[Java] 오버로딩과 오버라이딩
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오버라이딩
메소드 시그니처 (Method Signature)
메소드 오버로딩의 핵심은 메소드 시그니처에 있다. 메소드 시그니처란 메소드의 선언부에 명시되어 있는 매개 변수의 리스트를 말한다. 두 메소드는 다음 조건을 만족하면 같은 시그니처를 가진다고 할 수 있다.
- 메소드 이름
- 매개 변수의 수
- 매개 변수 타입의 순서
중요한 것은 리턴 타입이 메소드 시그니처에 포함되지 않는다는 점이다.
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.
메소드 오버로딩은 같은 이름의 메소드를 중복하여 정의하는 것을 의미한다. 즉, 서로 다른 메소드 시그니처를 갖는 여러 메소드를 같은 이름으로 정의하는 것이라 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 변수들로만 적절히 초기화하기 위해 사용되는 것을 의미한다.
오버로딩이 성립되기 위한 몇 가지 조건 중 '매개 변수의 개수 또는 타입, 순서가 달라야 한다.'고 있는데 이는 생성자 오버로딩에서는 약간 다르게 적용된다. 생성자 오버로딩은 동일한 이름을 가진 메소드들의 매개 변수의 타입 또는 개수가 모두 달라야 성립한다.
오버로딩의 장점과 단점
장점
- 다형성을 구현할 수 있다.
- 소스 코드의 가독성이 좋아진다.
- 메소드의 이름을 절약할 수 있다.
- 기능 예측이 쉬워진다.
단점
비슷한 기능이 아닌 메소드를 동일한 이름으로 사용하여 공동으로 개발할 경우, 다른 개발자에게 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 "Unknown Collection"만 3개 출력된다.
그 이유는 오버로딩된 메소드 가운데 어떤 메소드를 호출할 것인지는 컴파일 시점에 결정되기 때문이다. 이러한 이유로 컴파일 시점에 Collection<?> 타입이었던 객체 모두 Collection 을 파라미터로 가지는 메소드가 실행된 것이다. 오버라이드한 메소드는 동적으로 선택되고, 오버로딩한 메소드는 정적으로 선택된다는 점을 잊으면 안된다.
위의 문제를 해결하려면 아래와 같이 instanceof 로 타입을 체크해야 한다.
public static String classify(Collection<?> c) {
return c instanceof Set ? "SET" : c instanceof List ? "List" : "Unknown Collection";
}
이제 개발자가 의도한대로 출력이 되는 것을 알 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, 2를 넣고 0 이상의 수를 지우도록 코드를 작성했지만 실제로는 다른 결과가 출력된다.
set.remove(i) 의 시그니처는 remove(Object) 이다. 오버로딩한 다른 메소드가 없으니 기대한 대로 동작하여 0 이상의 수를 잘 제거한다. 그러나 list.remove(i) 는 오버로딩한 remove(int index) 와 remove(Object) 중 전자를 선택한다. 따라서 의도한 대로 동작하게 하려면 아래와 같이 list.remove() 의 인자를 Integer 로 형변환해야한다.
list.remove((Integer) i);
오버라이딩
상위 클래스가 가지고 있는 멤버 변수가 하위 클래스로 상속되는 것처럼 상위 클래스가 가지고 있는 메소드도 하위 클래스로 상속되어 하위 클래스에서 사용할 수 있다. 또한, 하위 클래스에서 메소드를 재정의해서 사용할 수 있다. 이때 상속 관계에 있는 클래스 간에 같은 이름의 메소드를 재정의하는 기술을 오버라이딩이라고 한다.
오버라이딩의 조건
- 부모 클래스의 메소드와 동일한 시그니처를 가져야 한다.
- 접근 제어자는 부모 클래스의 메소드보다 좁은 범위로 변경할 수 없다.
- 부모 클래스의 메소드보다 많은 수의 예외를 선언할 수 없다.
