클래스

널널한 개발자님의 독하게 시작하는 Java Part 2에서 생성자 다중 정의와 this() 활용법, 객체 복사 방식(얕은 복사, 깊은 복사)의 차이와 복사 생성자 구현 방법, 정적 멤버의 특성과 메모리 구조, 인스턴스 생성 통제 기법을 학습하며 클래스의 개념을 정리함

생성자 다중 정의

개념

일반 메서드와 마찬가지로 매개변수 구성을 다르게 하여 생성자를 여러 개 정의할 수 있음
여러 개가 정의되어 있어도 new 연산 시 실제로 호출되는 생성자는 단 하나임
생성자 내부에서 this() 구문을 사용하면 다른 생성자를 호출할 수 있음
중요
- this() 호출은 반드시 생성자의 첫 번째 문장이어야 하며, 그 전에 다른 코드가 오면 컴파일 에러가 발생함

사용 예제

기본 생성자와 이름, 나이를 받는 생성자를 동시에 정의하여 초기화 방식을 다양화함

class Account {
    private String accountName;  // 계정 이름
    private int level;  // 계정 레벨

    // 기본 생성자
    Account() {
        System.out.println("Account() 호출됨");
    }

    // 매개변수가 있는 생성자
    Account(String accountName, int level) {
        this();  // 기본 생성자를 먼저 호출함
        System.out.println("Account(String, int) 호출됨");
        this.accountName = accountName;
        this.level = level;
    }
}

문자열이나 정수를 인자로 받는 생성자를 추가하여 편의성을 높임

class TextData {
    private String content;  // 텍스트 내용 저장

    // 문자열을 받는 생성자
    TextData(String text) {
        this.content = text;
    }

    // 정수를 문자열로 변환하는 생성자
    TextData(int value) {
        this.content = String.valueOf(value);
    }
}

객체의 복사 방식

얕은 복사(Shallow Copy)

개념
- 실제 인스턴스는 새로 생성하지 않고 참조값(주소)만 복사하여 늘리는 방식임
- 여러 참조자가 하나의 대상 인스턴스를 가리키게 되어 의도치 않은 데이터 변경(사이드 이펙트)이 발생할 수 있음

구현 예제

public class Person {
    private String personName;  // 사람 이름
    private Location location;  // 위치 정보

    // 얖은 복사 - 참조값만 복사함
    public void shallowCopy(Person  rhs) {
        this.personName =  rhs.personName;
        this.location =  rhs.location;  // 주소만 복사됨
    }
}

문제점
- 복사된 객체에서 address를 수정하면 원본 객체의 address도 함께 변경됨
- 하나의 Address 인스턴스를 두 개의 User 객체가 공유하게 됨

깊은 복사(Deep Copy)

개념
- 원본 인스턴스의 내용을 바탕으로 새로운 메모리 공간을 할당하여 사본을 만드는 방식임
- 원본과 사본이 별도의 참조와 인스턴스를 가지므로 사이드 이펙트 오류 가능성이 없음
- 참조형 멤버를 가진 클래스에서 인스턴스를 동적 할당하여 직접 구현해야 함

구현 예제

public class Person {
    private String personName;  // 사람 이름
    private Location location;  // 위치 정보

    // 깊은 복사 - 하위 객체도 새롭게 생성하여 복사함
    public void deepCopy(Person rhs) {
        this.personName = rhs.personName;
        // 참조 객체도 새로운 인스턴스로 생성해야 완전한 깊은 복사가 됨
        if (rhs.location != null) {
            this.location = new Location(
                rhs.location.getAddress(),
                rhs.location.getPhoneNumber()
            );
        }
    }
}

장점
- 원본과 사본이 완전히 독립적임
- 한쪽의 수정이 다른 쪽에 영향을 주지 않음

복사 생성자

특징

클래스이름(클래스이름 rhs) 형식으로 정의하며 객체의 사본을 생성할 때 사용함
Java에서 제공하는 clone() 메서드는 다음과 같은 단점이 있어 복사 생성자 사용이 권장됨
- 규약이 모호하고 예외 처리(CloneNotSupportedException)가 불편함
- 기본적으로 얖은 복사를 수행하므로 깊은 복사를 위해 재정의가 필요함
- final 필드를 초기화할 수 없음 (복사 생성자는 가능)

