Day 7. 객체와 클래스

본 포스트는 지인들과 스터디한 내용을 정리한 포스트입니다

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다재다능 코틀린 프로그래밍 - 교보문고

다양한 프로그래밍 패러다임으로 살펴보는 코틀린 기본서 | 코틀린은 멀티패러다임 프로그래밍 언어다. 코틀린은 스크립트로 사용할 수도 있고, 객체지향 코드나 함수형 코드, 비동기 프로그램

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1. 객체와 클래스

코틀린은 클래스 작성 등을 위한 장황한 보잉러플레이트 코드 없이 바로 객체지향 프로그래밍을 할 수 있도록 해준다
코틀린은 클래스 생성자를 함수처럼 사용할 수 있다( 자바처럼 new 키워드가 필요없다 )
개발자는 속성만 정의하면 코틀린이 필요한 부븐에 백킹 필드를 만들어준다 ( 백킹필드: 클래스의 속성 정보 )
데이터 클래스를 이용하면 데이터를 처리하는 것보다 데이터를 보여주는데 집중할 수 있다

2. 객체와 싱글톤

코틀린은 싱글톤을 직접 지원함으로써 싱글톤을 구현할 때 발생할 수 있는 부담과 구현이 잘못될수 있는 리스크를 제거했다
개발자가 필요하다면 클래스 정의 없이 객체를 생성할 수 있다
객체 표현식으로 사용하는 익명 객체
- 익명객체가 지닌 한계
  - 익명 객체의 내부 타입은 함수나 메소드의 리턴타입이 될 수 없다
  - 익명 객체의 내부 타입은 함수나 메소드의 파라미터가 될 수 없다
  - 클래스 안에 저장된 속성들이 있다면, 해당 속성들은 Any로 간주된다. 그러면 모든 속성이나 메소드에 직접 접근할 수 없게 된다
- Java Style vs Kotlin Style
```
// anonymous.kts
fun createRunnalble(): java.lang.Runnable {
    val runnable = object : java.lang.Runnable {
        override fun run() {
            println("You called...")
        }
    }
    return runnable
}

val aRunnable = createRunnalble()
aRunnable.run() // You called...


fun createRunnable2(): java.lang.Runnable = java.lang.Runnable { println("You called...") }
val aRunnable2 = createRunnable2()
aRunnable2.run() // You called...
```
- 익명 내부 클래스에 의해 구현된 인터페이스가 싱글 추상 메소드 인터페이스(함수형 인터페이스)라면 다음과 같이 메소드 이름을 명명하지 않고 바로 구현할 수 있다
- 익명 내부 클래스가 둘 이상의 인터페이스를 구현해야 한다면 리턴이 필요한 경우에는 반드시 리턴할 인스턴스 타입을 명시해줘야 한다

3. 객체 선언을 이용한 싱글톤

object 키워드와 {} 블록 사이에 이름을 넣는다면, 코틀린은 이를 표현식이 아니라 명령문 또는 선언으로 인식한다
익명 이너클래스의 인스턴스를 만들 땐 객체 표현식을 사용하고, 싱글톤을 만들 땐 객체 선언을 사용하라
대표적인 싱글톤 Unit
예제코드1
```
// util.kts
object util {
    fun numberOfProcessors() = Runtime.getRuntime().availableProcessors()
}

println(util.numberOfProcessors())
```
- 객체 선언을 이용해서 만들 Util 객체가 싱글톤이다
- Util로는 객체를 생성할 수 없다
- 코틀린 컴파일러는 Util을 클래스 취급하지 않고, 객체 자체로 취급한다
- 즉 Java에서 private 생성자와 static 메서드만 가지고 있는 클래스라고 생각하면 된다

예제코드2

// singleton.kts
object Sun : java.lang.Runnable {
    val radiusInKM = 696000
    var coreTemperatureInC = 15000000
    override fun run() {
        println("spin...")
    }
}

fun moveIt(runnable: java.lang.Runnable) {
    runnable.run()
}

println(Sun.radiusInKM) // 696000
moveIt(Sun) // spin...

