[Java] 정보 은닉 그리고 캡슐화

✔ 정보 은닉

정보 은닉?

• 객체지향 기반의 클래스 설계에 있어 가장 기본이면서 중요한 원칙 중 하나
• 자바에서 말하는 '정보'는 클래스의 '인스턴스 변수'를 의미하므로 정보를 은닉한다는 것은 인스턴스 변수를 숨긴다는 뜻
• 만약 인스턴스 변수의 직접적인 접근을 허용하면, 컴파일 과정에서 드러나지 않는 중대한 실수가 발생할 수 있음
  • 이러한 오류는 실행 결과에서도 드러나지 않아 더 큰 문제가 됨
  • 예) 메소드 정의를 통한 인스턴스 변수를 초기화하지 않고 직접적으로 인스턴스 변수에 접근하는 경우

class Circle {
    double rad = 0;
    final double PI = 3.14l
    
    public Circle(double r) {
        setRad(r);
    }
    public void setRad(double r) {
        // 반지름은 0보다 작을 수 없음
        if(r < 0) {
            rad = 0;
            return;
        }
        rad = r;
    }
}

class UnsafeCircle {
    public static void main(String args[]) {
        Circle c = new Circle(1.5);
        c.setRad(2.5);
        // 좋지 않은 접근 방법, 그리고 문제가 되는 부분
        c.rad = -4.5;
    }
}

private 선언

• 클래스를 대상으로 정보를 은닉하기 위해서는 인스턴스 변수 앞에 private 선언을 추가하면 됨
• 그리고 해당 인스턴스 변수에 접근할 수 있는 메소드를 별도로 제공하면 정보 은닉이 완료됨
  • 인스턴스 변수가 private으로 선언되게 되면 클래스 내에 정의된 메소드 내에서의 접근만을 허용하게 됨
    
  • 그러므로 클래스 외부에서 private으로 선언된 멤버에 접근할 경우 컴파일 오류가 발생하게 됨
• 인스턴스 변수를 private으로 선언하게 되면,
  필요에 따라 인스턴스 변수에 대한 값의 설정을 위한 Setter 메소드와 값의 참조를 위한 Getter 메소드를 제공해야 함
  • Getter는 인스턴스 변수의 값을 참조하는 용도로 정의된 메소드로
    변수의 이름이 name일 때, 메소드의 이름은 getName으로 짓는 것이 관례
  • Setter는 인스턴스 변수의 값을 설정하는 용도로 정의된 메소드로
    변수의 이름이 name일 때, 메소드의 이름은 setName으로 짓는 것이 관례
    

class Circle {
    private double rad = 0;
    final double PI = 3.14l
    
    public Circle(double r) {
        setRad(r);
    }
    // rad에 값을 저장 (수정)
    public void setRad(double r) {
        // 반지름은 0보다 작을 수 없음
        if(r < 0) {
            rad = 0;
            return;
        }
        rad = r;
    }
    // rad에 저장된 값을 반환
    public doubel getRad() {
        return rad;
    }
}

class InfoHideCircle {
    public static void main(String args[]) {
        Circle c = new Circle(1.5);
        c.setRad(2.5);
        // 컴파일 오류 발생
        c.rad = -4.5;
    }
}

✔ 접근 수준 지시자

네 가지 종류의 접근 수준 지시자

• 접근 수준 지시자의 종류는 public, protected, private, default로 네 가지가 존재
• 이러한 선언을 할 수 있는 대상으로는 클래스의 정의, 클래스의 인스턴스 변수와 메소드가 존재

클래스 정의 대상의 접근 수준 지시자 : public, default

• 클래스가 public으로 선언되면 위치에 상관없이 어디서든 해당 클래스의 인스턴스를 생성할 수 있음
  • 이때 하나의 소스파일에 하나의 클래스만 public으로 선언할 수 있으며,
    소스파일의 이름과 public으로 선언된 클래스의 이름을 일치시켜야 함
• 클래스가 default로 선언되면 동일 패키디로 묶인 클래스 내에서만 인스턴스를 생성할 수 있음

package zoo;

// default
class Duck {
    ...
}

// public
public class Cat {
    public void makeCat() {
        // 같은 패키지로 묶여 있으므로 인스턴스 생성 가능
        Duck quack = new Duck();
    }
}

package animal;

// public
public class Dog {
    public void makeCat() {
        // public으로 선언되어 있으므로 인스턴스 생성 가능
        zoo.Cat yaong = new zoo.Cat();
    }
    
    public makeDuck() {
        // 같은 패키지로 묶여 있지 않으므로 인스턴스 생성 불가로 컴파일 오류 발생
        zoo.Duck quack = new zoo.Duck();
    }
}

