(c)도경구 
version 1.01 (2022/09/13)
version 1.02 (2022/09/16) 숙제 오타 수정 및 샘플 코드 추가
version 1.03 (2022/09/26) 숙제 모범답안 코드 추가

3. 클래스와 메소드

3-1. 개념 정리

클래스와 객체

Java 애플리케이션 프로그램은 하나 이상의 클래스(class)로 구성한다. 파일별로 클래스를 하나씩 담을 수 있고, 클래스의 이름은 파일이름과 동일해야 한다. 클래스의 이름이 MyClassName이면, 그 클래스를 담고 있는 파일의 이름은 MyClassName.java으로 지어야 한다. 클래스의 이름은 변수 이름과는 달리 대문자로 시작하고 단어의 후속 문자는 소문자로 쓰는게 관례이다. 두 단어 이상을 이어붙이는 경우 MyClassName의 사례에서 볼 수 있듯이 각 단어의 첫 문자는 대문자로 쓴다.

클래스는 다음과 같은 형식으로 작성한다.

public class MyClassName {
    // 이 부분에 클래스의 몸체를 이루는 코드를 작성한다.
}

public은 미리 예약해둔 키워드로서, 작성한 클래스는 공개되므로 누구나 사용할 수 있다는 표시이다.

클래스는 객체(object)를 만드는 일종의 형판(template)이라고 할 수 있다. 메모리 상에 거주하는 실체(instance)로 만들기 위해서는 다음과 같은 형식으로 객체를 만들어야 한다.

new MyClassName()

이 코드를 실행하면 MyClassName 객체를 하나 만들어 메모리에 올려놓고, 그 주소를 결과값으로 내준다. 만든 객체를 추후에 쓰려면 다음과 같이 그 주소를 저장할 MyClassName 타입의 변수를 선언하고 그 변수에 저장해두어야 한다.

MyClassName my_object_name;
my_object_name = new MyClassName();

메소드

클래스 내부를 구성하는 핵심 부품의 하나인 메소드(method)는 클래스가 생성하는 객체가 지니고 있는 기능(능력)을 정의한다. 일종의 함수 요약(function abstraction) 이라고 할 수 있는데, 다음과 같은 형식으로 작성한다.

public class MyClassName {

    public <return_type> myMethodName(<type_1> par_1, ..., <type_n> par_n) {
        // 이 부분에 메소드의 몸체를 이루는 코드를 작성한다.

}

메소드 이름은 myMethodName과 같이 소문자로 시작하여 모두 소문자로 쓰되, 두 단어 이상을 이어붙이는 경우 둘째 단어부터 각 단어의 첫 문자는 모두 대문자로 쓴다. 메소드 이름을 가운데 두고 왼쪽에는 이 메소드의 계산 결과 타입을 명시하고, 오른쪽에는 괄호 안에 파라미터(parameter) par_1, …, par_n을 0개 이상 변수선언과 같은 형식으로 나열한다.

이 메소드를 호출하려면 메소드가 소속되어 있는 객체를 다음과 같은 형식으로 지정해주어야 한다.

MyClassName my_object_name = new MyClassName();
<return_type> result = my_object_name.myMethodName(<exp_1>, ..., <exp_n>);

객체를 변수에 지정하지 않고 만들자 마자 바로 메소드를 호출할 수도 있다.

<return_type> result = new MyClassName().myMethodName(<exp_1>, ..., <exp_n>);

나열한 식, <exp_1>, …, <exp_n>을 인수(argument)라고 하는데, 이 때 인수의 개수는 해당 메소드의 파라미터의 개수와 같아야 한다. 아울러 메소드를 호출하면 인수 식을 차례로 모두 계산하여, 그 결과를 같은 위치의 파라미터 변수에 지정한 상태에서 해당 메소드의 몸체를 실행한다. 메소드가 내주는 값은 메소드 몸체 내부에 작성해둔 return <exp>이 결정하는데, 이 문장을 실행하면 <exp>를 계산할 결과를 메소드 호출의 결과로 내주게 된다. 이 때 내주는 결과 값의 타입은 메소드에 명시한 <return_type>과 일치해야 한다.

메소드 맨앞에 붙이는 public은 외부에 공개한다는 의미로, 해당 메소드는 객체의 외부에서 호출하여 사용할 수 있다. 반대로 private이라고 쓰면 클래스 내부용이라는 의미로, 객체의 외부에 노출이 되지 않아 내부에서만 호출하여 사용할 수 있다.

메소드 몸체에 return <exp>이 없으면 내주는 값이 없게 되는데, 이 경우 <return_type>은 void로 쓴다.

이제 클래스와 메소드의 작성 방법과 의미를 간단히 살펴보았으니, 간단한 Java 애플리케이션을 설계하고 구현할 준비가 되었다. 지난 시간에 공부한 간단한 애플리케이션을 가져다, MVC 아키텍처를 기반으로 설계도를 작성하고, 그 설계도에 기반하여 애플리케이션을 재작성하면서 설계와 구현의 개념을 이해해보자.