오버라이딩의 필요성
하위 클래스가 상속 받은 메소드를 그대로 사용할 수도 있지만, 상황에 맞게 변경하여 사용하고 싶을 수 있다. 이때 오버라이딩을 하지 않으면 부모 클래스의 메소드와 비슷한 일을 하는 데도 불구하고 새로운 메소드를 선언해야 한다. 가령, 부모 클래스인 Car에서 move() 메소드가 있고 하위 클래스인 SuperCar, SnowCar, KiaCar 등이 있다면, 하위 클래스 자동차들이 조금 다르게 달리고 싶더라도 move() 메소드가 아닌 새로운 메소드를 계속 만들어야 하므로 비효율적이다.
디스패치
자바는 객체 지향 프로그래밍 언어로서 객체 간의 메시지 전송을 기반으로 문제를 해결해 나간다. 메시지 전송이라는 표현은 결국 메소드를 호출하는 것인데, 이를 디스패치라고 부른다.
디스패치는 정적 디스패치와 동적 디스패치가 있는데 정적은 구현 클래스를 이용해 컴파일 시점에서부터 어떤 메소드가 호출될 지 정해져 있는 것이고, 동적은 인터페이스를 이용해 참조함으로서 호출되는 메소드가 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(); // 정적 메소드 디스패치
}
}
위의 코드에서 Child 클래스의 method1 메소드는 부모 클래스 Parent 의 mtehod1을 오버라이딩하였다. Main 클래스에서 child.method1() 을 호출했을 때 Child 타입의 객체를 생성했기 때문에 우리는 Child 클래스의 오버라이딩된 함수가 불릴 것을 알고 있다.
자바에서 객체 생성은 런타임 시 호출되기 때문에 컴파일 시점에서 알 수 있는 것은 타입에 대한 정보이다. 따라서 컴파일러 역시 Child 의 메소드를 호출하고 실행해야 할 것을 명확하게 알고 있다. 이를 정적 메소드 디스패치라고 부른다.
동적 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
}
}
이 코드에서 parent.method1() 을 사용하면 컴파일 시점에 어떤 객체의 메소드가 호출될지 알 수 없다. 왜냐하면 컴파일러는 타입만 체크하기 때문이다. 따라서 parent 변수는 Parent 라는 클래스 타입을 갖고 있기 때문에 Child 객체를 할당할지라도 Child 객체의 method1() 에 접근할 수 없다.
하지만 결과는 Child 객체의 method1() 이 호출된다. 그 이유는 컴파일러가 어떤 메소드를 호출해야 되는지 모르지만, 런타임 시점에 어떤 메소드를 호출할지 정해지기 때문이다. 이를 동적 메소드 디스패치라고 부른다.
출처
- http://wiki.hash.kr/index.php/오버로딩
- 이펙티브 자바
- https://wedul.site/296
- http://wiki.hash.kr/index.php/오버라이딩
- https://github.com/highright96/java-livestudy/blob/main/live-study/week6/week6.md
예상 면접 질문 및 답변
오버로딩이 무엇인가?
오버로딩은 같은 이름의 메소드를 중복하여 정의하는 것을 의미한다. 즉, 서로 다른 시그니처를 갖는 여러 메소드를 같은 이름으로 정의하는 것이라고 할 수 있다.
메소드 시그니처란?
메소드 시그니처는 메소드의 이름과 매개변수 리스트의 조합을 말한다. 자바 컴파일러는 메소드 시그니처를 통해 메소드 간의 차이를 식별한다.
오버로딩의 장점
유사한 기능을 하는 동일한 이름의 메소드가 묶여있기 때문에 메소드명을 절약할 수 있고 기능 예측이 쉬워져서 소스코드의 가독성이 향상된다는 장점이 있다. 또한 매개변수 값에 따라 다양한 처리를 할 수 있으므로 다형성을 구현할 수 있다.
오버라이딩이 무엇인가?
상속 관계에 있는 클래스 간에 같은 이름의 메소드를 정의하는 기술을 오버라이딩이라고 한다.
오버라이딩의 조건은?
부모 클래스의 메소드와 동일한 시그니처를 갖어야 하는 조건, 접근 제어자는 부모 클래스보다 좁은 범위로 변경할 수 없다는 조건, 부모 클래스의 메서드보다 많은 수의 예외를 선언할 수 없다는 조건이 있다.
오버라이딩을 왜 사용하는가?
다형성을 구현하기 위해 사용한다.
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