4. 탑 레벨 함수 vs 싱글톤

패키지 정의

// UtilTest.kt
fun unitSupported() = listOf("Metric", "Imperial")
fun precision(): Int = throw RuntimeException("Not implemented yet")

object Temperature {
    fun c2f(c: Double) = c * 9.0 / 5 + 32
    fun f2c(f: Double) = (f - 32) * 5.0 / 9
}

object Distance {
    fun milesToKm(miles: Double) = miles * 1.609344
    fun kmToMiles(km: Double) = km / 1.609344
}

패키지 import 및 사용

// UseUtil.kt
package chapter7

import Temperature.c2f
import unitSupported

fun main() {
    println(unitSupported())
    println(Temperature.f2c(75.253))
    println(c2f(24.305))
}

탑레벨 함수 선택
- 사용할 함수들이 하이레벨
- 일반적이거나 넓게 사용될 예정
반면 함수들이 연관되어 있다면 싱글톤을 사용하는 게 좋다

5. 클래스 생성

class 키워드를 이용해 정의
```
class Car
```
읽기 전용 속성 부여
```
class Car(val yearOfMake: Int)
```
- yearOfMake라는 이름으로 Int 타입의 읽기전용 속성을 만들었다
- 코틀린 컴파일러는 생성자를 작성했고, 필드를 정의하고 해당 필드에 접근하게 해주는 getter를 추가했다
인스턴스 생성하기
- 코틀린은 new 키워드를 쓰지 않는다
- 함수를 사용하듯 그냥 클래스 이름을 이용한다
```
// property.kts
class Car(val yearOfMonth: Int)

var car = Car(2019)
println(car.yearOfMonth)
```

읽기-쓰기 속성

예제코드

// readwrite.kts
class Car(val yearOfMake: Int, var color: String)
val car = Car(2019, "Red")
car.color = "Green"
println(car.color) // Green

읽기전용 속성을 만들 때는 val
변경 가능한 속성을 만들때는 var

들여다보기 - 필드와 속성
- 코틀린에서는 클래스에 필드가 없다 ( public으로 열리는 멤버변수가 없다..? )
- 코틀린에선 getter, setter 대신 속성의 이름을 이용해서 속성에 접근할 수 있다
속성 제어 변경
- 예제코드
```
// setter.kts
import java.lang.RuntimeException

class Car(val yearOfMake: Int, theColor: String) {
    var fuelLevel = 100
    var color = theColor
    set(value) {
        if (value.isBlank()) {
            throw RuntimeException("no empty, please")
        }
        field = value
    }
    get() = field + "hi"
}

val car = Car(2021, "Green")
println(car.color)
println(car.fuelLevel)
```
- 코틀린은 정의한 속성에 사용되는 getter와 setter를 생성한다
- 전달받은 값이 사용 가능하다면 값을 스페셜 키워드인 field에 의해서 참조되고 있는 필드에 할당한다
- 코틀린이 필드를 내부적으로 만들었기 떄문에 코드에서 필드에 접근할 수 있는 방법이 없다
- 즉 개발자는 getter나 setter에 있는 field 키워드를 통해서만 필드를 사용할 수 있다
접근 제어자
- 코틀린에서 클래스의 속성과 메소드는 public이 기본이다
- 코틀린에는 4개의 접근 제어자가 있다
  - public
  - private
  - protected
  - internal
    - 같은 모듈에 있는 모든 코드에서 속성이나 메소드에 접근이 가능
    - 모듈이라 함은 함께 컴파일된 모든 소스 코드를 뜻한다
    - 바이트 코드에 직접 나타나지 않는다
    - 네이밍 컨벤션에 의해서 코틀린 컴파일러에 의해 다뤄진다
- getter의 접근 권한은 속성의 접근 권한과 동일하다
- setter의 경우 개발자가 원하는 대로 접근 권한을 설정할 수 있다
```
// mySetter.kts
class myClass(param: Int) {
    var fuelLevel = param
    private set(value) {
        field = value
    }
}

val testObject = myClass(1000)
println(testObject.fuelLevel)
//testObject.fuelLevel = 3000 // Cannot assign to 'fuelLevel': the setter is private in 'myClass'
```
- setter를 다시 구현할 생각이 없다면 파라미터인 value와 메소드 바디는 생략하면 된다
- setter 역시 작성하지 않거나 접근 제어자 설정을 하지 않는다면 속성과 동일한 권한으로 접근이 가능하다
초기화 코드
- 생성자를 위해서 파라미터와 속성이 파라미터 리스트로 정의된다 ( 주 생성자, 첫 번째 줄에 정의 )
- 객체를 초기화하는 코드가 값들을 설정하는 것보다 더 복잡하다면 생성자용 바디를 만들 필요가 있다
- 클래스는 0개 이상의 init 블록을 가질 수 있다
- init 블록의 코드는 top-down으로 순차적으로 실행된다
- 주 생성자에서 선언된 속성과 파라미터는 클래스 전체에서 사용 가능
- 클래스 내부에서 선언된 속성을 사용하기 위해서는 init 블록을 해당 속성 아래에 위치시켜야 한다
- 예제 코드
```
// initialization.kts
import java.lang.RuntimeException

class Car(val yearOfMonth: Int, theColor: String) {
    var fuelLevel = 100
    private set

    var color = theColor
    set(value) {
        if(value.isBlank()) {
            throw RuntimeException("no empty, please")
        }
        field = value
    }

    init {
        if (yearOfMonth < 2020) {
            fuelLevel = 90
        }
    }
}
```
- 예제코드 ( init 블록을 표현식으로 )
```
// initialization.kts
import java.lang.RuntimeException

class Car(val yearOfMonth: Int, theColor: String) {
    var fuelLevel = if(yearOfMonth < 2020) 90 else 100
    private set

    var color = theColor
    set(value) {
        if(value.isBlank()) {
            throw RuntimeException("no empty, please")
        }
        field = value
    }
}
```
- 가급적 init 블록은 1개만 만들고, 가능하다면 1개도 만들지 않도록 하라 ( 생성자에서 최대한 아무런 작업도 안 하는 것이 프로그램의 안정성과 퍼포먼스 측면 모두에서 더 장점이 크다 )

