[Java/김영한] 클래스와 데이터

김영한의 실전 자바 - 기본편 강의 | 김영한 - 인프런

 

 

 

클래스가 필요한 이유

자바 세상은 클래스와 객체로 이루어져있다. 그만큼 클래스와 객체라는 개념은 중요하다. 우선 클래스가 왜 필요한지 이해해보자

 

 

문제: 학생 정보 출력 프로그램

두 명의 학생 정보를 출력하는 프로그래밍을 작성해야 한다. 각 학생은 이름, 나이, 성적을 가지고 있다.

`"이름: [이름] 나이: [나이] 성적: [성적]"` 형식으로 출력해야 한다.

 

변수 사용

public class ClassStart1 {

  public static void main(String[] args) {
    String student1Name = "학생1";
    int student1Age = 15;
    int student1Grade = 90;

    String student2Name = "학생2";
    int student2Age = 16;
    int student2Grade = 80;

    System.out.println("이름: " + student1Name + " 나이: " + student1Age + " 성적: " + student1Grade);

    System.out.println("이름: " + student2Name + " 나이: " + student2Age + " 성적: " + student2Grade);
  }

}

 

문제점: 학생이 늘어날 때마다 변수를 추가로 선언해야 하고, 출력하는 코드도 추가해야 한다. → 배열 사용

 

 

배열 사용

public class ClassStart2 {

  public static void main(String[] args) {
    String[] studentNames = {"학생1", "학생2"};
    int[] studentAges = {15, 16};
    int[] studentGrades = {90, 80};

    for (int i = 0; i < studentNames.length; i++){
      System.out.println("이름: " + studentNames[i] + " 나이: " + studentAges[i] + " 성적: " + studentGrades[i]);
    }
  }
}

 

 

배열 사용의 한계

배열을 사용해서 코드 변경을 최소화하는데 성공했지만, 학 학생의 데이터가 3개의 배열에 나누어져있다. 따라서 데이터를 변경할 때 매우 조심해서 작업해야 한다. 예를 들어서 학생2의 데이터를 제거하려면 각각의 배열마다 학생2의 요소를 정확하게 찾아서 제거해주어야 한다. 

 

한 학생의 데이터를 관리하기 위해 3개 배열의 인덱스 순서를 항상 정확하게 맞추어야 한다. 이렇게 하면 특정 학생의 데이터를 변경할 때 실수할 가능성이 매우 높다. 사람이 관리하기에는 좋은 코드가 아니다.

 

사람이 관리하기 좋은 방식은 학생이라는 개념을 하나로 묶는 것이다. 그리고 각각의 학생 별로 본인의 이름, 나이, 성적을 관리하는 것이다.

---

클래스 도입

Student 클래스

public class Student {
  String name;
  int age;
  int grade;
}

 

`class` 키워드를 사용해서 학생 클래스(`Student`)를 정의한다. 학생 클래스는 내부에 이름(`name`), 나이(`age`), 성적(`grade`) 변수를 가진다.

 

이렇게 클래스에 정의한 변수들을 멤버 변수, 또는 필드라 한다.

• 멤버 변수(Member Variable): 이 변수들은 특정 클래스에 소속된 멤버이기 때문에 이렇게 부른다.
• 필드(Field): 데이터 항목을 가리키는 전통적인 용어이다. 데이터베이스, 엑셀 등에서 데이터 각각의 항목을 피드라 한다.
• 자바에서 멤버 변수, 필드는 같은 뜻이다. 클래스에 소속된 변수를 뜻한다.

 

클래스는 관례상 대문자로 시작하고 낙타 표기법을 사용한다.

