 수 있는 성질로, 자바에서는 메서드 오버로딩과 메서드 오버라이딩을 통해 구현됩니다.
컴파일타임 다형성은 메서드 오버로딩을 통해 이루어지며, 런타임 다형성은 메서드 오버라이딩과 상속을 통해 구현됩니다.
다형적 변수를 통해 부모 클래스 참조 변수가 자식 클래스 객체를 참조할 수 있습니다.
인터페이스를 통해 다형성을 구현하면, 인터페이스 타입

의 참조 변수를 사용하여 다양한 객체를 처리할 수 있습니다.

다형성의 장점:

유연성: 하나의 참조 변수로 다양한 객체를 다룰 수 있음.
재사용성: 부모 클래스의 메서드를 재사용하면서 자식 클래스에서 오버라이딩 가능.
확장성: 새로운 클래스 추가 시 기존 코드의 수정 없이 확장 가능.

다형성은 자바 객체 지향 프로그래밍에서 중요한 개념으로, 코드의 확장성과 유지보수성을 높이고 재사용성을 극대화할 수 있습니다.

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