상속 · Hong-Iron

요약

새 요리책을 쓸 때 기본 반죽 만드는 법을 책마다 다시 적지 않고 “기본 반죽은 1권을 본다”라고 한 줄만 적는 것과 같다. 이미 만든 틀의 내용을 새 틀이 통째로 받아 쓰고, 다른 점만 보탠다. 같은 코드를 두 번 쓰지 않고, 물려준 쪽을 한 번 고치면 물려받은 쪽 전부에 한꺼번에 반영된다. 다만 자바에서는 물려줄 쪽을 딱 하나만 고를 수 있고, 물려준 쪽이 금고에 넣어 둔 것은 물려받은 쪽도 직접 꺼내지 못한다.

예시로 보기

건설로봇과 해병은 둘 다 이름과 체력이 있고 움직인다. 클래스를 따로 쓰면 이 부분이 두 번 나온다.

class Scv    { String name; int health; void move() { ... }  int minerals; void gather() { ... } }
class Marine { String name; int health; void move() { ... }  int damage;   void attack() { ... } }

유닛이 스무 종이면 move가 스무 번 나온다. 움직이는 방식을 고치려면 스무 군데를 똑같이 고쳐야 하고, 한 군데라도 빠뜨리면 그 유닛만 다르게 움직인다. 겹치는 부분을 한 클래스에 모으고 나머지가 물려받게 한다.

class Unit {                        // 부모: 겹치는 것
    String name;
    int health;

    void move() {
        System.out.println(name + " moves");
    }
}

class Scv extends Unit {            // 자식: 물려받고, 자기 것을 보탠다
    int minerals;

    void gather() {
        minerals += 8;
        System.out.println(name + " gathers");
    }
}

class Marine extends Unit {
    int damage = 6;

    void attack() {
        System.out.println(name + " attacks with " + damage);
    }
}

Scv s = new Scv();
s.name = "SCV";         // Scv에는 name을 쓰지 않았다
s.health = 45;
s.move();               // SCV moves
s.gather();             // SCV gathers
System.out.println(s.minerals);   // 8

Marine m = new Marine();
m.name = "Marine";
m.move();               // Marine moves
m.attack();             // Marine attacks with 6

Scv와 Marine에는 name, health, move를 쓰지 않았지만 자기 것처럼 쓴다. Unit의 move를 고치면 두 유닛의 움직임이 함께 바뀐다¹.

classDiagram
    class Unit {
        String name
        int health
        move()
    }
    class Scv {
        int minerals
        gather()
    }
    class Marine {
        int damage
        attack()
    }
    Unit <|-- Scv
    Unit <|-- Marine

빈 세모 화살표는 자식에서 부모를 가리킨다. 자식 상자에는 보탠 것만 적는다. 물려받은 것은 부모 상자에 있다².

검증: 위 출력, s instanceof Unit이 true인 것, Scv의 부모가 Unit이고 Unit의 부모가 java.lang.Object인 것, 카드 C3의 답을 JDK 21에서 실행해 비교. 부모 둘을 적은 코드와 부모의 private 필드를 쓰는 코드의 오류 문구는 따로 컴파일해 확인 — 20_java-inheritance_impl.java

정의

상속은 한 클래스가 다른 클래스의 필드와 메서드를 얻어 쓰게 하는 장치다. 얻어 쓰는 쪽을 자식 클래스(subclass), 내주는 쪽을 부모 클래스(superclass)라고 한다.

부모 클래스 = 필드 1 + 메서드 1
                 │ 물려받음 │
자식 클래스 = 필드 1 + 메서드 1 + 필드 2 + 메서드 2
                                  └ 자식이 보탠 자료와 기능 ┘

자식 클래스를 선언할 때 어느 부모를 물려받을지 정하고, extends 뒤에 부모 클래스를 적는다. extend는 “늘린다, 넓힌다”는 뜻이다. 부모에 무언가를 보태 넓힌 것이 자식이다.

public class 자식클래스 extends 부모클래스 {
}

부모는 하나만. 자바는 여러 부모를 물려받는 것(다중 상속)을 허락하지 않는다.

class C extends A, B { }     // error: '{' expected

extends 뒤에는 클래스 이름이 하나만 올 수 있어서, 번역기는 A 다음에 {가 오기를 기다리다가 쉼표를 만나 오류를 낸다¹.

