객체지향 프로그래밍 (OOP)

객체 지향 vs 절차 지향

• 절차 지향 프로그램 : 데이터가 함수가 분리된다

• 객체 지향 프로그램 : 데이터와 함수가 객체로 캡슐화 된다.

1. 객체(Object)와 클래스(Class)

1.1 객체(Object)

• 객체는 데이터와 해당 데이터를 처리하는 메서드를 하나로 묶은 독립적인 단위이다. 현실 세계의 사물이나 개념을 모델링한 것이라 생각할 수 있다.

• 예를 들어, 자동차라는 객체는 색상, 모델 등의 속성(데이터)을 가지며, 달리다, 멈추다 같은 동작(메서드)을 가질 수 있다.

1.2 클래스(Class)

• 클래스는 객체를 생성하기 위한 청사진 또는 설계도이다. 객체의 속성(필드)과 동작(메서드)을 정의하는 틀이라고 할 수 있다.

• 예를 들어, Car라는 클래스는 자동차 객체를 만드는 데 필요한 모든 속성과 메서드를 정의한다.

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// 클래스 정의
class Car {
    // 필드 (속성)
    String color;
    String model;

    // 생성자 (객체 생성 시 호출되는 메서드)
    Car(String color, String model) {
        this.color = color;
        this.model = model;
    }

    // 메서드 (동작)
    void drive() {
        System.out.println("The " + color + " " + model + " is driving.");
    }

    void stop() {
        System.out.println("The " + color + " " + model + " has stopped.");
    }
}

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// 객체 생성
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Car 객체 생성
        Car myCar = new Car("red", "Tesla Model S");

        // 메서드 호출
        myCar.drive(); // The red Tesla Model S is driving.
        myCar.stop();  // The red Tesla Model S has stopped.
    }
}

2. 객체지향 프로그래밍의 주요 개념

2.1 캡슐화(Encapsulation)

• 캡슐화는 객체의 내부 상태(속성)를 외부에서 직접 접근하지 못하게 보호하는 개념이다. 이를 통해 데이터의 무결성을 유지하고, 객체의 사용 방식을 제한할 수 있다.

• 보통 접근 제어자(예: private, public, protected)를 사용하여 구현한다.

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class Car {
    // 필드를 private로 선언하여 외부 접근을 제한
    private String color;
    private String model;

    // 생성자
    Car(String color, String model) {
        this.color = color;
        this.model = model;
    }

    // public 메서드를 통해 간접적으로 접근
    public void drive() {
        System.out.println("The " + color + " " + model + " is driving.");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("The " + color + " " + model + " has stopped.");
    }

    // Getter와 Setter를 통해 간접적으로 필드에 접근
    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
}

2.2 상속(Inheritance)

• 상속은 기존 클래스를 확장하여 새로운 클래스를 만드는 방법이다. 새로운 클래스는 기존 클래스의 속성과 메서드를 물려받고, 필요에 따라 새로운 속성이나 메서드를 추가하거나 기존 메서드를 재정의할 수 있다.

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// 부모 클래스 (슈퍼 클래스)
class Vehicle {
    String brand;

    void startEngine() {
        System.out.println(brand + " engine started.");
    }
}

// 자식 클래스 (서브 클래스)
class Car extends Vehicle {
    String model;

    Car(String brand, String model) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
    }

    void drive() {
        System.out.println("The " + brand + " " + model + " is driving.");
    }
}

2.3 다형성(Polymorphism)

• 다형성은 같은 메서드가 서로 다른 클래스에서 다르게 동작하는 것을 의미한다. 주로 메서드 오버라이딩을 통해 구현된다.

• 다형성은 코드의 유연성을 높여주고, 객체의 실제 타입에 따라 다른 동작을 할 수 있게 해준다.

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class Vehicle {
    void move() {
        System.out.println("Vehicle is moving");
    }
}

class Car extends Vehicle {
    @Override
    void move() {
        System.out.println("Car is driving");
    }
}

class Airplane extends Vehicle {
    @Override
    void move() {
        System.out.println("Airplane is flying");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Vehicle myCar = new Car();
        Vehicle myPlane = new Airplane();

        myCar.move();   // Car is driving
        myPlane.move(); // Airplane is flying
    }
}

2.4 추상화(Abstraction)

• 추상화는 중요한 정보만을 드러내고 불필요한 세부 사항은 숨기는 것을 의미한다. 추상화는 주로 추상 클래스나 인터페이스를 통해 구현된다.

• 추상 클래스는 인스턴스를 만들 수 없고, 반드시 하위 클래스에서 구현해야 하는 추상 메서드를 가진다.

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// 추상 클래스
abstract class Animal {
    // 추상 메서드
    abstract void sound();

    // 일반 메서드
    void sleep() {
        System.out.println("Animal is sleeping");
    }
}

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

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myDog = new Dog();
        Animal myCat = new Cat();

        myDog.sound(); // Bark
        myCat.sound(); // Meow
        myDog.sleep(); // Animal is sleeping
    }
}

3. 객체지향 프로그래밍의 장점

• 코드 재사용성: 상속과 클래스를 통해 기존 코드를 재사용할 수 있어 개발 속도를 높이고 중복을 줄인다.

• 유지보수성: 캡슐화와 모듈화를 통해 코드를 구조화함으로써, 변경이 필요할 때 특정 부분만 수정하면 된다.

• 확장성: 새로운 기능을 추가할 때 기존 코드를 변경하지 않고도 클래스를 확장하여 기능을 추가할 수 있다.

• 모듈화: 객체는 독립적인 단위로 존재하기 때문에, 프로그램을 모듈화하여 각 부분을 독립적으로 개발하고 테스트할 수 있다.

4. 객체지향 프로그래밍의 단점

• 복잡성 증가: 객체지향 설계는 초기 단계에서 복잡성이 증가할 수 있으며, 작은 프로젝트에서는 과도할 수 있다.

• 성능 저하: 객체지향 프로그래밍은 메모리 사용량이 증가하고, 다형성을 구현하기 위한 동적 바인딩(dynamic binding) 때문에 실행 속도가 느려질 수 있다.

5. 객체지향 프로그래밍의 실제 적용