자바 패키지 구조와 다양한 유형의 내부 클래스

Java 패키지 및 내부 클래스

추상 클래스

추상 클래스는 클래스의 일부 구현을 제공하면서도, 하위 클래스가 반드시 구현해야 할 메서드를 정의하는데 사용된다.

예제 코드

public abstract class Mammal {
    public abstract void giveBirth();
}

public interface Birds {
    void fly();
}

public class Bat extends Mammal implements Birds {
    @Override
    public void giveBirth() {
        System.out.println("새끼를 낳다");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("하늘을 날다");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Bat bat = new Bat();
        bat.fly();
        bat.giveBirth();
    }
}

설명

• Mammal은 추상 클래스이다. 추상 메서드 giveBirth를 가지고 있다.
• Bat 클래스는 Mammal 추상 클래스를 상속받고 Birds 인터페이스를 구현한다.
• Bat 클래스는 추상 메서드 giveBirth와 인터페이스 메서드 fly를 구현한다.

패키지와 임포트

• 패키지는 자바에서 클래스를 그룹화하는 방법. 패키지는 고유의 네임스페이스를 제공.
• 패키지 선언: package 키워드를 사용하여 클래스 파일의 첫 줄에 패키지를 선언.

  package com.example.libs;
  

• 임포트 문: 다른 패키지에 있는 클래스를 사용하기 위해 import 문을 사용.

  import com.example.libs.Car;
  import kr.seoul.sesac.util.libs.*;
  import com.example.libs.*;
  

접근 제한자

• public: 모든 클래스에서 접근 가능.
• protected: 동일 패키지와 상속받은 클래스에서 접근 가능.
• default (접근 제한자를 명시하지 않음): 동일 패키지 내에서만 접근 가능.
• private: 동일 클래스 내에서만 접근 가능.

내부 클래스 (Inner Class)

내부 클래스는 클래스 내부에 또 다른 클래스를 정의할 수 있다. 이러한 클래스를 “내부 클래스”라고 합니다. 내부 클래스는 세 가지 유형으로 나뉩니다: 멤버 내부 클래스, 정적 내부 클래스, 로컬 내부 클래스. 각 유형에 대한 예제와 설명을 아래에 정리했습니다.

1. 멤버 내부 클래스 (Member Inner Class)

멤버 내부 클래스는 외부 클래스의 멤버로서 정의된다. 외부 클래스의 인스턴스와 연관되어 있고, 외부 클래스의 인스턴스 변수와 메서드에 접근할 수 있다.

예제 코드

public class OuterClass {
    public static void main(String[] args) {
        OuterClass oc = new OuterClass();
        OuterClass.InnerClass ic = oc.new InnerClass();
        System.out.println(ic.c);
        System.out.println(InnerClass.d); // static
    }
    private int a = 5; // outer class's member variable
    private static int b = 10; // outer class's static variable
    private class InnerClass { // member inner class
        private int c =  100; // inner class's member variable
        private static int d =  500; // inner class's static variable
        public void display () { // inner class's member method
            System.out.println(a + ", " + b + ", " + c + ", " + d); // member는 static에 접근이 가능하다
        }
        public static void print() { // inner class's static method
            System.out.println();
        }
    }
}

설명

• InnerClass는 OuterClass의 멤버 내부 클래스이다.
• InnerClass의 인스턴스를 만들기 위해 OuterClass의 인스턴스를 먼저 생성해야 한다.
• 멤버 내부 클래스는 외부 클래스의 멤버 변수와 메서드에 접근할 수 있다.
• InnerClass의 정적 변수와 메서드도 정의할 수 있지만, 자바의 버전이 제한을 둘 수 있다.

2. 정적 내부 클래스 (Static Inner Class)

정적 내부 클래스는 외부 클래스의 정적 멤버로 정의된다. 외부 클래스의 인스턴스와 독립적으로 존재할 수 있으며, 외부 클래스의 인스턴스 변수에는 접근할 수 없지만 정적 변수에는 접근할 수 있다.

예제 코드

public class OuterClass1 {
    public static void main(String[] args) {
        OuterClass1.InnerClass1 ic = new OuterClass1.InnerClass1();        
        ic.display();
        ic.print();
    }
    private int a = 5; // outer class's member variable
    private static int b = 10; // outer class's static variable
    
    private static class InnerClass1 { // static inner class
        private int c = 100; // static inner class's member variable
        private static int d = 500; // static inner class's static variable
        
        public void display() { // static inner class's member method
            System.out.println(b + ", " + c + ", " + d);
        }
        
        public static void print() { // static inner class's static method
            System.out.println(b + ", " + d);
        }
    }
}

설명

• InnerClass1는 OuterClass1의 정적 내부 클래스이다.
• 정적 내부 클래스의 인스턴스는 외부 클래스의 인스턴스 없이도 생성할 수 있다.
• 정적 내부 클래스는 외부 클래스의 정적 변수와 메서드에 접근할 수 있지만, 인스턴스 변수에는 접근할 수 없다.

3. 로컬 내부 클래스 (Local Inner Class)

로컬 내부 클래스는 메서드 내부에 정의되며, 해당 메서드 내에서만 사용될 수 있다. 로컬 내부 클래스는 외부 클래스의 멤버 변수와 상수뿐만 아니라 메서드의 지역 변수에도 접근할 수 있다. 단, 지역 변수는 final 이어야 한다.

예제 코드

public class OuterClass2 {
    public static void main(String[] args) {
        OuterClass2 oc = new OuterClass2();
        oc.display();
    }

    void display() {
        int a = 5; // local variables
        class InnerClass2 { // local class
            int b = 100; // local inner class's member variable
            static int c = 500; // local inner class's static variable

            void print() {
                System.out.println(a + ", " + b + ", " + c);
            }
        }
        InnerClass2 ic = new InnerClass2();
        System.out.println(ic.b); // member variable 이기 때문에 주소로 접근
        System.out.println(InnerClass2.c); // static이기 때문에 접근 가능
    }
}

설명

• InnerClass2는 display 메서드 내에 정의된 로컬 내부 클래스이다.
• 로컬 내부 클래스는 메서드 내에서만 사용될 수 있다.
• 로컬 내부 클래스는 외부 클래스의 멤버 변수와 메서드의 지역 변수에 접근할 수 있다.
• 로컬 내부 클래스는 정적 변수와 정적 메서드를 가질 수 없지만, 자바 16 이후로는 정적 변수를 가질 수 있다.

요약

• 패키지와 임포트: 패키지를 사용하여 코드를 조직화하고, import 문을 통해 다른 패키지의 클래스를 사용할 수 있다.
• 접근 제한자: public, protected, default, private 접근 제한자는 클래스 멤버에 대한 접근 권한을 제어한다.
• 내부 클래스:
  • 멤버 내부 클래스: 외부 클래스의 인스턴스 변수와 메서드에 접근할 수 있다.
  • 정적 내부 클래스: 외부 클래스의 정적 변수와 메서드에 접근할 수 있다.
  • 로컬 내부 클래스: 메서드 내에서만 사용될 수 있으며, 외부 클래스의 멤버 변수와 메서드의 지역 변수에 접근할 수 있다.

이와 같은 내부 클래스는 특정 상황에서 코드를 더 간결하고 논리적으로 구성하는 데 유용하다.