[Java] 객체 생성과 캡슐화(Encapsulation)

앞서 말했듯이 객체는 클래스에서 생성된다. 기본적으로 클래스는 아래 형식으로 이루어져있다.

class 클래스이름
{
field1,field2,field3...
constructor1
constructor2
...
method1
method2
...
}

field는 객체가 저장하는 데이터
constructor는 객체를 생성하는 생성자 함수이다.

위의 형식에 따라서 간단하게 중고 자동차 판매 관리 프로그램에 사용될 자동차(vehicle) 객체의 클래스를 만들어보자
간단하게 설계할때, vehicle 객체는 자동차의 브랜드, 모델, 엔진, 사고횟수, 가격등을 저장하게 된다.
생성될때 위 값을 가지고 생성되고, 그 값에 접근하기 위한 accessor 메소드들이 존재한다.
그리고 추후 사고기록을 추가할 경우를 위해 사고기록을 +1하는 메소드를 생성했다.
그외에 다른 정보를 수정할 필요는 없기에, 다른 필드에대한 mutator 메소드들은 존재하지 않는다.
그리고 객체정보를 간략하게 String으로 표현해주는 toString 메소드가 있다.
이 기준에 맞춰 객체를 설계하게되면 아래와 같은 클래스를 적게된다.

public class Vehicle {
 //field
 private String brand, model, engineModel;
 private int price, accidentHistory;

 //constructor
 public Vehicle(String brand, String model, String engineModel, int price) {
  this.brand = brand;
  this.model = model;
  this.engineModel = engineModel;
  this.price = price;
  this.accidentHistory = 0;
 }

 public Vehicle(String brand, String model, String engineModel, int price, int accidentHistory) {
  this.brand = brand;
  this.model = model;
  this.engineModel = engineModel;
  this.price = price;
  this.accidentHistory = accidentHistory;
 }
 
 public String toString(){
  return String.format("브랜드: %s, 모델: %s, 엔진명: %s, 가격: %d," + 
                                      " 사고기록: %d", brand, model, engineModel, price, accidentHistory);
 }
 
 public void addAccidentHistory(int x){
  this.accidentHistory+=Math.abs(x);
 }

 public String getBrand() {
  return brand;
 }

 public String getModel() {
  return model;
 }

 public String getEngineModel() {
  return engineModel;
 }

 public int getPrice() {
  return price;
 }

 public int getAccidentHistory() {
  return accidentHistory;
 }
}

모든 메소드들은 public 키워드를 가진다. public 키워드는 접근 제한자의 한가지로 어떤 클래스의 어떤 메소드든 public 키워드를 가진 메소드를 호출할수 있다는 뜻이다. 하지만 모든 데이터필드를은 private 키워드를 가진다. public과 동일하게 접근제한자이고 private 키워드를 가진 변수는 같은 클래스 안에서만 접근이 가능하다.

생성자 함수는 클래스 이름과 동일한 메소드 이름을 가진다.

public Vehicle(String brand, String model, String engineModel, int price) {
 this.brand = brand;
 this.model = model;
 this.engineModel = engineModel;
 this.price = price;
 this.accidentHistory = 0;
}

public Vehicle(String brand, String model, String engineModel, int price, int accidentHistory) {
 this.brand = brand;
 this.model = model;
 this.engineModel = engineModel;
 this.price = price;
 this.accidentHistory = accidentHistory;
}

이 생성자 함수들은 객체가 생성될때 호출되며, 파라미터로 데이터를 받아 객체에 저장한다.
클래스는 파라미터만 여러개의 다르다면 생성자 함수를 가질 수 있다. 다른 메소드와의 차이점이 있다면, 생성자(Constructor) 함수는 반환(return) 값을 가질 수 없으며, 언제나 new 연산자와 함께 호출된다. 그러므로 이미 생성된 객체의 생성자 함수를 호출할수없다. 그리고 키워드 this는 implicit parameter를 가리킨다.
parameter는 explicit, implicit parameter로 나뉘는데, 예를들어 이 객체에서 addAccidentHistory메소드를 호출할 때에

car.addAccidentHistory(3);

implicit parameter란 Vehicle 형을 가진 객체 car을 뜻하고, explicit parameter란 메소드 이름 뒤 괄호 내부에 있는 값을 뜻한다. implicit 파라미터와 달리 explicit 파라미터는 메소드 선언시, 데이터 타입과 이름을 같이 선언하게된다(public void addAccidentHistory(int x)).
인스턴스의 this 키워드는 모두 implicit parameter를 가리킨다.

