[Java] 오버로딩과 오버라이딩
Java 스터디를 진행하며 작성한 글입니다.
오버로딩
메소드 시그니처 (method signature)
메소드 오버로딩의 핵심은 메소드 시그니처에 있다. 메소드 시그니처란 메소드의 선언부에 명시되어 있는 매개변수의 리스트를 가르킨다.
두 메소드는 다음 조건을 만족하면 같은 시그니처를 가진다고 할 수 있다.
- 메소드 이름
- 매개변수 수
- 매개변수 타입의 순서
- 리턴타입은 메소드 시그니처에 포함되지 않는다.
public class Test {
public int method(int x, int y) {
return x + y;
}
//가능
public int method(int x) {
return x;
}
//가능
public String method(String s) {
return s;
}
//불가능(매개변수 수, 타입의 순서가 동일)
public void method(int a, int b) {
}
//불가능(매개변수 수, 타입의 순서가 동일)
public int method(int x, int y) {
return 1;
}
}
메소드 오버로딩
자바에서는 한 클래스 내에 같은 이름의 메소드를 둘 이상 가질 수 없다. 하지만 매개변수의 개수나 타입의 순서를 다르게 하면, 하나의 이름으로 메소드를 여러 개 작성할 수 있다.
매소드 오버로딩은 같은 이름의 메소드를 중복하여 정의하는 것을 의미한다. 즉, 서로 다른 시그니처를 갖는 여러 메소드를 같은 이름으로 정의하는 것이라고 할 수 있다.
메소드 오버로딩의 대표적인 예로는 println() 메소드를 들 수 있다. PrintStream 클래스에는 어떤 종류의 매개 변수를 지정해도 출력할 수 있도록 아래와 같이 10개의 오버로딩된 println() 메소드를 정의하고 있다.
/**
* Terminates the current line by writing the line separator string. The
* line separator string is defined by the system property
* {@code line.separator}, and is not necessarily a single newline
* character ({@code '\n'}).
*/
public void println() {
newLine();
}
/**
* Prints a boolean and then terminate the line. This method behaves as
* though it invokes {@link #print(boolean)} and then
* {@link #println()}.
*
* @param x The {@code boolean} to be printed
*/
public void println(boolean x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}
/**
* Prints a character and then terminate the line. This method behaves as
* though it invokes {@link #print(char)} and then
* {@link #println()}.
*
* @param x The {@code char} to be printed.
*/
public void println(char x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}
생성자 오버로딩
생성자 오버로딩이란 한 클래스 내에 같은 이름의 메소드를 중복하여 정의하고, 클래스로부터 객체를 생성할 때 필요한 변수들만 적절히 초기화하기 위해 사용되는 것을 의미한다.
오버로딩이 성립되기 위한 몇가지 조건들 중 '매개변수의 개수 또는 타입, 순서이 달라야 한다'라고 있는데 이는 생성자 오버로딩에서 약간 다르게 적용된다. 생성자 오버로딩은 동일한 이름을 가진 메소드들의 매개변수의 타입 또는 개수가 모두 달라야지 오버로딩이 성립된다. 또한 한번에 여러개의 변수값들을 초기화 시킬 수 있다.
오버로딩의장점
- 메소드의 이름을 몇가지만 기억하면 된다.
- 오버로딩의 특징은 동일한 메소드 이름이기에 오버로딩이 적용되지않은 소스코드에 비해 개발자가 기억해야될 메소드의 이름은 현저히 감소하게 된다. 그러므로 메소드 이름을 기억하기도 쉽고, 이름도 짧게 정할 수 있기에 소스코드의 오류 발생률을 줄일 수 있다.
- 기능 예측이 쉬워진다.
- 오버로딩을 사용하는 경우 중 하나는 같은 기능을 하지만 입출력값의 타입을 변형하기 위함이다. 메소드의 이름을 동일하게 지정해두기 때문에 개발자가 필요한 기능을 찾을 경우 메소드 이름으로 유사한 기능들을 쉽고 빠르게 예측할 수 있다.
- 메소드의 이름을 절약할 수 있다.
- 만약 오버로딩이 되지않는다면, 근복적으론 동일한 기능을 수행하지만 서로 다른 이름을 가져야만 하기 때문에 메소드를 작성할 때 각각의 이름을 달리 설정해줘야하는 번거로움이 생긴다. 하지만 오버로딩을 이용해 유사한 기능들은 동일한 이름을 갖는 메소드를 정의할 수 있기 때문에 다른 기능을 가진 많은 메소드들을 정의하더라도 이름을 짓는데 무리가 없다.
