다형성(Polymorphism) 시작.

“객체지향 프로그래밍의 대표적인 특징으로는 캡슐화, 상속, 다형성이 있습니다.”

그 중에서 “다형성” 은 객체지향 프로그래밍의 꽃이라고 불립니다.

앞서 학습한 캡슐화나 상속은 직관적으로 이해하기 쉽습니다.

반면에 “다형성은 제대로 이해하기도 어렵고, 잘 활용하기는 더 어렵습니다.”
- 하지만 좋은 개발자기 되기 위해서는 “다형성에 대한 이해가 필수” 입니다.

“다형성(Polymorphism)” 은 이름 그대로 “다양한 형태”, “여러 형태” 를 뜻합니다.

프로그래밍에서 “다형성은 한 객체가 여러 타입의 객체로 취급될 수 있는 능력을 뜻합니다”

보통 하나의 객체는 하나의 타입으로 고정되어 있습니다.

그런데 “다형성을 사용하면 하나의 객체가 다른 타입으로 사용될 수 있다는 뜻입니다.”

본격적인 다형성 학습.

다형성을 이해하기 위해서는 크게 “2가지 핵심 이론” 을 알아야 합니다.

다형적 참조
메서드 오버라이딩

먼저 “다형적 참조”라 불리는 개념에 대해 알아봅시다.

다형적 참조.

다형적 참조를 이해하기 위해 다음과 같은 간단한 상속 관계를 코드로 만들어보겠습니다.

부모와 자식이 있고, 각각 다른 메서드를 가집니다.

Parent

package poly.basic;

public class Parent {

  public void parentMethod() {
    System.out.println("Parent.parentMethod");
  }
}

Child

package poly.basic;

public class Child extends Parent {

  public void childMethod() {
    System.out.println("Child.childMethod");
  }
}

PolyMain

/*
 * 다형적 참조: 부모는 자식을 품을 수 있다. 
 */

package poly.basic;

public class PolyMain {

  public static void main(String[] args) {
    // 부모 변수가 부모 인스턴스 참조
    System.out.println("Parent -> Parent");
    Parent parent = new Parent();
    parent.parentMethod();

    // 자식 변수가 자식 인스턴스 참조
    System.out.println("Child -> Child");
    Child child = new Child();
    child.parentMethod();
    child.childMethod();

    // 부모 변수가 자신 인스턴스 참조(다형적 참조)
    System.out.println("Parent -> Child");
    Parent poly = new Child();
    poly.parentMethod();
  }
}

Parent -> Parent
Parent.parentMethod
Child -> Child
Parent.parentMethod
Child.childMethod
Parent -> Child
Parent.parentMethod

그림을 통해 코드를 하나씩 분석해봅시다.

부모 타입의 변수가 부모 인스턴스 참조

부모 타입의 변수가 부모 인스턴스를 참조합니다.
Parent parent = new Parent()
Parent 인스턴스를 만들었습니다. 이 경우 부모 타입인 Parent를 생성했기 때문에 메모리 상에 Parent만 생성됩니다.(자식은 생성되지 않습니다.)
생성된 참조값을 Parent 타입의 변수인 parent에 담아둡빈다.
parent.parentMethod()를 호출하면 인스턴스의 Parent 클래스에 있는 parentMethod()가 호출됩니다.

자식 타입의 변수가 자식 인스턴스 참조

자식 타입의 변수가 자식 인스턴스를 참조합니다.
Child child = new Child()
Child 인스턴스를 만들었습니다. 이 경우 자식 타입인 Child를 생성했기 때문에 메모리 상에 Child와 Parent가 모두 생성 됩니다.
생성된 참조값을 Child 타입의 변수인 child에 답아둡니다.
child.childMethod()를 호출하면 인스턴스의 Child 클래스에 있는 childMethod()가 호출됩니다.

여기까지는 지금까지 배운 내용이므로 이해하는데 어려움은 없을 것입니다. 이제부터가 중요합니다.

부모 타입의 변수가 자식 인스턴스를 참조합니다.
Parent poly = new Child()
Child 인스턴스를 만들었습니다. 이 경우 자식 타입인 Child를 생성했기 때문에 메모리 상에 Child와 Parent가 모두 생성됩니다.
생성된 참조값을 Parent 타입의 변수인 poly에 담아둡니다.

부모는 자식을 담을 수 있습니다.

부모 타입은 자식 타입을 담을 수 있습니다.
Parent poly는 부모 타입입니다. new Child()를 통해 생성된 결과는 Child 타입입니다. 자바에서 부모 타입은 자식 타입을 담을 수 있습니다.
- Parent poly = new Child() : 성공
반대로 자식 타입은 부모 타입을 담을 수 없습니다.
- Child child1 = new Parent() : 컴파일 오류 발생

다형적 참조
지금까지 학습한 내용을 떠올려보면 항상 같은 타입에 참조를 대입했습니다.
그래서 보통 한 가지 형태만 참조할 수 있습니다.

Parent parent = new Parent()
Child child = new Child()

그런데 Parent 타입의 변수는 다음과 같이 자신인 Parent는 물론이고, 자식 타입까지 참조할 수 있습니다. 만약 손자가 있다면 손자도 그 하위 타입도 참조할 수 있습니다.

Parent poly = new Parent()
Parent poly = new Child()
Parent poly = new Grandson() : Child 하위에 손자가 있다면 가능

자바에서 부모 타입은 물론이고, 자신을 기준으로 모든 자식 타입을 참조할 수 있습니다.
“이것을 바로 다양한 형태를 탐조할수 있다고 해서 다형적 참조하고 합니다.”

다형적 참조와 인스턴스 실행
앞의 그림을 참고합시다.

poly.parentMethod()를 호출하면 먼저 참조값을 사용해서 인스턴스를 찾습니다.
- 그리고 다음으로 인스턴스 안에서 실행할 타입도 찾아야 합니다.
poly는 Parent 타입입니다.
- 따라서 Parent 클래스부터 시작해서 필요한 기능을 찾습니다.
인스턴스의 Parent 클래스에 parentMethod()가 있습니다.
- 따라서 해당 메스드가 호출됩니다.

Parent poly = new Child() 이렇게 자식을 참조한 상황에서 poly가 자식 타입인 Child에 있는 childMethod()를 호출하면 어떻게 될까요?

poly.childMethod()를 실행하면 먼저 참조값을 통해 인스턴스를 찾습니다.
- 그리고 다음으로 인스턴스 안에서 실행할 타입을 찾아야 합니다.
  - 호출자인 poly는 Parent타입입니다.
    - 따라서 Parent 클래스부터 시작해서 필요한 기능을 찾습니다.
      “그런데 상속 관계는 부코 방향으로 찾아 올라갈 수는 있지만 자식 방향으로 찾아 내려갈 수는 없습니다.”
Parent는 부모 타입이고 상위에 부모가 없습니다.
- 따라서 childMethod()를 찾을 수 없으므로 컴파일 오류가 발생합니다.

이런경우 childMethod()를 호출하고 싶으면 어떻게 해야할까요?

“바로 캐스팅이 필요합니다.”

다형적 참조의 핵심은 부모는 자식을 품을 수 있다는 것입니다.
그런데 이런 “다형적 참조가 왜 필요하지?” 라는 의문이 들 수 있습니다.

이 부분은 다형성의 다른 이론들도 함께 알아야 이해할 수 있습니다.
- 지금은 우선 다형성의 문법과 이론을 익히는데 집중합시다.

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