인스턴스의 모든 데이터필드는 private 키워드를 가지고 있는데, 이는 자동적으로 인스턴스를 캡슐화한다. 앞서 말했듯이 private 키워드를 가진 변수들은 오직 같은 클래스에서만 접근이 가능하다. 객체가 생성될때 어싸인된 값들은 get 메소드를을 이용해 불러올수는 있지만, private 키워드를 가지고 있기때문에 직접적인 수정이 불가능하다. 만약 필요하다면 addAccidentHistory 메소드 처럼 메소드를 통해서 수정할 수 있다. 만약 개발자가 위의 경우와 같이 사고기록 횟수를 줄이는것을 불가능하게 설계했다면, addAccidentHistory메소드를 통해 사고기록을 늘리는것만 가능하고 줄이는것은 불가능하다.

캡슐화(Encapsulation)을 얻기위해서는 3가지 기준만 충족하면 된다.

• private 데이터 필드
• public 접근자(Accessor) 메소드
• public 수정자(Mutator) 메소드

이로써 얻어지는 이점들은, 우선 클래스 설계에 수정이 필요할 때 해당 접근자(accessor), 수정자(mutator) 메소드의 이름을 제외하고는 모두 다 변경이 가능하다. accessor 메소드란 getBrand처럼 객체의 데이터 필드를 가져오는것이고 mutator 메소드란 객체의 데이터 필드를 변경하는 메소드이다.
예를들어 위 객체에서 price 데이터 필드를 int 에서 double로 변경하고 싶다면, accessor와 mutator 메소드 내용만 변경하면 된다. 객체 사용자의 입장에서는 이 변경을 체감할 수 없다. 그리고 addAccidentHistory에서 주어진 정수의 절대값을 이용해 사고기록 줄이기가 불가능하게 한것처럼, 설계자가 원하는대로 에러를 예방할 수도 있다. 다만 accessor 메소드에서 값을 반환할때 객체는 clone()메소드를 이용해서 복사한 클론을 반환해야한다. 그냥 객체를 반환한다면, 예를들어 Date 객체는 자체에 mutator 메소드를 가지기 때문에 캡슐화(Encapsulation)를 부숴버린다.

또 한가지 알아둬야될것은, 같은 클래스를 이용하는 모든객체들은 서로의 private 데이터 필드에 접근이 가능하다. 그렇기 때문에 아래와 같은 메소드를 위의 객체에 추가해도 제대로 작동하게된다.

public boolean equalPrice(Vehicle v){
   return this.price==v.price;
}

이제 위의 객체를 생성하고 사용해 사용해보자.

Vehicle[] list = new Vehicle[3];
list[0] = new Vehicle("Hyundai", "Sonata", "GDI2.0", 170000000);
list[1] = new Vehicle("Toyota", "Prius", "TOI1.2", 150000000);
list[2] = new Vehicle("Hyundai", "Avantte", "GDI2.0", 80000000, 2);

// 알고보니 현대 소나타 모델이 사고기록이 2번 있었다.
// addAccidentHistory() 메소드를 이용해 기록을 추가해주자
list[0].addAccidentHistory(2);

System.out.println("소나타와 프리우스 가격 일치 여부 : " + list[0].equalPrice(list[1]));
//소나타와 프리우스 가격 일치 여부 : false

// 차량 정보들을 한번보자
for (Vehicle i : list) {
 System.out.println(i.toString());
}

// 브랜드: Hyundai, 모델: Sonata, 엔진명: GDI2.0, 가격: 170000000, 사고기록: 1
// 브랜드: Toyota, 모델: Prius, 엔진명: TOI1.2, 가격: 150000000, 사고기록: 0
// 브랜드: Hyundai, 모델: Avantte, 엔진명: GDI2.0, 가격: 80000000, 사고기록: 2