구현 예제

class DataArray {
    private int[] numbers = null;  // 배열 저장 필드

    // 기본 생성자 - 크기를 받아 배열 생성
    public DataArray(int size) {
        numbers = new int[size];
    }

    // 복사 생성자
    public DataArray(DataArray rhs) {
        this(rhs.numbers.length);  // 다른 생성자 호출
        this.copyData(rhs);  // 데이터 복사 메서드 호출
    }

    // 깊은 복사 메서드
    public void copyData(DataArray rhs) {
        for(int i = 0; i < rhs.numbers.length; ++i)
            numbers[i] = rhs.numbers[i];
    }
}

사용 예제

DataArray original = new DataArray(5);  // 원본 생성
DataArray copied = new DataArray(original);  // 복사 생성자로 복제본 생성

보이지 않는 임시 객체

개념

클래스 형식이 함수의 반환 자료형이 되거나 String 클래스의 덧셈 연산을 수행할 때 이름 없는 임시 객체가 생성됨
이러한 임시 객체는 프로그램 성능 저하 및 비효율의 직접적인 원인이 될 수 있음

발생 예제

public String concatenate(String a, String b) {
    return a + b; // 임시 String 객체 생성
}

public MyClass createObject() {
    return new MyClass(); // 임시 객체 생성 후 반환
}

주의사항
- 반복문 내에서 임시 객체가 빈번하게 생성되면 성능이 크게 저하됨
- 가능하면 StringBuilder 등을 사용하여 임시 객체 생성을 최소화해야 함
- 단순 a + b 연산은 Java 9+ 에서 StringConcatFactory로 최적화됨

정적(static) 멤버

기본 특성

클래스 인스턴스가 없어도 독립적으로 존재하며 모든 인스턴스가 해당 데이터를 공유함
정적 메서드 내부에서는 this 참조자를 사용할 수 없음
주로 final과 결합하여 심볼릭 상수를 정의하는 용도로 활용됨

정적(static) 필드를 이용한 데이터 공유

class MyScore {
    private static int limit = 80;

    public void setLimit(int limit) {
        MyScore.limit = limit; // 정적 필드 수정
    }

    public int getLimit() {
        return limit;
    }
}

특징
- 모든 MyScore 인스턴스가 하나의 limit 값을 공유함
- 어느 한 인스턴스에서 limit을 변경하면 다른 모든 인스턴스에도 반영됨

메모리 구조 및 접근 제약

메모리 구조
- 정적 필드는 논리적으로 메서드 영역(Method Area)에 속하지만, Java 8+ HotSpot JVM에서는 실제로 Heap 영역의 Class 객체에 저장됨
- 클래스 메타데이터는 Metaspace(Native Memory)에, 정적 필드 데이터는 GC 관리 대상인 Heap에 위치함
- 프로그램 시작 시 할당되고 프로그램 종료 시까지 유지됨
접근 제약
- 정적 메서드 내에서 인스턴스 멤버(non-static variable)에 직접 접근하려고 하면 컴파일 에러가 발생함
- 접근이 필요한 경우 해당 객체의 참조를 매개변수로 명시적으로 받아야 함

class MyTest {
    private int data;

    // 정적 메서드에서 인스턴스 필드에 접근하는 올바른 방법
    public static void printData(MyTest obj) {
        System.out.println(obj.data);
    }
}

인스턴스 생성 통제

생성자를 private으로 제한하여 사용자가 new 연산자로 인스턴스를 직접 생성하지 못하게 막음

대신 정적 메서드인 newString()을 통해서만 인스턴스를 생성하게 하고 정적 필드 count를 통해 생성된 개수를 관리함

class StringWrapper {
    private static int instanceCount; // 생성된 객체 개수

    // private 생성자 - 외부에서 직접 생성 불가
    private StringWrapper(String text) {
        instanceCount++;
    }

