자바의 생성자 동작방식 (+Inner클래스)

다른 언어와 다르게 동작해서 추가로 작성-

 

#1. 객체 생성 순서

자식 클래스의 객체를 생성될 때, 부모 클래스 객체가 먼저 생성되고 자식 클래스가 생성된다. 이러한 방식으로 동작하는 이유는 자바는 업캐스팅, 다운캐스팅을 둘 다 지원하기 때문이다.

부모 생성자를 호출하지않으면, 컴파일이 불가능하다.

쉽게말하면 부모 레퍼런스( Animal dog = new Dog() )에 업캐스팅한 객체를 다시 자식객체( Dog newDog = dog )로 다운캐스팅해도 정상동작한다. 즉 자식 객체는 부모 레퍼런스(super)를 가지고 있어 필요하다면 자식 객체 안에서 부모 메서드를 호출할 수 있다.

 

이는 this의 동작원리와 비슷하다. 힙메모리 또한 부모와 자식이 구분지어서 가지고 있게된다.

 

🤔 부모랑 자식이 똑같은 이름의 필드를 사용하면 어떻게되나요?

이렇게 코드를 작성하는건 정신나간 짓이라 해본적은 없겠지만, 의외로 가능하다.

class Parent {

    public String name;

    public Parent(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

class Child extends Parent {

    public String name; // 부모와 똑같은 이름의 필드

    public Child(String pName, String cName) {
        super(pName);
        this.name = cName;
    }
}

이 경우, 같은 인스턴스라도 Parent 타입이냐 Child 타입이냐에 따라 다른 힙 메모리의 name을 가져오게 된다.

public static void main(String[] args) {
    Parent parent = new Child("parent", "child");
    System.out.println(parent.name); // "parent"가 반환됨
    System.out.println(parent.getName()); // "parent"가 반환됨

    Child child = (Child) parent;
    System.out.println(child.name); // "child"가 반환됨
    System.out.println(child.getName()); // getter를 오버라이딩 안했으므로, parent가 반환됨
}

hashcode를 보면 실제로 부모와 자식의 name 메모리가 다름을 알 수 있다.

참고로 이는 Outer - Inner에서도 동일하게 동작한다. 결국 클래스가 2개 만들어지고, 레퍼런스를 가지는거니까

그래서 Outer의 레퍼런스를 가지지않는 static Inner는 Outer.name을 사용할 수 없다. 컴파일에러!

class Shadowing {
    String name = "Outer John";

    class innerShadowing {
        String name = "Inner John";

        public void print() {
            System.out.println("Inner/name: " + name);
//            System.out.println(Shadowing.name); 참고로 이건 Static 필드를 가져오는 문법이다.
            System.out.println("Inner/Shadowing.this.name: " + Shadowing.this.name);
        }
    }

    public void outerPrint() {
        System.out.println("Outer/name: " + name);
    }
}

class Main {

    // Main driver method
    public static void main(String[] args) {
        Shadowing obj = new Shadowing();

        Shadowing.innerShadowing innerObj
            = obj.new innerShadowing();

        obj.outerPrint(); // Outer.name
        innerObj.print();
        System.out.println("Main/inner.name :" + innerObj.name); // Inner.name
    }
}

이런식으로 필드이름이 가려져서, 숨겨진 부모.name 이 있는걸 Shadowing 이라고 한다. (JS의 클로저와 비슷)

 

사실 자바에서는 Method의 정보는 Static영역에 저장해서 모든 객체가 공유해서 사용한다.
그러다가 본인 객체의 필드가 필요해진 경우, 메서드가 가지고 있는 this(힙 메모리 레퍼런스)를 통해서 본인 객체의 필드를 가져와 메서드를 실행시키고, this를 이용해 힙메모리에 다시 저장하는 방식이다.

즉 super도 마찬가지로 힙메모리에 부모메서드 정보가 있는게 아니라, 단지 부모 힙메모리 레퍼런스일 뿐이다.

Dog dog = new Dog()

 

# 2. 디폴트 생성자(Default Constructor)

이렇게 자식객체는 부모객체를 만들 때 부모의 생성자를 호출한다.

다만 원한다면 명시적으로 원하는 부모생성자를 호출할 수 있다. 하지만 반드시 생성자 제일 첫문장에 super()를 호출해야하며, 이를 어긴다면 컴파일시 오류가 발생하게 된다.

public class Dog(){

  Public Dog() {
      super(); // 명시적인 부모 생성자선언. 반드시 생성자 첫줄에 사용
      ...
    }
}

 

이 때 명시적으로 생성자를 작성하지 않아도 자동으로 만들어서 호출되는 생성자를 Default 생성자라고 한다. 물론 생성자를 작성하지 않았을 때 이야기이고, 만약 명시적으로 작성한 생성자가 있다면 직접 파라메타가 없는 생성자를 만들어야한다.

public class Animal {

    public Animal() { } // 생성자가 없다면 자동생성.
    
    public Animal(name){ } //이렇게 개발자가 작성한 생성자가 있다면 자동 생성되지않음.
   
}

생성자가 없어도 이런식으로 사용가능했던건, Default 생성자의 자동생성 때문이다.

 

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# Inner 클래스의 동작방식 (내부 정적 클래스)

Q. static 클래스는 컴파일 에러가 뜨는데, 왜 Inner클래스에는 static을 붙일 수 있을까요?

 

1. 일단 정적 클래스라는건 존재하지 않습니다. 아니 정확히는 '정적이 아닌' 클래스라는 개념이 없습니다. 애초에 클래스의 정보는 JVM의 ClassLoader가 읽어들일때 전부 정적영역(메서드 영역)에 저장하니까요.
   * 다만 JVM은 Lazy하게 클래스를 읽습니다. 코드를 작성했다 해도 실제 사용하기 전까지 ClassLoading을 미룹니다.
2. 사실은 클래스정보, static 필드 뿐만아니라 메서드 정보도 정적영역(메서드 영역)에 저장해서 모든 클래스가 공유합니다. static이 붙지 않은 일반 메서드도 전부요.

 

이렇게 사용하면 메서드를 실행할 때 [힙 메모리에 있는 현재 객체의 멤버변수]를 사용하면 문제가 생기겠죠. 그래서 JVM은 추가적으로 [이 메서드를 사용하고있는 객체의 힙메모리 레퍼런스]를 파라미터로 주게 되는데, 그게 바로 this키워드죠. this키워드는 단순히 편의상 제공되는 기능이 아니라, 이런 비밀이 숨어 있었다고 하네요.

 

1. 다시 본론으로 돌아와서, 클래스에 static을 붙였다고해서 정적 클래스가 되는게 아닙니다. 원래 정적공간에 저장됩니다.
2. 자바는 class 단위로 바이트코드를 만듭니다. 컴파일을 해보면 알겠지만 inner 클래스, outer 클래스가 바이트코드(.class)가 따로 존재합니다.
3. 그래서 inner 클래스만 따로 사용할 수 있지만, 기본적으로 자바에서는 inner 클래스는 outer클래스가 없으면 만들 수 없게 설정되어있습니다.
4. 단 inner 클래스에 static을 붙이게 되면 outer 클래스가 없어도 만들 수 있도록 허용해줍니다.
5. 다만 이렇게 억지로 inner 클래스를 꺼내서 사용하게되면 메모리 누수등의 문제가 있는데, 그건 이 링크에 엄청 자세하게 나와있습니다.

정적, 비정적 내부 클래스 알고 사용하기