- 매개변수 값을 다양하게 받아서 다양한 처리를 할 수 있다.
- 같은 기능이지만 입력값을 달리하고 싶을 때 매개변수의 타입에 맞춰서 다른이름을 갖는 메소드를 생성해야하지만, 오버로딩을 사용하면 같은 이름의 메소드의 타입만 바뀐 메소드를 이용하여 쉽게 처리할 수 있다.
- 소스코드의 가독성이 좋아진다.
- 유사한 기능을 의미하는 동일한 이름의 메소드들이 묶어져있기 때문에 개발자나 다른 사람이 소스코드 파악이 빠르고 이해가 쉽다.
오버로딩의 단점
- 비슷한 기능이 아닌 메소드들을 동일한 이름으로 사용하여 공동으로 개발할 경우, 다른 개발자들에게 오히려 혼동을 줄 수 있다.
오버로딩을 잘못 사용한 예시
예시 1
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Collection<?>[] collections = {
new HashSet<String>(),
new ArrayList<BigInteger>(),
new HashMap<String, String>().values()
};
for (Collection<?> c : collections) {
System.out.println(classify(c));
}
}
public static String classify(Set<?> s) {
return "Set";
}
public static String classify(List<?> s) {
return "List";
}
public static String classify(Collection<?> s) {
return "Unknown Collection";
}
}
위 코드의 결과는 의도와 다르게 "Unkonwn Collection" 만 3개가 출력된다.
그 이유는 오버로딩된 메소드 가운데 어떤 메소드를 호출할 것인지는 컴파일 시점에 결정이 되기 때문이다. 이러한 이유로 컴파일 시점에 Collection<?> 타입이였던 객체 모두 Collection을 파라미터로 가지는 메서드가 실행된 것이다.
오버라이드한 메서드는 동적으로 선택되고, 오버로딩한 메서드는 정적으로 선택된다는 점을 잊지 말자!
위의 문제를 해결하려면 오버로딩이 아닌 instanceof를 사용해야 한다.
public static String classify(Collection<?> c) {
return c instanceof Set ? "SET" : c instanceof List ? "List" : "Unknown Collection";
}개발자가 의도한대로 출력되는 것을 확인할 수 있다.
예시 2
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Set<Integer> set = new TreeSet<>();
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = -3; i < 3; i++) {
set.add(i);
list.add(i);
}
for (int i = 0; i < 3; i++) {
set.remove(i);
list.remove(i);
}
System.out.println(set + " " + list);
}
}
위 코드는 set과 list에 -3,-2,-1, 0, 1, 2 를 넣고 0 이상의 수를 지우도록 코드를 작성했지만 실제로는 다른 결과가 출력된다.
set.remove(i) 의 시그니처는 remove(Object) 이다. 오버로딩한 다른 메서드가 없으니 기대한 대로 동작하여 집합에서 0 이상의 수들을 제거한다. 그러나 list.remove(i) 는 오버로딩한 remove(int index) 와 remove(Object) 중 전자를 선택한다. 이것은 개발자가 원하는 방식이 아니다.
만약 의도대로 동작하게 하려면 아래와 같이 list.remove 의 인수를 Integer로 형변환하여 올바른 오버로드 메소드를 선택하게 하면 된다.
list.remove((Integer) i);
위의 예시가 혼란스러웠던 이유는 List<E> 인터페이스가 remove(Object) 와 remove(int) 를 오버로딩했기 때문이다. 이와 같이 오버로딩은 다양한 오류를 야기할 수 있고, 더 자세히 알고 싶으면 이펙티브 자바 아이템 52 를 살펴보자.
오버라이딩
오버라이딩
상위 클래스가 가지고 있는 멤버변수가 하위 클래스로 상속되는 것처럼 상위 클래스가 가지고 있는 메소드도 하위 클래스로 상속되어 하위 클래스에서 사용할 수 있다. 하지만, 하위 클래스에서 메소드를 재정의해서 사용할 수 있다.
상속 관계에 있는 클래스 간에 같은 이름의 메소드를 정의하는 기술을 오버라이딩 이라고 한다.
오버라이딩 조건
- 부모 클래스의 메소드와 동일한 시그니처(리턴 타입, 메소드명, 매개 변수 리스트)를 가져야 한다.