예): `Student`, `User`, `MemberService`

 

---

클래스와 사용자 정의 타입 

• 타입은 데이터의 종류나 형태를 나타낸다.
• `int`라고 하면 정수 타입, `String`이라고 하면 문자 타입이다.
  • 클래스를 사용하면 `int`, `String`과 같은 타입을 직접 만들 수 있다. → 학생(`Student`)라는 타입을 만들면 되지 않을까?
• 사용자가 직접 정의하는 사용자 정의 타입을 만들려면 설계도가 필요하다. 이 설계도가 바로 클래스이다. 
• 설계도인 클래스를 사용해서 실제 메모리에 만들어진 실체를 객체 또는 인스턴스라 한다.
• 클래스를 통해서 사용자가 원하는 종류의 데이터 타입을 마음껏 정의할 수 있다.

 

용어: 클래스, 객체, 인스턴스

클래스는 설계도이고, 이 설계도를 기반으로 실제 메모리에 만들어진 실체를 객체 또는 인스턴스라 한다. 둘 다 같은 의미로 사용한다.

여기서는 학생(`Student`) 클래스를 기반으로 학생1(`student1`), 학생2(`student2`) 객체 또는 인스턴스를 만들었다. 

 

 

1.  변수 선언

Student student1; // Student 변수 선언

 

 

• `Student` 타입을 받을 수 있는 변수를 선언한다.
• `int`는 정수를, `String`은 문자를 담을 수 있듯이 `Student`는 `Student` 타입의 객체(인스턴스)를 받을 수 있다.

 

2.  객체 생성

student1 = new Student() // Student 인스턴스 생성

• `Student` 클래스 정보를 기반으로 새로운 객체를 생성하라는 뜻이다. 이렇게 하면 메모리에 실제 `Student` 객체(인스턴스)를 생성한다. 
  • 객체를 생성할 때는 `new 클래스명()`을 사용하면 된다.
• `Student` 클래스는 `String name`, `int age`, `int grade` 멤버 변수를 가지고 있다. 이 변수를 사용하는 데 필요한 메모리 공간도 함께 확보한다.

 

3.  참조값 보관

• 객체를 생성하면 자바는 메모리 어딘간에 있는 이 객체에 접근할 수 있는 참조값(주소)(`x001`)을 반환한다.
• `new` 키워드를 통해 객체가 생성되고 나면 참조값을 반환한다. 앞서 선언한 변수인 `Student student1`에 생성된 객체의 참조값(`x001`)을 보관한다.
• `Student student1` 변수는 이제 메모리에 존재하는 실제 `Student` 객체(인스턴스)의 참조값을 가지고 있다.
  • `student1` 변수는 방금 만든 객체에 접근할 수 있는 참조값을 가지고 있다.→ 이 변수를 통해서 객체를 접근(참조)할 수 있다. 
  • 쉽게 이야기해서 `student1` 변수를 통해 메모리에 있는 실제 객체를 접근하고 사용할 수 있다.

 

Student student1 = new Student(); //1. Student 객체 생성
Student student1 = x001; //2. new Student()의 결과로 x001 참조값 반환
student1 = x001; //3. 최종 결과

 

참조값을 변수에 보관해야 하는 이유

객체를 생성하는 `new Student()` 코드 자체에는 아무런 이름이 없다. 이 코드는 단순히 `Student` 클래스를 기반으로 메모리에 실제 객체를 만드는 것이다. → 생성한 객체에 접근할 수 있는 방법이 필요하다. 이런 이유로 객체를 생성할 때 반환되는 참조값을 어딘가에 보관해두어야 한다. 

 

앞서 `Student student1` 변수에 참조값(`x001`)을 저장해두었으므로 저장한 참조값(`x001`)을 통해서 실제 메모리에 존재하는 객체에 접근할 수 있다.

 

 

참조값을 확인하고 싶다면 객체를 담고 있는 변수를 출력해보면 된다.

System.out.println(student1); // class1.Student@7a81197d
System.out.println(student2); // class1.Student@2f2c9b19

@앞은 패키지 + 클래스 정보를 뜻하낟. @뒤에 16진수는 참조값을 뜻한다.

