Java 기본편 강의_클래스와 데이터

클래스가 필요한 이유

Java 세상은 클래스와 객체로 이루어져 있다. 그만큼 클래스와 객체라는 개념은 중요하다.
그런데 클래스와 객체는 너무 많은 내용을 포함하고 있어서 한 번에 이해하기 쉽지 않다.

사람이 관리하기 좋은 방식은 개념을 하나로 묶는 것이다. 그리고 각각의 객체 별로 값을 관리하는 것이다.

 

클래스 도입

student 클래스

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

class 키워드를 사용해서 학생 클래스(Strudent)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 필드라 한다.
• 자바에서 멤버 변수, 필드는 같은 뜻이다. 클래스에 소속된 변수를 뜻한다.

클래스는 관례상 대문자로 시작하고 낙타 표기법을 사용한다.
ex ) Student, User, MemberService

 

ClassStart3

package class1;

public class ClassStart3 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student();
        student1.name = "학생1";
        student1.age = 15;
        student1.grade = 90;

        Student student2 = new Student();
        student2.name = "학생2";
        student2.age = 16;
        student2.grade = 80;

        System.out.println("이름: " + student1.name + " 나이: " + student1.age + " 성적: " + student1.grade);
        System.out.println("이름: " + student2.name + " 나이: " + student2.age + " 성적: " + student2.grade);
    }
}

클래스와 사용자 정의 타입

• 타입은 데이터의 종류나 형태를 나타낸다.
• int라고 하면 정수 타입, String이라고 하면 문자열 타입이다.
• 학생(Student)이라는 타입을 만들면 되지 않을까?
  • 클래스를 사용하면 int, String과 같은 타입을 직접 만들 수 있다.
• 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 인스턴스라고 한다.
둘 다 같은 의미로 사용된다.

 

코드 분석

1. 변수 선언

• Student student1
  • Student 타입을 받을 수 있는 변수를 선언한다.
  • int는 정수를, String은 문자를 담을 수 있듯이 Student는 Student 타입의 객체(인스턴스)를 받을 수 있다.

2. 객체 생성

• 객체를 사용하려면 먼저 설계도인 클래스를 기반으로 객체(인스턴스)를 생성해야 한다.
• new Student( ) : new는 새로 생성한다는 뜻이다. new Student( )는 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. 마지막에 ( )도 추가해야 한다.
• Student 클래스는 String name, int age, int grade 멤버 변수를 가지고 있다. 이 변수를 사용하는데 필요한 메모리 공간도 함께 확보한다.

3. 참조값 보관

• 객체를 생성하면 Java는 메모리 어딘가에 이 객체에 접근할 수 있는 참조값(주소)(x001)을 반환한다.
  • 여기서 x001이라고 표현한 것이 참조값이다. (실제로 x001처럼 표현되는 것은 아니고 이해를 돕기 위한 예시)
• new 키워드를 통해 객체가 생성되고 나면 참조값을 반환한다. 앞서 선언한 변수인 Student student1에 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. 따라서 이 변수를 통해서 객체를 접근(참조)할 수 있다. 쉽게 이야기해서 student1 변수를 통해 메모리에 있는 실제 객체를 접근하고 사용할 수 있다.

 

✔️ 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. 따라서 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 통해 실제 메모리에 존재하는 객체에 접근할 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

 

객체 사용

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

// 객체 값 대입
Student student1 = new Student();
student1.name = "학생1";
student1.age = 15;
student1.grade = 90;

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

객체에 값 대입

객체가 가지고 있는 멤버 변수(name, age, grade)에 값을 대입하려면 먼저 객체에 접근해야 한다.
객체에 접근하려면 .(점, dot) 키워드를 사용하면 된다. 이 키워드는 변수(student1)에 들어있는 참조값(x001)을 읽어서 메모리에 존재하는 객체에 접근한다.

순서를 간단하게 풀어보면 다음과 같다.

student1.name = "학생1";  // 1. student1 객체의 name 멤버 변수에 값 대입
x001.name = "학생1";  // 2. 변수에 있는 참조값을 통해 실제 객체에 접근, 해당 객체의 name 멤버 변수에 값 대입

student1.(dot)이라고 하면 student1 변수가 가지고 있는 참조값을 통해 실제 객체에 접근한다.
student1은 x001이라는 참조값을 가지고 있으므로 x001 위치에 있는 Student 객체에 접근한다.