인스턴스 변수와 메소드 대상의 접근 수준 지시자 : public, protected, private, defualt

• 인스턴스 멤버가 public으로 선언되면 어디서든 접근이 가능함
• 인스턴스 멤버가 protected로 선언되면 상속 관계에 있는 다른 클래스에서 접근이 가능함
• 인스턴스 멤버가 private로 선언되면 동일 클래스에 정의된 메소드에서만 접근이 가능함
• 인스턴스 멤버가 default로 선언되면 동일 패키지로 묶인 클래스 내에서만 접근이 가능함

package zoo;

public class Cat {
    // 어디서든 호출 가능
    public void makeSound() {
        ...
    }
    // 동일 패키지로 묶인 클래스 내에서만 호출 가능
    void makeHappy() {
        ...
    }
}

package animal;

public class Dog {
    public void welcom(zoo.Cat c) {
        // 호출 가능, 컴파일 성공
        c.makeSound();
        // 호출 불가, 컴파일 오류
        c.makeHappy();
    }
}

package alpha;

public class AAA {
    protect int num;
}

public class ZZZ extends alpha.AAA {
    public void init(int n) {
        num = n;
    }
}

Access-level Modeifiers

✔ 캡슐화

캡슐화란?

• 정보 은닉과 더불어 객체지향 기반의 클래스 설계에 있어 가장 기본이면서 중요한 원칙 중 하나
• 하나의 목적을 이루기 위해 관련 있는 모든 것을 하나의 클래스에 담아 두는 것
  • 무조건 많이 담는다고 해서 캡슐화가 아니며, 부족해도 안되고 넘쳐도 문제가 됨
  • 클래스들을 적절히 캡슐화시키면 프로그램이 간결해짐

캡슐화가 이뤄지지 않은 예제

• 캡슐화가 정상적으로 이뤄지지 않았을 때는 각각의 인스턴스를 생성해야 하며,
  클래스 선언의 순서와 같은 제약사항이 있을 경우 문제가 발생하게 됨

class SinivelCap {
    public void take() {
        System.out.println("콧물 감기가 낫습니다!");
    }
}

class SneezeCap {
    public void take() {
        System.out.println("재치기가 낫습니다!");
    }
}

class SnuffleCap {
    public void take() {
        System.out.println("코감기가 낫습니다!");
    }
}

class ColdPatiend {
    public void takeSinivelCap(SinivelCap cap) { 
        cap.take(); 
    }
    public void takeSneezeCap(SneezeCap cap) { 
        cap.take(); 
    }
    public void takeSnuffleCap(SnuffleCap cap) { 
        cap.take(); 
    }
}

public class NotEncapsulation {
    public static void main(String[] args) {
        ColdPatiend suf = new ColdPatiend();
        suf.takeSinivelCap(new SinivelCap());
        suf.takeSneezeCap(new SneezeCap());
        suf.takeSnuffleCap(new SnuffleCap());
    }
}

하나의 클래스로 캡슐화

• 하나의 클래스 안에 관련된 모든 내용이 캡슐화되면 하나의 인스턴스만 생성하면 되고, 순서 과정이 모두 자동화되게 됨

class SinusCap{
    void sniTake(){
        System.out.println("콧물이 싹 낫습니다.");
    }
    void sneTake(){
        System.out.println("재채기가 멎습니다.");
    }
    void snuTake(){
        System.out.println("코가 뻥 뚫립니다.");
    }
    
    void take(){ 
        sniTake();
        sneTake();
        snuTake();
    }
}

class ColdPatient{
    void takeSinusCap(SinusCap cap){
        cap.take();
    }
}

class goodEncapsulation{
    public static void main(String[] args){
        ColdPatient suf = new ColdPatient();
        suf.takeSinus(new SinusCap());
    }
}

포함 관계로 캡슐화

• 한 클래스가 다른 클래스의 인스턴스를 멤버로 가지는 포함 관계를 이용해 캡슐화를 완성하는 과정에서 사용할 수 있음

class SinivelCap {
    void take() {
        System.out.println("콧물 감기가 낫습니다!");
    }
}

class SneezeCap {
    void take() {
        System.out.println("재치기가 낫습니다!");
    }
}

class SnuffleCap {
    void take() {
        System.out.println("코감기가 낫습니다!");
    }
}

class SinusCap{
    SinivelCap siCap = new SinivelCap();
    SneezeCap szCap = new SneezeCap();
    SnuffleCap sfCap = new SnuffleCap();
    
    void take(){ 
        siCap.take();
        szCap.take();
        sfCap.take();
    }
}

class ColdPatient{
    void takeSinusCap(SinusCap cap){
        cap.take();
    }
}

class goodEncapsulation{
    public static void main(String[] args){
        ColdPatient suf = new ColdPatient();
        suf.takeSinus(new SinusCap());
    }
}