3-2. MVC 아키터처 기반 객체지향 애플리케이션 설계

애플리케이션은 클래스를 모아놓은 것이다. 클래스를 구현하기 전에 설계도부터 작성한다. 설계도를 작성하는 방법은 다양하겠지만, 이 수업에서는 가장 널리 쓰고 있는 MVC(Model-View-Controller) 아키텍처를 기반으로 설계도를 작성하도록 한다.

설계도를 클래스 다이어그램(class diagram)이라고 하는데, 필요한 부품인 클래스를 정하고 클래스 사이의 사용 관계를 표시하여 작성한다. 설계도에서 클래스는 다음과 같은 형식으로 작성한다.

상단에 클래스의 이름을 적고, 하단에 클래스에 정의할 메소드의 헤더(header)를 나열한다.

MVC 아키텍처에 기반한 설계도에서 클래스는 다음과 같이 4 종류로 구분한다.

각 클래스는 다음과 같은 방식으로 연결하여 클래스 다이어그램을 그릴 수 있다.

화살표는 사용 관계를 나타낸다. Starter 클래스는 애플리케이션 실행을 위하여 시동을 거는 역할을 하는 클래스로, 실행을 위해 필요한 객체를 만들어 메모리에 등장시키고 실행의 매니저 역할을 Controller 클래스에 넘긴다. Controller는 애플리케이션의 실행을 지휘하는 역할을 담당한다. 따라서 Model과 View 클래스를 사용하여 실행 업무를 수행하도록 기획한다. Model 클래스는 핵심 계산을 수행하는 두뇌 역할을 담당하는데, 실제 계산을 수행하는 선수라고 할 수 있다. 당연히 필요에 따라 여러 개를 만들 수도 있다. View 클래스는 외부와의 소통 창구 역할을 담당한다. 필요하면 입력 클래스와 출력 클래스를 따로 둘 수 있다.

MVC의 각 역할을 대략 이해했으니 이제 사례를 통해서 객체제향 애플리케이션을 설계하는 방법을 습득해보자.

3-3. 사례 학습: (뒤늦은) 설계

사례 #1 : 인삿말 보여주기 - HelloWorld

콘솔 버전

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }

}

Swing 버전

import javax.swing.*;

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        JOptionPane.showMessageDialog(null, "Hello, World!");
    }

}

클래스 다이어그램

구현

public class Model {

    public String createMessage() {
        return "Hello, World!";
    }

}

import javax.swing.*;

public class View {

    public void show(String message) {
        System.out.println(message);
    }

    public void showWindow(String message) {
        JOptionPane.showMessageDialog(null, message);
    }

}

public class Controller {

    public void control(Model m, View v) {
        String message = m.createMessage();
        v.show(message);
        v.showWindow(message);
    }

}

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        Model model = new Model();
        View view = new View();
        new Controller().control(model, view);
    }

}

사례 #2 : 현재 시각 알려주기 - Clock

콘솔 버전

import java.time.*;

public class Clock {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(LocalTime.now());
    }

}

Swing 버전

import java.time.*;
import javax.swing.*;

public class Clock {

    public static void main(String[] args) {
        JOptionPane.showMessageDialog(null, LocalTime.now());
    }

}

클래스 다이어그램

구현

import java.time.*;

public class Model {

    public LocalTime whatTimeIsIt() {
        return LocalTime.now();
    }

}

import java.time.*;
import javax.swing.*;

public class View {

    public void show(LocalTime t) {
        System.out.println(t);
    }

    public void showSwing(LocalTime t) {
        JOptionPane.showMessageDialog(null, t);
    }

}

import java.time.LocalTime;

public class Controller {

    public void control(Model m, View v) {
        LocalTime t = m.whatTimeIsIt();
        v.show(t);
        v.showSwing(t);
    }

}

public class Clock {

    public static void main(String[] args) {
        Model model = new Model();
        View view = new View();
        new Controller().control(model, view);
    }

}

사례 #3 : 원의 면적 구하기 - Circle

GUI 버전

import java.text.*;
import javax.swing.*;

public class Circle {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "반지름을 주시면 원의 면적을 계산해드립니다.";
        String input = JOptionPane.showInputDialog(message);
        int radius = Integer.parseInt(input);
        double area = Math.PI * Math.pow(radius,2);
        DecimalFormat f = new DecimalFormat("0.00");
        System.out.print("반지름이 " + radius + "인 원의 면적은 ");
        System.out.println(f.format(area) + " 입니다.");
    }
}

클래스 다이어그램

클래스 다이어그램 (개선)

구현

public class Model {

    double areaCircle(double radius) {
        return Math.PI * Math.pow(radius, radius);
    }

}

import javax.swing.*;

public class ViewIn {

    public int getNumber(String message) {
        String input = JOptionPane.showInputDialog(message);
        return Integer.parseInt(input);
    }