---

객체 사용

클래스를 통해 생성한 객체를 사용하려면 먼저 메모리에 존재하는 객체에 접근해야 한다. 객체에 접근하려면 `.`(점, dot)를 사용하면 된다.

// 객체 값 대입 
student1.name = "학생1"; 
student1.age = 15; 
student1.grade = 90;

// 객체 값 사용
System.out.println("이름:" + student1.name + " 나이:" + student1.age + " 성적:" + student1.grade);

---

클래스, 객체, 인스턴스 정리

클래스 - Class

클래스는 객체를 생성하기 위한 '틀' 또는 '설계도'이다. 클래스는 객체가 가져야 할 속성(변수)과 기능(메서드)를 정의한다. 예를 들어 학생이라는 클래스는 속성으로 `name`, `age`, `grade`를 가진다. 

 

실제 존재하는 것이 아니라 개념으로만 있는 것이다.

 

객체 - Object

객체는 클래스에서 정의한 속성과 기능을 가진 실체이다. 객체는 서로 독립적인 상태를 가진다. 

예를 들어 위 코드에서 `student1`은 학생1의 속성을 가지는 객체이고, `student2`는 학생2의 속성을 가지는 객체이다. `student1`과 `student2`는 같은 클래스에서 만들어졌지만, 서로 다른 객체이다.

 

인스턴스 - Instance

인스턴스는 특정 클래스로부터 생성된 객체를 의미한다. 그래서 객체와 인스턴스라는 용어는 자주 혼용된다. 인스턴스는 주로 객체가 어떤 클래스에 속해 있는지 강조할 때 사용한다. 예를 들어서 `student1` 객체는 `Student` 클래스의 인스턴스다. 라고 표현한다.

 

하지만 둘 다 클래스에서 나온 실체라는 핵심 의미는 같기 때문에 보통 둘을 구분하지 않고 사용한다.

 

---

배열 도입

클래스와 객체 덕분에 학생 데이터를 구조적으로 이해하기 쉽게 변경할 수 있었다. 하지만 새로운 학생이 추가될 때마다 출력하는 부분도 추가해야 하기 때문에 아쉬운 부분이 있다. 

 

배열을 사용하면 특정 타입을 연속한 데이터 구조로 묶어서 편리하게 관리할 수 있다. → `Student` 클래스를 사용한 변수들도 `Student`  타입이기 때문에 학생도 배열을 사용해서 하나의 데이터 구조로 묶어서 관리할 수 있다.

 

 

Student[] students = new Student[2];


students[0] = student1;
students[1] = student2;

Student[] students = new Student[]{student1, student2};
// Student[] students = {student1, student2}; 생성과 선언 동시에

• `Student` 변수를 2개 보관할 수 있는 사이즈 2의 배열을 만든다.
• `Student` 타입의 변수는 `Student` 인스턴스의 참조값을 보관한다. `Student` 배열의 각각의 항목도 `Student` 타입의 변수이다. → `Student` 타입의 참조값을 보관한다.
• 배열에는 아직 참조값을 대입하지 않았기 때문에 참조값이 없다는 의미의 `null` 값으로 초기화된다. 

 

배열에 참조값을 대입한 이후 최종 그림

자바에서 대입은 항상 변수에 들어있는 값을 복사해서 전달한다.

students[0] = student1;
students[1] = student2;

자바에서 변수의 대입(`=`)은 모두 변수에 들어있는 값을 복사해서 전달하는 것이다. 이 경우 오른쪽 변수인 `student1`, `student2`에는 참조값이 들어가 있다. 그래서 이 값을 복사해서 왼쪽에 있는 배열에 전달한다. `student1`, `student2`에 들어있던 참조값은 당연히 그대로 유지된다.

 

변수에는 인스턴스 자체가 들어있는 것이 아니라 인스턴스의 위치를 가리키는 참조값이 들어있다. 따라서 대입(`=`)시에 인스턴스가 복사되는 것이 아니라 참조값만 복사된다.