객체 값 읽기

객체의 값을 읽는 것도 앞서 설명한 내용과 같다. .(점, dot) 키워드를 통해 참조값을 사용해서 접근한 다음에 원하는 작업을 하면 된다.

// 1. 객체 값 읽기
System.out.println("이름: " + student1.name);
// 2. 변수에 있는 참조값을 통해 실제 객체에 접근하고, name 멤버 변수에 접근한다.
System.out.println("이름: " + x001.name);
// 3. 객체의 멤버 변수의 값을 읽어옴
System.out.println("이름: " + "학생1");

 

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, grade를 가진다.

• 틀 : 붕어빵 틀을 생각해보자. 붕어빵 틀은 붕어빵이 아니다! 이렇게 생긴 붕어빵이 나왔으면 좋겠다고 만드는 틀일 뿐이다. 실제 먹을 수 있는 것이 아니다. 실제 먹을 수 있는 팥 붕어빵을 객체 또는 인스턴스라고 한다.
• 설계도 : 자동차 설계도를 생각해보자. 자동차 설계도는 자동차가 아니다! 설계도는 실제 존재하는 것이 아니라 개념으로만 있는 것이다. 설계도를 통해 생산한 실제 존재하는 흰색 테슬라 모델 Y 자동차를 객체 또는 인스턴스라고 한다.

객체 - Object

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

예를 들어 위 코드에서 student1은 학생1의 속성을 가지는 객체이고, student2는 학생2의 속성을 가지는 객체이다.
student1과 student2는 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 인스턴스이다. 라고 표현한다.

객체 vs 인스턴스

둘 다 클래스에서 나온 실체라는 의미에서 비슷하게 사용되지만, 용어상 인스턴스는 객체보다 좀 더 관계에 초점을 맞춘 단어이다. 보통 student1은 Student의 객체이다. 라고 말하는 대신 student1은 Student의 인스턴스이다. 라고 특정 클래스와의 관계를 명확히 할 때 인스턴스라는 용어를 주로 사용한다.

모든 인스턴스는 객체이지만, 우리가 인스턴스라고 부르는 순간은 특정 클래스로부터 그 객체가 생성되었음을 강조하고 싶을 때이다. 예를 들어 student1은 객체이지만, 이 객체가 Student 클래스로부터 생성된다는 점을 명확히 하기 위해 student1을 Student의 인스턴스라고 부른다.

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

 

배열 도입 - 시작

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.

ClassStart4

package class1;

public class ClassStart4 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student();
        student1.name = "학생1";
        student1.age = 15;
        student1.grade = 90;

        Student student2 = new Student();
        student2.name = "학생2";
        student2.age = 16;
        student2.grade = 80;

        Student[] students = new Student[2];

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

        System.out.println("이름: " + students[0].name + " 나이: " + students[0].age + " 성적: " + students[0].grade);
        System.out.println("이름: " + students[1].name + " 나이: " + students[1].age + " 성적: " + students[1].grade);
    }
}

자바에서 대입은 항상 변수에 들어있는 값을 복사한다.
student1, student2에는 참조값이 보관되어 있다. 따라서 이 참조값이 배열에 저장된다. 또는 student1, student2에 보관된 참조값을 읽어서 배열에 대입한다고 표현한다.

 

✔️ 주의

변수에는 인스턴스 자체가 들어있는 것이 아니다! 인스턴스의 위치를 가리키는 참조값이 들어있을 뿐이다!
따라서 대입(=)시에 인스턴스가 복사되는 것이 아니라 참조값만 복사된다.

 

배열에 들어있는 객체 사용

배열에 들어 있는 객체를 사용하려면 먼저 배열에 접근하고, 그다음에 객체에 접근하면 된다.

 

배열 도입 - 리팩토링

배열을 사용한 덕분에 출력에서 다음과 같이 for문을 도입할 수 있게 되었다.

ClassStart5

package class1;

public class ClassStart5 {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student();
        student1.name = "학생1";
        student1.age = 15;
        student1.grade = 90;

        Student student2 = new Student();
        student2.name = "학생2";
        student2.age = 16;
        student2.grade = 80;

        Student[] students = {student1, student2};


        for (Student s : students) {
            System.out.println("이름: " + s.name + " 나이: " + s.age + " 성적: " + s.grade);
        }
    }
}