    // 정적 팩토리 메서드
    public static StringWrapper create(String text) {
        return new StringWrapper(text);
    }

    public static int getInstanceCount() {
        return instanceCount;
    }
}

사용 예제

// StringWrapper str = new StringWrapper("text"); // 컴파일 에러
StringWrapper str1 = StringWrapper.create("Hello");  // 팩토리 메서드 사용
StringWrapper str2 = StringWrapper.create("World");
System.out.println(StringWrapper.getInstanceCount()); // 2

장점
- 인스턴스 생성을 통제하여 개수를 제한하거나 추적할 수 있음
- 싱글톤 패턴 등의 디자인 패턴 구현에 활용됨

연습 문제

클래스 생성자의 주된 역할은 무엇일까요?

a. 객체의 상태를 초기화합니다.
- 생성자의 핵심 역할은 객체가 생성될 때 필드를 초기화하는 것임
- new 연산자로 객체를 만들 때 자동으로 호출됨
다른 객체의 참조를 포함한 객체를 ‘얕은 복사’ 할 때, 무엇이 복사됩니까?

a. 포함된 객체의 참조 값
- 얕은 복사는 객체 내부의 다른 객체에 대한 ‘참조’(주소)만 복사함
- 따라서 원본과 복사본이 같은 객체를 공유하게 됨
- 깊은 복사와는 달리 새로운 객체를 만들지 않음
Java의 static 멤버에 대한 설명 중 옳은 것은 무엇일까요?

a. 클래스의 모든 인스턴스가 하나의 복사본을 공유합니다.
- static 멤버는 클래스 자체에 속하며, 해당 클래스의 어떤 인스턴스를 통해서든 접근할 수 있지만 실제로는 모든 인스턴스가 하나의 static 멤버를 공유함
- this는 인스턴스를 가리키므로 사용할 수 없음
Java에서 눈에 보이지 않는 임시 객체가 가장 흔하게 암묵적으로 생성되는 경우는 언제일까요?

a. 메서드가 새 객체를 반환하거나 연산 결과로 객체가 생성될 때
- 연산의 중간 결과나 메서드 반환 값으로 생성된 객체가 변수에 할당되지 않으면 임시 객체가 됨
- 이 객체는 해당 문장이 끝날 때까지 존재하다 사라짐
- new는 명시적 생성임
어떤 클래스의 생성자가 모두 private으로 선언되어 있다면, 외부 코드에서 해당 클래스의 인스턴스를 얻는 일반적인 방법은 무엇일까요?

a. public static 팩토리 메서드를 호출합니다.
- 생성자가 private이면 new로 직접 만들 수 없기에, 클래스 내부에 인스턴스를 만들어 반환하는 public static 메서드를 통해 객체 생성을 제어함
- 이를 팩토리 메서드 패턴이라 함

정리

생성자 다중 정의를 통해 다양한 초기화 방식을 제공할 수 있음
얕은 복사는 참조만 복사하여 사이드 이펙트가 발생할 수 있고, 깊은 복사는 완전히 독립적인 사본을 생성함
복사 생성자는 clone() 메서드보다 명확하고 안전한 객체 복사 방법임
임시 객체는 성능 저하의 원인이 될 수 있으므로 주의해야 함
정적 멤버는 인스턴스 없이 존재하며 모든 인스턴스가 공유함
정적 메서드 내에서는 인스턴스 멤버에 직접 접근할 수 없으며 매개변수로 전달받아야 함
정적 팩토리 메서드를 사용하여 인스턴스 생성을 통제할 수 있음

Reference

독하게 시작하는 Java - Part 2 강의

독하게 시작하는 Java Part 2 - 클래스2

클래스

생성자 다중 정의

개념

객체의 복사 방식

얕은 복사(Shallow Copy)

깊은 복사(Deep Copy)

복사 생성자

특징

보이지 않는 임시 객체

개념

정적(static) 멤버

기본 특성

정적(static) 필드를 이용한 데이터 공유

메모리 구조 및 접근 제약

인스턴스 생성 통제

연습 문제

정리

Reference

Further Reading

김영한의 실전 자바 - 클래스와 데이터

김영한의 실전 자바 - 생성자

김영한의 실전 자바 - 자바 메모리 구조와 static