- 접근 제어자는 부모 클래스의 메서드보다 좁은 범위로 변경할 수 없다.
- 만일 부모 클래스에 정의된 메서드의 접근 제어자가 protected라면, 이를 오버라이딩하는 자식 클래스의 메서드는 접근 제어자가 protected나 public이어야 한다. 대부분의 경우 같은 범위의 접근 제어자를 사용한다.
- 부모 클래스의 메서드보다 많은 수의 예외를 선언할 수 없다.
오버라이딩 필요성
부모 클래스로부터 상속받은 메소드를 자식 클래스에서 재정의하는 것을 오버라이딩이라고 한다. 상속받은 메소드를 그대로 사용할 수도 있지만, 자식 클래스에서 상황에 맞게 변경해야하는 경우 오버라이딩할 필요가 생긴다.
오버라이딩을 하지 않으면 이름을 다르게 해야하는데 그럼 부모 클래스의 메소드를 사용할 수 있기 때문에 문제가 발생할 수 있다. 알맞지 않은 기능은 사용하지 못하게 해야 하기 때문에 오버라이딩을 사용해야 한다.
다이나믹 메소드 디스패치
자바는 객체지향 프로그래밍언어로서 객체들간의 메시지 전송을 기반으로 문제를 해결해나간다. 메세지 전송이라는 표현은 결국 메서드를 호출하는 것인데, 이것을 디스패치(dispatch)라고 부른다.
디스패치(dispatch)는 정적 디스패치(static dispatch)와 동적 디스패치(dynamic dispatch)가 있는데 정적(static)은 구현 클래스를 이용해 컴파일 시점에서부터 어떤 메서드가 호출될 지 정해져 있는 것이고, 동적(dynamic)은 인터페이스를 이용해 참조함으로서 호출되는 메서드가 동적으로 정해지는 것을 의미한다.
정적 메소드 디스패치 (Static Method Dispatch)
public class Parent {
public void method1(){
System.out.println("Parent method1입니다");
}
}
public class Child extends Parent{
@Override
public void method1() {
System.out.println("Child method1입니다");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args){
Child child = new Child();
child.method1(); //동적 메소드 디스패치
}
}
위의 코드에서 Child 클래스의 method1 메소드는 부모 클래스 Parent 의 method1을 오버라이딩을 하였다. Main 클래스에서 child.method1()을 호출했을 때 Child 타입의 객체를 생성했기 때문에 우리는 Child 클래스의 오버라이딩 된 함수가 불릴 것을 알고 있다. 자바에서 객체 생성은 Runtime 시에 호출된다. 즉, 컴파일 시점에 알 수 있는 것은 타입에 대한 정보이다. 따라서 컴파일러 역시 이 메소드를 호출하고 실행시켜야되는 것을 명확하게 알고 있다. 우리는 이를 정적 메소드 디스패치라 부른다.
다이나믹 메소드 디스패치 (Dynamic Method Dispatch)
public class Parent {
public void method1(){
System.out.println("Parent method1입니다");
}
}
public class Child extends Parent{
@Override
public void method1() {
System.out.println("Child method1입니다");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args){
Parent parent = new Child();
parent.method1(); //동적 메소드 디스패치
}
}
자바에서는 위와 같은 Parent parent = new Child() 과 같은 객체의 생성과 바인딩을 허락한다.
이 코드에서 parent.method1() 을 사용하면 어떤 메소드가 호출될까?
위에서 말했던 것처럼 컴파일러는 타입만 체크한다. 따라서 parent 객체는 Parent 이라는 클래스 타입이기 때문에 Child 클래스를 할당할지라도 Child 클래스의 method1에 접근할 수가 없다. Parent 객체이기 때문이다.
하지만 결과는 Child 클래스의 method1() 이 호출된다. 그 이유는 컴파일러가 어떤 메소드를 호출해야되는지 모르지만 런타임에 정해져서 메서드를 호출하기 때문이다. 이를 동적 메소드 디스패치라고 부른다.
참고
- http://wiki.hash.kr/index.php/오버로딩
- https://wedul.site/296
- http://wiki.hash.kr/index.php/오버라이딩
- https://github.com/highright96/java-livestudy/blob/main/live-study/week6/week6.md
- 이펙티브 자바
예상 면접 질문 및 답변
링크 참고
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