상속으로 얻는 것

이미 만든 클래스를 다시 써서 겹치는 코드가 준다.
클래스를 고칠 곳이 준다. 부모 클래스를 고치면 그 변화가 모든 자식 클래스에 반영된다.

물려받아도 못 쓰는 것

부모가 private로 감춘 필드와 메서드는 자식 클래스 안에서도 이름으로 쓸 수 없다. private의 경계가 클래스이기 때문이다(접근 제한자)¹.

class Unit { private int health; int armor; }
class Marine extends Unit {
    void m() {
        armor = 1;       // 된다
        health = 40;     // error: health has private access in Unit
    }
}

자식 객체 안에 health 칸이 없는 것은 아니다. 칸은 있고, 부모가 내놓은 메서드로만 닿을 수 있다. 자식에게는 열어 주고 남에게는 막고 싶을 때 protected를 쓴다.

활용

“자식은 부모의 한 종류다”라고 말이 될 때 쓴다. 해병은 유닛의 한 종류다. s instanceof Unit은 true다. 자식 객체는 부모 타입이기도 해서 부모 타입 변수에 담을 수 있다(참조 타입 변환과 instanceof)¹.
extends를 쓰지 않은 클래스도 부모가 있다. 자바의 모든 클래스는 java.lang.Object를 물려받는다. 그래서 어느 객체에나 toString()이 있다¹.
흔한 실수: 코드가 조금 겹친다는 이유만으로 상속하는 것. “사령부는 건설로봇의 한 종류”가 말이 안 되면, 물려받지 말고 필드로 가지고 있게 한다¹.
부모를 하나만 둘 수 있어서 생기는 아쉬움은 다중 구현과 인터페이스 상속이 메운다.

연결

선수: 객체 지향의 세 원칙, 필드와 메서드
자식 객체를 만들 때 부모 쪽은 누가 채우나: 부모 생성자 호출
물려받은 메서드를 자식에 맞게 고쳐 쓰기: 메서드 오버라이딩
물려주려고만 만드는 클래스: 추상 클래스

확인 문제

C1 상속이 무엇인지, 어떤 키워드로 쓰는지, 상속으로 얻는 것 두 가지를 쓰라.

답: 자식 클래스가 부모 클래스의 필드와 메서드를 얻어 쓰는 장치다. class 자식 extends 부모로 쓴다. 이미 만든 클래스를 다시 써서 겹치는 코드가 줄고, 부모를 고치면 모든 자식에 반영되어 고칠 곳이 준다.

C2 번역 단계에서 오류가 나는 것을 모두 고르라. (가) class Scv extends Unit { } (나) class Hero extends Unit, Marine { } (다) 부모 Unit에 private int health;가 있을 때 자식 메서드 안의 health = 40; (라) 부모 Unit에 int armor;가 있을 때 자식 메서드 안의 armor = 1;

답: (나)와 (다).
이유: (나) 자바는 부모를 하나만 둘 수 있다. (다) 부모의 private 필드는 자식 클래스에서도 이름으로 쓸 수 없다(health has private access in Unit). (다)를 “물려받았으니 된다”로 답하는 것이 흔한 오답이다.

C3 예시의 Marine으로 Marine m = new Marine(); m.health = 40; m.health -= 15; m.damage += 1;을 실행했다. m.health + " " + m.damage의 출력은?

답: 25 7
이유: health는 Marine에 쓰지 않았지만 Unit에서 물려받아 Marine 객체 안에 칸이 있다. 40에서 15를 빼 25다. damage는 Marine이 보탠 필드로 처음 값 6에 1을 더해 7이다¹.

C4 유닛 스무 종이 모두 move를 가진다. move를 클래스마다 쓰는 것보다 Unit에 한 번 쓰고 물려받는 쪽이 나은 이유를, 움직이는 방식을 고칠 때를 들어 설명하라.

답: 클래스마다 쓰면 스무 군데를 똑같이 고쳐야 하고, 한 군데를 빠뜨리면 그 유닛만 옛 방식으로 움직인다. Unit에 한 번 쓰면 그 한 곳만 고치면 되고, 변화가 모든 자식에 반영된다.

모두 JDK 21에서 직접 실행·컴파일해 확인했다. ↩ ↩² ↩³ ↩⁴ ↩⁵ ↩⁶ ↩⁷
위 코드를 근거로 그렸다. ↩