다형성

정의

하나의 객체가 여러개의 형(타입)을 가질 수 있는 특징
상속을 전제로 함
상속 관계에 있을때 부모의 타입으로 자식 타입 객체를 참조(레퍼런스)할 수 있음
메서드 다중 정의(오버로딩), 메서드 재정의(오버라이딩)은 자바의 다형성 특징으로 가능함.

활용

다른 타입의 객체를 배열로 묶어 사용할 수 있음
- 다른 타입의 데이터를 하나의 배열로 관리
- Object는 모든 클래스의 부모이므로 Object 배열은 어떤 타입의 객체도 다 저장할 수 있음
- 기본형 데이터 타입의 경우 객체가 아니므로 원칙적으로는 불가능하지만, Auto-Boxing을 이용해 Wrapper 클래스로 바꾸면 가능함
Java
```
void polyArray {
    Person[] persons = new Person[2];
    persons[0] = new Person();
    persons[1] = new SpiderMan();
}
```

매개 변수의 다형성

메서드의 매개 변수로 부모 타입을 처리한다면 객체 타입에 따라 여러개의 메서드를 만들 필요가 없음
public void println(Object obj) { }
그러나 무조건(불필요하게) 최상위 타입으로 매개 변수 타입을 정하게 된다면 최상위 타입의 객체를 접근할 필요가 없는데도 메서드 내에서 인자 타입에 따른 조건을 일일이 달아주어야 하는 번거로운 상황이 발생할 수도 있음
따라서 비즈니스 로직 상 최상위 객체를 사용하는 것이 권장됨

Java

Object obj = new Object();
Person person = new Person();
SpiderMan sman = new SpiderMan();

// 매개변수에 상위 클래스인 Object 타입 올 경우 
void jumpTest1(Object obj) {   // jump를 할 일이 없는 Object를 굳이 매개변수로 받을 필요가 있을끼?
    if (obj instanceof Person) {
        Person p = (Person) obj;
        p.jump();
    }
}

j.jumpTest1(obj);    // 의미 없음
j.jumpTest1(person);
j.jumpTest1(sman);

// 매개변수에 하위 클래스인 Person 타입 올 경우
void jumpTest2(Person person) {
    person.jump();
}

j.jumpTest1(obj);    // 실행 불가능하나 실행해도 의미 없으므로 실행할 필요 없음
j.jumpTest1(person);
j.jumpTest1(sman);

리턴 타입의 다형성
- 메서드의 리턴 타입으로 부모 타입을 지정하면 객체 타입에 따라 여러개의 메서드를 만들 필요가 없음

다형성의 trade-off

일반적으로 프로그래밍에서 등호의 좌변은 값이나 객체를 담는 참조변수가, 우변은 값이나 객체 자체가 위치함.
다형성 특징을 적용하면 좌변에는 우변의 객체와 동일한 타입뿐만 아니라 더 큰 타입도 올 수 있음.
더 큰 타입(부모)으로 참조변수를 만들 경우 해당 부모를 상속받는 다양한 자식 객체를 담아 활용할 수 있음(일반화). 하지만 오직 부모 차원의 공통적인 속성과 기능만 사용할 수 있음
반대로 자신과 동일한 타입(부모보다 작은 자식 타입) 참조변수를 만들 경우 해당 객체보다 큰 타입은 담을 수 없음. 하지만 객체에게 특화된 속성과 기능을 사용할 수 있음(구체화)
따라서 사용 목적에 따른 설계가 필요함!

정적 바인딩 : 컴파일타임에 선언된 객체 타입에 따라 호출될 함수를 인식하는 것

동적 바인딩 : 런타임에 실제 참조하는 객체를 따라가 해당 객체 타입에 따라 호출될 함수를 인식하는 것

컴파일러는 선언된 참조변수의 타입만 체크하기때문에 아래와 같은 상황이 발생함.

Engineer engineer = new Engineer();

Engineer, Employee, Object의 멤버 모두 접근 가능

Employee employee = new Engineer();

Employee, Object의 멤버만 접근 가능

Object object = new Engineer();

Object의 멤버만 접근 가능

단, 런타임 시 참조를 따라가 실제 생성한 객체 타입을 확인하므로, 부모의 메서드를 재정의한 메서드가 자식에 존재한다면 상위 타입 참조변수에서 자식의 메서드를 사용할 수 있음
-> Virtual Method Invocation

다형성과 참조형 객체의 형변환

묵시적 형변환과 명시적 형변환

Java

// 묵시적 형변환 : 부모인 Person 타입의 참조변수에 자식인 SpiderMan 객체 할당
Person person = new SpiderMan();   // person은 SpiderMan 멤버 접근 불가

// 명시적 형변환 : 자식인 SpiderMan 타입 참조변수에 부모 타입 참조변수를 형변환하여 할당. 단 person 참조변수가 생성하여 가리키는 실제 객체는 SpiderMan 타입이므로 형변환이 가능
SpiderMan sm = (SpiderMan) person;  // sm은 SpiderMan 멤버 접근 가능

메모리 상에 객체가 생성되어 존재하는 것과 객체를 사용할 수 있는 것은 차이가 존재함
클래스는 자신을 포함한 자신이 상속받은 조상 클래스들의 객체만 접근 및 사용할 수 있음
즉, 자신의 자식 클래스 객체는 자신이 직접 접근하여 사용할 수 없음

주의할 점

메모리에 부모 클래스 객체가 들어있는 경우 자식 클래스 타입을 참조한다 할지라도 자식의 멤버에 접근 및 사용할 수 없음(작은 타입에서 큰 타입은 접근 가능하지만 큰 타입에서 작은 타입은 접근할 수 없이 별개로 존재)
실제 메모리에 있는 객체가 특정 타입인지 확인하기 위해 instanceof를 사용할 수 있음

Person person = new Person();  // 메모리에는 Person 클래스 객체 존재
SpiderMan sm = (SpiderMan) person;  // 부적절한 형변환

if (person instanceof SpiderMan){   // 객체를 확인한 뒤 형변환하기
    SpiderMan sm = (SpiderMan) person;
}

다형성