}

import java.text.*;
import javax.swing.*;

public class ViewOut {

    public void show(int radius, double area) {
        DecimalFormat formatter = new DecimalFormat("0.00");
        System.out.print("반지름이 " + radius + "인 원의 면적은 ");
        System.out.println(formatter.format(area) + " 입니다.");
    }

}

public class Controller {

    public void control(Model m, ViewIn i, ViewOut o) {
        int radius = i.getNumber("반지름을 주시면 원의 면적을 계산해드립니다.");
        double area = m.areaCircle(radius);
        o.show(radius, area);
    }

}

public class Circle{

    public static void main(String[] args) {
        Model model = new Model();
        ViewIn input = new ViewIn();
        ViewOut output = new ViewOut();
        new Controller().control(model, input, output);
    }

}

실습

실습 1. 크리스마스까지 몇달 며칠 남았을까?

오늘부터 크리스마스까지 몇달 며칠이 남았는지 다음과 같은 형식으로 메시지 대화창에 프린트하는 자바 애플리케이션 Calandar를 아래 MVC 아키텍처 기반 설계도에 맞추어 구현하자.

금년 크리스마스까지 3달하고 15일 남았다!

설계도: 클래스 다이어그램

구현 가이드

import java.time.*;

public class Calendar {

    public static void main(String[] args) {
        LocalDate today = LocalDate.now();
        int year = today.getYear();
        LocalDate xmas = LocalDate.of(year,12,25);
        Period p = Period.between(today,xmas);
        int months = p.getMonths();
        int days = p.getDays();
        String message = "크리스마스까지 " + months + "달 " + days + "일 남았다.";
        System.out.println(message);
	}

}

• java.time 패키지에서 제공하는 LocalDate는 특정 날짜를 년,월,일로 구분하여 처리할 수 있는 다양한 기능을 갖춘 클래스이다.
  • 오늘 날짜 갖고 있는 LocalDate 객체는 클래스소속 메소드 LocalDate.now()를 호출하여 만들 수 있다.
  • LocalDate 객체 d에서 년도는 메소드 d.getYear()와 같이 호출하여 int 값으로 가져올 수 있다.
  • 특정 날짜를 년,월,일을 정수로 제공하여 LocalDate 객체를 만들 수 있다. 클래스소속 메소드 LocalDate.of(int year, int month, int day)를 형식에 맞추어 호출하면 된다.
• java.time 패키지에서 제공하는 Period는 기간을 년,월,일 단위로 구분하여 처리할 수 있는 다양한 기능을 갖춘 클래스이다.
  • 시작 LocalDate 객체 from과 종료 LocalDate 객체 to를 가지고, LocalDate.between(from,to)를 호출하여 두 날짜 사이의 기간 정보를 갖고 있는 Period 객체를 만들 수 있다.
  • Period 객체 p가 가지고 있는 년,월,일 정보는 p.getYears(), p.getMonths(), p.getDays() 메소드로 각각 int 값으로 추출할 수 있다.
• 참고: Java API Documentatio 링크

실습 2. 몇월 며칠까지 몇달 며칠 남았는지 계산 기능 추가

이번에는 년,월,일 정보를 사용자로부터 받아서, 오늘부터 그날까지 몇년 몇달 며칠이 남았는지 다음과 같은 형식으로 메시지 대화창에 프린트하는 기능을 Calandar 애플리케이션에 추가하자.

2023년 2월 28일까지 0년 5달 16일 남았습니다.

설계도: 클래스 다이어그램

숙제 (마감: 2022년 9월 22일 수업시간 직전)

아래 문제를 각각 주어진 설계도에 맞추어 구현하자.

문제 1. 오늘부터 100일 뒤는 몇 년, 몇 월, 며칠?

오늘부터 100일 뒤는 몇 년, 몇 월, 며칠인지 알려주는 기능을 위에서 작성한 Calandar 애플리케이션에 추가하자.

문제 2. 특정 년,월,일부터 100일 뒤는 몇 년, 몇 월, 며칠?

이번에는 년,월,일 정보를 사용자로부터 받아서, 그날부터 100일 뒤는 몇 년, 몇 월, 며칠인지 알려주는 기능을 추가하자.

문제 1번과 문제 2번을 통합한 Controller.java 사례

import java.time.*;

public class Controller {
	
    public void control(Model m, ViewIn in, ViewOut out) {
        // 문제 1
        LocalDate d = m.hundredDaysFromToday();
        out.showDate(d,"오늘부터 100일 뒤는 며칠?\n");
        // 문제 2
        LocalDate date0 = in.getDate("년, 월, 일을 차례로 입력해주세요.");
        LocalDate date100 = m.hundredDaysFrom(date0);
        out.showDate(date0, date100, " 부터 100일 뒤는 며칠?\n");
    }

}

문제 3. 숙제#1로 완성한 애플리케이션을 MVC 아키텍처 기반으로 설계도를 작성하고 이를 바탕으로 애플리케이션을 재작성

제출 요령: LMS에서 업로드.