[JAVA] 다형성( polymorphism )

1. 다형성( polymorphism )이란?

• 객체지향 개념에서 다형성이란 여러 가지 형태를 가질 수 있는 능력을 의미하며, 자바에서는 한 타입의 참조 변수로 여러 타입의 객체를 참조할 수 있도록 함으로써 다형성을 프로그램적으로 구현하였다.
  ( 하나의 변수로 다른 타입의 다양한 객체를 참조할 수 있다. )
• 좀 더 구체적으로 말하자면 조상클래스 타입의 참조 변수로 자손클래스의 인스턴스를 참조할 수 있도록 하였다는 것이다.
  
  

  class Tv {
      boolean power;
      int channel;
      void power() {}
      void channelUp() {}
      void channelDown() {}
  } // 5개 사용 가능​
   
  class CaptionTv extends Tv {
      String text;
      void caption() {}
  } // 7개 사용 가능​

• 지금까지 우리는 Tv t = new Tv(); 또는 CaptionTv c = new CaptionTv(); 형식으로만 사용해 왔다.
• 이처럼 인스턴스의 타입과 참조 변수의 타입이 일치하는 것이 보통이지만, Tv 와 CaptionTv 처럼 클래스가 서로 상속관계에 있을 경우 다음과 같이 조상클래스 타입의 참조 변수로 자손클래스의 인스턴스를 참조하도록 하는 것도 가능하다.
  Tv t = new CaptionTv(); ==> 조상 타입의 참조 변수로 자손 인스턴스를 참조
• 그렇다면
  CaptionTv c = new CaptionTv(); ( 7 -> 7 )
  Tv t = new CaptionTv();   ( 5 -> 7 )
  둘의 차이는 무엇일까?
• 둘 다 같은 타입의 인스턴스지만 참조 변수의 타입에 따라 사용할 수 있는 멤버의 개수가 달라진다.
• 그럼 여기서 반대로
  CaptionTv c = new Tv(); ( 7 -> 5)는 가능할까에 대한 답변은 불가능하다는 점이다.
  실제 인스턴스인 Tv 멤버 개수보다 참조 변수 c가 사용할 수 있는 멤버 개수가 더 많기 때문이다.
• CaptionTv 클래스에서 text와 caption() {}이 정의되어 있으므로 참조변수 c로는 c.text, c.caption()과 같은 방식으로 c가 참조하고 있는 인스턴스에서 text와 caption()을 사용하려고 시도할 수 있다.
  하지만, c가 참조하고 있는 인스턴스는 Tv 타입이고, Tv 타입의 인스턴스에는 text와 caption()이 존재하지 않기 때문에 이를 사용하려 하면 문제가 발생한다.
• 그래서 자손 타입의 참조 변수로 조상 타입의 인스턴스를 참조하는 것은 존재하지 않는 멤버를 사용하고자 할 가능성이 있으므로 허용하지 않는 것이다.
• 참조 변수가 사용할 수 있는 멤버의 개수는 인스턴스의 멤버 개수보다 같거나 작아야 한다.
  * 조상 타입의 참조 변수로 자손 타입의 인스턴스를 참조할 수 있다.
  * 반대로 자손타입의 참조 변수는 조상 타입의 인스턴스를 참조할 수 없다.
  

2. 참조 변수의 형변환

• 기본형 변수와 같이 참조 변수도 형변환이 가능하다.
• 단, 서로 상속관계에 있는 클래스에서만 가능하기 때문에 자손 타입의 참조 변수를 조상 타입의 참조 변수로, 조상 타입의 참조 변수를 자손타입의 참조 변수로의 형변환만 가능하다.
  
  

  자손타입 -> 조상타입 ( Up - casting )	형변환 생략 가능	부모 타입의 객체에 자식 클래스의 필드를 담아주는 것 부모 타입의 객체에 자식 객체를 넣어주는 것 부모 타입의 객체에 자식 생성자를 호출해주는 것
  조상타입 -> 자손타입 ( Down - casting )	형변환 생략 불가능	업캐스팅된 객체를 다시 자식 객체에 담는 기법 업캐스팅 되어 있어야만이 다운 캐스팅이 가능함

• 어떠한 클래스 Car가 있을 때 Car타입의 참조변수 c를 Car타입의 조상인 Object타입의 참조변수로 형변환하는 것은 참조 변수가 다룰 수 있는 멤버의 개수가 실제 인스턴스가 갖고 있는 멤버의 개수보다 적을 것이 분명하므로 문제가 되지 않는다. ==> 형변환을 생략 가능
• 형변환은 참조 변수의 타입을 변환하는 것이지 인스턴스를 변환하는 것이 아니기 때문에 참조 변수의 형변환은 인스턴스에 아무런 영향을 미치지 않는다.
• 단지, 참조변수의 형변환을 통해서 참조하고 있는 인스턴스에서 사용할 수 있는 멤버의 범위( 개수 )를 조절하는 것뿐이다.
  
  

  

  다형성 & 형변환

3. instanceof 연산자

• 참조 변수가 참조하고 있는 인스턴스의 실제 타입을 알아보기 위해 instanceof 연산자를 사용한다.
• 주로 조건문에 사용되며 instanceof의 왼쪽에는 참조 변수를 오른쪽에는 타입( 클래스명 )이 피연산자로 위치한다.
• 그리고 연산의 결과로 boolean값인 true와 false 중 하나를 반환한다.
• instanceof를 이용한 연산 결과로 true를 얻었다는 것은 참조 변수가 검사한 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 뜻한다.
  
  

  

4. 참조 변수와 인스턴스의 연결

• 조상클래스에 선언된 멤버 변수와 같은 이름의 인스턴스 변수를 자손 클래스에서 중복으로 정의했을 때 조상 타입의 참조 변수로 자손 인스턴스로 참조하는 경우와 자손 타입의 참조 변수로 자손 인스턴스를 참조하는 경우는 서로 다른 결과를 얻는다.
• 메소드의 경우 조상클래스의 메소드를 자손의 클래스에서 오버라이딩한 경우에는 참조 변수의 타입에 관계없이 항상 실제 인스턴스 메소드가 호출되지만, 멤버 변수의 타입에 따라 달라진다.
• 멤버 변수가 조상클래스와 자손클래스에 중복으로 정의된 경우, 조상 타입의 참조 변수를 사용했을 때는 조상클래스에 선언된 멤버 변수가 사용되고, 자손 타입의 참조 변수를 사용했을 때는 자손 클래스에 선언된 멤버 변수가 사용된다.
• 하지만 중복 정의되지 않을 경우 조상 타입의 참조 변수를 사용했을 때와 자손 타입의 참조 변수를 사용했을 때의 차이는 없다.