[JAVA] 자바 다형성(Polymorphism) 개념부터 응용 쉬운 설명

다형성(Polymorphism)

다형성이라는 개념은 OOP에서 아주 중요한 개념이므로 모르면 OOP에 대해서 제대로 안다고 할 수 없는 개념입니다.

각 요소들이 여러 가지 자료형으로 표현될 수 있다는 것을 말하게 되는데, 반댓말로는 단형성이 있습니다. 한가지의 요소는 한가지의 형태로만 매칭된다는 것을 의미합니다.

음... 일단 모르겠어요.. 다형성이 정확히 무엇인지.

암튼 뭐.. 앞에 '다'라는 의미는 '많은 다(多)' 자가 아니겠어요?? 뭔가 여러가지 (자료)형을 말하는 것 같은데 클래스를 만들어가면서 알아보도록 하지요.

여기 People이라는 클래스가 있습니다. 아주 간단하게 정의한 클래스죠. 그 안에는 printInfo라는 멤버메소드가 있군요.

class People{
	
	public void printInfo() {
		System.out.println("나는 사람입니다.");
	}
}

People 클래스에서 printInfo를 호출하게 되면 지가 사람이라는 군요.

그 밑에 Man과 Woman 클래스는 People클래스를 상속합니다.

class Man extends People{}
class Woman extends People{}

이후 메인에서는 이 두 클래스를 객체로 만들어 printInfo를 호출합니다. 

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		Man man=new Man();
		Woman woman=new Woman();
		
		man.printInfo();
		System.out.println();
		woman.printInfo();
	}
}

이후 실행을 하게 되면 아래의 결과가 나오게 되겠죠.

나는 사람입니다.

나는 사람입니다.

두 클래스 Man과 Woman은 People이라는 클래스를 상속받았으므로 printInfo 호출시 People의 printInfo를 호출할 수 있다는 것, 뭐 놀랍지 않군요.

이제 이것을 토대로 다형성을 세세하게 알아보도록 합시다.

Woman, Man은 People이다

UML 다이어그램으로 본다면 위의 그림과 같을 겁니다.

Man과 Woman은 People이라는 클래스를 상속하기 때문이에요.

우리는 이 다이어그램을 이런 관점으로 한번 바라볼 수 있을까요?

Man은 People이다. (남자는 사람이다.)

Woman은 People이다. (여자는 사람이다.)

현실 세계에서 이 다이어그램을 말로 풀어보아도 그 의미가 맞습니다.

그 반대는 어떨까요?

People은 Man이다. (사람은 남자이다.)

People은 Woman이다. (사람은 여자이다.)

사람은 남자인가요? 아니면 사람은 여자인가요?

그렇지 않습니다. 사람은 남자인지, 여자인지 알 수가 없습니다.

그렇기 때문에 반대로 표현하면 모호해진다는 것을 알 수 있지요.

여기서 중요한 점은 Man은 People로 표현할 수 있고, Woman도 People로 표현할 수 있다는 것입니다.

이것이 다형성의 개념이 나오게 됩니다. Man과 Woman은 People이기 때문에 People이라는 자료형으로 받을 수 있습니다.

한번 확인해볼까요?

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		People people=new Man();
		
		people.printInfo();
		System.out.println();
		
		people=new Woman();
		people.printInfo();
		
	}
}

실행을 시켜서 확인해보면 위의 결과와 동일한 것을 알 수 있습니다. 

Man과 Woman은 People(부모클래스)로 받을 수 있다는 점을 기억하세요!

다형성과 오버라이딩

여기서 Man과 Woman은 printInfo를 물려받았고 오버라이딩(Overriding)할 수 있다는 것을 알고 있습니다.