보조 생성자

주 생성자를 작성하지 않았다면 코틀린은 아규먼트가 없는 기본 생성자를 생성한다

예제코드

// seondary.kts
class Person(val first: String, val last: String) {
    private var fulltime = true
    private var location: String = "-"
    constructor(first: String, last: String, fte: Boolean): this(first, last) {
        fulltime = fte
    }
    constructor(first: String, last: String, loc: String): this(first, last, false) {
        location = loc
    }

    override fun toString(): String {
        return "$first $last $fulltime $location"
    }
}

println(Person("Jane", "Doe")) // Jane Doe true - 
println(Person("John", "Doe", false)) // John Doe false -
println(Person("Baby", "Doe", "home")) // Baby Doe false home

Person의 주 생성자는 2개의 속성 first, last를 val로 선언했다
주 생성자에서 constructor 키워드는 선택사항이다
두 개의 보조 생성자는 constructor 키워드로 선언
모든 보조 생성자는 주 생성자나 보조 생성자를 호출할 수 있다, 단 생성자끼리 서로를 호출하는 순환은 일어나선 안된다

인스턴스 메소드 정의
- 클래스 안의 메소드를 정의할 때는 fun 키워드를 사용한다
- 기본적으로 public, fun 키워드 앞에 private, protected, internal 키워드를 이용해서 메소드의 권한을 설정할 수 있다
인라인 클래스
- inline 클래스는 primitive type과 class 생성간 발생하는 오버헤드(객체 생성과 메모리 사용에 관한)를 균형잡게 해주는 좋은 기능이다
- 컴파일 시간에는 클래스의 장점을 취할 수 있고, 실행 시간에는 primitive type으로 취급된다 ( 바이트 코드로 변환되었을 때 primitive type으로 변경되는 것 )
- 예제코드
```
// ssn.kt
package chapter7

@JvmInline
value class SSN(val id: String)

fun receiveSSN(ssn: SSN) {
    println("Received $ssn")
}
```
  - 코틀린 컴파일러는 receiveSSN() 함수를 호출할 때 raw 문자열이 아닌 SSN 인스턴스를 이용했는지를 검증한다
- inline 클래스는 속성과 메서드를 가질 수 있고, 인터페이스를 구현할 수도 있다
- 내부를 살펴보면 메소드는 primitive type을 받는 static 메소드가 inline 클래스로 둘러싸여있다
- inline 클래스는 final이 되어야 하고, 다른 클래스에 의해서 확장될 수 없다

6. 컴패니언 객체와 클래스 멤버

지금까지 만든 클래스는 속성과 인스턴스 메소드만 가지고 있었다
클래스 레벨(static, 클래스 멤버 변수, 메소드)의 속성이나 메소드를 컴패니언 객체로 만든다
컴패니언 객체는 클래스 안에 정의한 싱글 톤이다

예제코드

// companion.kts
class MachineOperator(val name: String) {
    fun checkIn() = checkedIn++
    fun checkOut() = checkedIn--

    companion object {
        var checkedIn = 0
        fun minimumBreak() = "15 minutes every 2 hours"
    }
}

MachineOperator("Mater").checkIn()
println(MachineOperator.minimumBreak()) // 15 minutes every 2 hours
println(MachineOperator.checkedIn) // 1

