[Java] 다형성(polymorphism)

📌 다형성이란?

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상속과 함께 객체지향 개념의 중요한 특징 중 하나인 다형성은 상속과 깊은 관계가 있는 것이에요.

객체지향 개념에서 다형성이란 '여러 가지 형태를 가질 수 있는 능력'을 의미하고, 자바에서는 한 자료형 타입의 참조 변수로 여러 타입의 객체를 참고할 수 있도록 함으로 다형성을 포로그램적으로 구현한 것이에요.

즉, 조상 Class 자료형 타입의 참조 변수로 자손 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있도록 하였다인 것이에요.

 

 

Tv Class와 CaptionTv Class가 이와 같이 정의되어 있다고 할 때, 두 Class 간의 관계 그림은 아래와 같은 것이에요.

 

남궁성 - 자바의 정석 中

 

Tv Class와 CaptionTv Class는 서로 상속 관계에 있고, 이 두 Class의 인스턴스를 생성하고, 사용하기 위해서는 아래와 같이 할 수 있는 것이에요.

 

다형성 이전에는 자바에서 생성된 인스턴스를 다루기 위해 인스턴스의 자료형 타입과 일치하는 타입의 참조 변수만 사용했었던 것이에요. 즉, Tv인스턴스를 다루기 위해 Tv 자료형 타입의 참조 변수를 사용하고, CaptionTv 인스턴스를 다루기 위해서는 CaptionTv 타입의 참조 변수를 사용해야 했던 것이에요.

이처럼 인스턴스의 자료형 타입과 참조 변수의 자료형 타입이 일치하는 것이 보통이지만, Tv와 CaptionTv Class가 서로 상속 관계에 있을 경우 아래와 같이 조상 Class의 참조 변수로 자손 Class의 인스턴스를 참조할 수도 있는 것이에요.

 

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그렇다면 인스턴스를 같은 타입의 참조 변수로 참조하는 것과 조상타입의 참조 변수로 참조하는 것은 어떤 차이가 있을까요?

 

 

 

위의 코드에서 CaptionTv 인스턴스 2개를 생성하는데, 참조 변수 c와 v가 생성된 인스턴스를 하나씩 참조하도록 한 것이에요. 이 경우 실제 인스턴스가 CaptionTv 자료형 타입이라도 참조 변수 v로는 captionTv 인턴스의 모든 멤버를 사용할 수 없는 것이에요.

Tv 자료형 타입의 참조 변수로는 CaptionTv 인스턴스 중 Tv Class의 멤버들(상속받은 멤버 포함)만 사용할 수 있는 것이지요. 따라서 생성된 CaptionTv 인스턴스의 멤버 중 Tv Class에 정의 되지 않은 멤버, text와 caption()은 참조변수 v로는 사용이 불가능한 것이에요.

즉, v.text나, v.caption()와 같이 할 수 없다는 것이지요. 둘 다 같은 타입의 인스턴스지만, 참조 변수의 타입에 따라 사용할 수 있는 멤버의 개수가 달라진답니다! 

 

만약 반대로 자식 자료형 타입의 참조 변수에 조상 자료형 타입에 인스턴스를 생성한다면 어떨까요?

 

이럴 경우엔 Compile Error가 나는 것이에요.

왜냐하면 실제 인스턴스인 Tv의 멤버 개수보다 참조 변수 c가 사용할 수 있는 멤버 변수가 더 많기 때문인 것이에요.

그래서 자바는 이를 허용하지 않는 것이에요.

CaptionTv Class에는 text와 caption()이 정의되어 있기 때문에 참조 변수 c로는 c.text, c.caption()과 같은 방식으로 c가 참조하고 있는 인스턴스에서 text와 caption()을 사용하려 할 수 있지만, c가 참조하고 있는 인스턴스는 Tv 자료형 타입이고, Tv 자료형 타입의 인스턴스에는 text와 caption()이 없기 때문에 이렇게 사용하려고 하면 Compile Error가 나는 것이에요.

💡 참고 :

참조 변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수는 인스턴스의 멤버 개수보다 같거나 적어야 한다.

모든 참조 변수는 null 또는 4byte 주소값이 저장되고, 참조 변수의 자료형 타입은 참조할 수 있는 객체의 종류와 사용할 수 있는 멤버의 수를 결정.

조상 타입의 참조 변수로 자손 타입의 인스턴스 참조 가능.
하.지.만 자손 타입의 참조 변수로 조상 타입의 인스턴스 참조 불가

 

 

※ 이 글은 남궁성 저자의 자바의 정석을 정리한 내용 입니다.

 

 

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