그래서 저는 Man과 Woman의 printInfo를 그 클래스에 맞도록 오버라이딩하고 싶습니다. Man과 Woman 클래스를 다음과 같이 수정해보도록 하지요.

class Man extends People{
	@Override
	public void printInfo() {
		super.printInfo();
		System.out.println("그리고 나는 남자입니다.");
	}
	
}
class Woman extends People{
	@Override
	public void printInfo() {
		super.printInfo();
		System.out.println("그리고 나는 여자입니다.");
	}
}

그리고 실행해본다면 

나는 사람입니다.

그리고 나는 남자입니다.

나는 사람입니다.

그리고 나는 여자입니다.

오버라이딩된 printInfo를 호출한다는 것을 알 수 있습니다. 오...

다형성에서 People은 자식클래스에서 재정의된 메소드를 호출할 수 있다는 것입니다.

그렇다면 Woman과 Man에서 단독으로 정의한 메소드는 어떻게 될까요?

Man과 Woman클래스에서 다음과 같이 메소드를 추가해보도록 합시다.

class Man extends People{
	@Override
	public void printInfo() {
		super.printInfo();
		System.out.println("그리고 나는 남자입니다.");
	}
	
	public void enlist() {
                System.out.println("내일 군대를 갑니다.");
		System.out.println("충성!");
	}
	
}
class Woman extends People{
	@Override
	public void printInfo() {
		super.printInfo();
		System.out.println("그리고 나는 여자입니다.");
	}
	
	public void makeUp() {
                System.out.println("예뻐질 거랍니다.");
		System.out.println("톡톡 촵촵!");
	}
}

그리고 people.enlist를 호출하려한다면 호출이 되지 않습니다. 왜냐하면 People 형이기 때문이죠. People 클래스는 enlist라는 메소드를 갖지 않기 때문에 호출할 수 없습니다.

이런 경우에는 데이터 형에 맞게 캐스팅해주어서 사용해야합니다.

바로 아래처럼요.

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		People people=new Man();
		people.printInfo();
		((Man)people).enlist();
		
		System.out.println();
		
		people=new Woman();
		people.printInfo();
		((Woman)people).makeUp();
		
	}
}

왜 그런걸까요?

People은 자신을 상속한 클래스 중에서 어떤 매소드를 만들지, 어떤 멤버 변수를 만들어낼지 미리 알아낼 수 없기 때문이죠.

때문에 그 메소드가 있는 객체로 직접 캐스팅해주어서 매소드를 사용해야합니다.

이해를 돕기 위한 그림이 아래에 있습니다. People이라는 자료형이 사용가능한 메소드는 printInfo밖에 없습니다. 그래서 Man의 printInfo메소드를 사용할 수 있습니다. 

또한 new가 동적 메모리를 할당하는 역할을 하므로 Man이 실제 메모리에 잡히게 됩니다. 따라서 형변환을 Man으로 하는 것이 가능한 것이죠.

이와 같은 다형성은 어디에서 쓰일까요?

대표적으로 메소드에서 매개변수로 People을 상속하는 클래스를 받을때 사용할 수 있습니다. 

        public static void func(People people) {
		people.printInfo();
	}
	public static void main(String[] args) {
		Man man=new Man();
		Woman woman=new Woman();
		func(man);
		
		System.out.println();
		func(woman);
	}

func의 매개변수 people은 People의 객체이기 때문에 그것을 상속하는 모든 클래스를 받아 낼 수 있어요.

그래서 Object 객체로 모든 객체를 받을 수 있는 것도 바로 이러한 다형성의 속성때문입니다. 

또한 필요에 의해서는 instanceof 연산자를 사용해서 캐스팅할 수 있습니다.

        public static void func(People people) {
		people.printInfo();
		if(people instanceof Man) 
			((Man)people).enlist();
		if(people instanceof Woman)
			((Woman)people).makeUp();
		
	}
	public static void main(String[] args) {
		Man man=new Man();
		Woman woman=new Woman();
		func(man);
		
		System.out.println();
		func(woman);
	}

OOP의 가장 중요한 특징 중 하나 다형성에 대해서 알아보았습니다. 도움이 되었스면 좋겠습니다. 화이팅!