컴패니언에 접근하기
- 컴패니언 객체가 인터페이스를 구현하고 있는 등의 이유로 컴패니언 객체에 참조가 필요한 경우가 생긴다
- 클래스 .Companion을 붙여서 접근할 수 있다 ( C는 반드시 대문자로 )
- companion object {name} 을 통해 companion 객체에 적절한 이름도 지어줄 수 있다
팩토리로 사용하는 컴패니언
- 컴패니언 객체는 클래스의 팩토리로 사용할 수 있다
- 객체를 사용 가능한 상태로 만들기까지 몇 가지 단계를 두고 진행을 해야 할 때가 있다 ( 객체를 생성 후 이벤트 핸들러에 등록하거나 타이머에 등록하는 등 )
- 위에서 소개한 필수 작업들이 진행된 후에 객체를 사용할 수 있기에 생성자의 작업 완료 이후 등록 메소드를 호출하는 것은 실수와 빼먹음을 유발할 수 있어 좋은 선택이 아니다.
- 또한 생성자에 해당 기능들을 넣는 것 또한 좋은 생각이 아니다
- 이런 경우 팩토리처럼 동작하는 클래스의 컴패니언 객체를 설계하는 것을 고려해볼 수 있다
- 예제코드
```
// companionFactory.kts
class MachineOperator private constructor(val name: String) {
    var num = 0
    fun checkIn() = num++
    fun checkOut() = num--

    companion object {
        fun create(name: String): MachineOperator {
            val instance = MachineOperator(name)
            instance.checkIn()
            return instance
        }
    }
}

val operator = MachineOperator.create("hi")
println(operator.num) // 1
operator.checkIn()
println(operator.num) // 2
```
- 컴패니언 객체의 멤버에 접근하면 코틀린 컴파일러는 싱글톤 객체로 라우팅을 한다

7. 제네릭 클래스 생성

제네릭 클래스는 타입 안정성을 지키면서 일반화를 할 때 사용된다
코틀린의 제네릭 기능은 이와 비슷하지만 가변성과 제약들은 다르게 선언된다

예제코드

// prioritypair.kts
class PriorityPair<T: Comparable<T>>(member1: T, member2: T) {
    val first: T
    val second: T
    init {
        if (member1 >= member2) {
            first = member1
            second = member2
        } else {
            first = member2
            second = member1
        }
    }

    override fun toString(): String {
        return "$first, $second"
    }
}

println(PriorityPair(2, 1)) // 2, 1
println(PriorityPair("A", "B")) // B, A

제네릭 클래스는 일반적인 클래스를 만드는 문법을 기반으로 가변성과 제약조건을 추가해서 정의한다

8. 데이터 클래스

코틀린의 data class는 특정한 행동, 동작보다는 데이터를 옮기는 데 특화된 클래스이다
각각의 데이터 클래스에 코틀린은 자동으로 equals(), hashCode(), toString() 메소드를 만들어준다
추가적으로 셀렉트 속성의 업데이트된 값을 제공하면서 인스턴스를 복사해주는 copy() 메소드도 제공해준다
주 생성자에 의해서 정의된 각각의 속성에 접근할 수 있게 해주는 메소드인 이름이 component로 시작되는 특별한 메소드도 제공해준다

예제코드

// taskdataclass.kts
data class Task(val id: Int, val name: String, val completed: Boolean, val assigned: Boolean)

val task1 = Task(1, "Create Project", false, true)
println(task1) // Task(id=1, name=Create Project, completed=false, assigned=true)
println("name: ${task1.name}") // name: Create Proejct

val task1Completed = task1.copy(completed = true, assigned = false)
println(task1Completed) // Task(id=1, name=Create Project, completed=true, assigned=false )
println(task1 === task1Completed) // false

val (id, _, _, isAssigned) = task1
println("Id: $id Assigned: $isAssigned") //Id: 1 Assigned: true

copy 메서드
- primitive type과 참조에 대한 쉘로우 카피만 가능하다, deep copy는 되지않는다 ( 조심해야함 )
componentN()
- 마지막 구조분해를 살펴보자
- 코틀린에서는 주 생성자에 전달되는 프로퍼티 순서에 기반한다 ( 즉 순서가 섞이거나, 추가, 제거된다면 다른 결과를 낼 수 있다... )

데이터 클래스 선택을 고려해야하는 선택지
- 행동, 동작보다는 데이터 자체에 집중된 모델링을 할 경우
- equals(), hashcode(), toString()과 copy()가 생성되길 원하거나 copy()만 생성되길 원할 경우
- 주 생성자에 적어도 하나 이상의 속성이 포함되어야 할 경우 ( 아규먼트가 없는 생성자는 데이터 클래스에서 불가능 )
- 주 생성자를 속성만으로 구성해야 할 경우
- 구조분해 기능을 이용해서 데이터를 쉽게 추출하고 싶은 경우 ( 데이터 추출은 속성의 이름이 아닌 순서 기반이다, 한계... )

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Day 7. 객체와 클래스

1. 객체와 클래스

2. 객체와 싱글톤

3. 객체 선언을 이용한 싱글톤

4. 탑 레벨 함수 vs 싱글톤

5. 클래스 생성

6. 컴패니언 객체와 클래스 멤버

7. 제네릭 클래스 생성

8. 데이터 클래스

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