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Upcasting과 Downcasting.md

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Upcasting / Downcasting

먼저, casting이란 형변환을 말하며 Upcasting과 Downcasting은 참조형을 형변환하는 개념이다.
참조형이 형변환되는 경우는 다음과 같다.

  1. 클래스 상속시
  2. 인터페이스 확장시

때문에 Upcasting과 Downcasting은 다형성과 관련이 높다.


클래스 상속에서의 Upcasting

Parent parent = new Child();

  1. 자식 클래스로 생성한 객체가 부모 클래스 타입으로 형변환되는 형태이다.
  2. 자식 클래스는 부모 클래스의 변수 및 메소드를 갖고 있기 때문에 암묵적 형변환이 가능하다.
  3. 형변환된 객체는 본래 클래스의 변수 및 메소드에 접근할 수 없다. 다시 접근하기 위해서는 Downcasting이 필요하다.
  4. Upcasting을 이용해 한 곳에서 제어할 수 있다.
public class Vehicle {
    private int seat;

    public Vehicle() { }

    public Vehicle(int seat) {
        this.seat = seat;
    }

    public String ride() {
        return "운전중";
    }

    public int getSeat() {
        return seat;
    }

    public void setSeat(int seat) {
        this.seat = seat;
    }
}
public class Bus extends Vehicle{
    private String company;

    Bus(int seat, String company){
        super(seat);
        this.company = company;
    }

    public String getCompany() {
        return company;
    }

    public void setCompany(String company) {
        this.company = company;
    }
}
public class Car extends Vehicle{
    private String operator;

    public Car() { };

    public Car(int seat, String operator) {
        super(seat);
        this.operator = operator;
    }

    public String getOperator() {
        return operator;
    }

    public void setOperator(String operator) {
        this.operator = operator;
    }
}
public class Person {
	
    public String driving(Vehicle vehicle) {
        return vehicle.ride();
    }
}

위의 예제에서 Car와 Bus는 Vehicle을 상속 받고 있으며, Person클래스는 파라미터로 Vehicle의 객체를 받아, ride()를 실행하는 메소드를 가지고 있다. 다음 main()를 확인해보자.

public class Main {
	
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();

        Car c1 = new Car(4, "operator1");
        Car c2 = new Car(6, "operator2");
        Bus b1 = new Bus(10, "company1");
        Bus b2 = new Bus(40, "company2");

        System.out.println(p.driving(c1));
        System.out.println(p.driving(c2));
        System.out.println(p.driving(b1));
        System.out.println(p.driving(b2));
    }
}

driving()는 파라미터로 Vehicle타입을 받는 메소드다. 하지만 위 예제처럼 Car와 Bus타입을 파라미터로 넘겨줘도 메소드는 정상적으로 작동된다. 자동적으로 Car와 Bus의 객체들이 Vehicle타입으로 Upcasting되었기 때문이다. 따라서 객체마다 따로따로 파라미터로 넘겨줘도 상관은 없지만, 다음과 같이 Upcasting을 직접 해주면 한 곳에서 처리해줄 수 있다.

public class Main {
	
    public static void main(String[] args) {
    	  Person p = new Person();

          List<Vehicle> list = new ArrayList<Vehicle>();
          list.add(new Car(4, "operator1"));
          list.add(new Car(6, "operator2"));
          list.add(new Bus(10, "company1"));
          list.add(new Bus(40, "company2"));

          for(Vehicle v : list) {
              System.out.println(p.driving(v));
          }
    }
}

한편, 위에서 Upcasting의 또 다른 특징으로 Upcasting된 객체는 더이상 자식클래스의 변수 및 메소드에 접근할 수 없다고 적어놨다. 하지만, 부모클래스의 메소드를 오버라이딩한 메소드는 접근할 수 있다. 다음 코드를 보자.

public class Bus extends Vehicle{
	private String company;

    Bus(int seat, String company){
        super(seat);
        this.company = company;
    }

    public String getCompany() {
        return company;
    }

    public void setCompany(String company) {
        this.company = company;
    }

	@Override
	public String ride() {
		return "버스 운행중";
	}
}
public class Car extends Vehicle{
    private String operator;

    public Car() { };

    public Car(int seat, String operator) {
        super(seat);
        this.operator = operator;
    }

    public String getOperator() {
        return operator;
    }

    public void setOperator(String operator) {
        this.operator = operator;
    }

	@Override
	public String ride() {
		return "소형차 운행중";
	}
}
public class Main {
	
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Person();

        List<Vehicle> list = new ArrayList<Vehicle>();
        list.add(new Car(4, "operator1"));
        list.add(new Car(6, "operator2"));
        list.add(new Bus(10, "company1"));
        list.add(new Bus(40, "company2"));

        for(Vehicle v : list) {
            System.out.println(p.driving(v));
        }
    }
}

Bus와 Car는 각각 ride()를 오버라이딩했고, 위 코드의 실행결과로 다음이 출력된다.

// 소형차 운행중
// 소형차 운행중
// 버스 운행중
// 버스 운행중

인터페이스에서의 Upcasting

다음 코드를 먼저 보자.

public interface CarImpl {
    public String ride();
}
public class Bus implements CarImpl{

    @Override
    public String ride() {
        
        return "버스 운행중";
    }
}
public class Main {
	
    public static void main(String[] args) {
        Bus bus = new Bus();

        System.out.println((bus instanceof CarImpl)?"CarImpl":"Bus");
    }
}

Bus은 CarImpl을 확장한 클래스다. main()에서 instanceof 연산을 통해 bus의 실제 타입을 알아보았다. 만약 bus의 실제 타입이 CarImpl이라면 true가 반환되어 CarImpl이 출력될 것이고, 아니라면 false가 반환되어 Bus이 출력될 것이다. 출력 결과는 CarImpl이다.
bus은 CarImpl로 upcasting된 것이다.


Downcasting

Parent parent = new Child(); //Upcasting
Child child = (child) parent;
  1. 부모 클래스로 생성한 객체가 자식 클래스 타입으로 형변환되는 형태이다.
  2. 부모 클래스는 자식 클래스의 모든 변수 및 메소드를 갖지 않기 때문에 명시적으로 형변환을 해줘야한다.

Downcasting / ClassCastException 에러

만약 위의 코드를 다음과 같이 수정하면 컴파일 에러, ClassCastException가 발생한다.

Child child = (Child) new Parent();

JVM은 Parent의 객체를 Child타입으로 형변환하려고 한다. 하지만, Parent는 Child에서 확장된 변수 및 메소드를 갖지 않고, JVM은 Child의 데이터를 알 수 없기 떄문에 형변환을 해줄 수 없다.

Parent parent = new Child();
Child child = (child) parent;

이 코드가 정상적으로 실행되는 이유는 Child 객체로 생성된 parent로 JVM이 Child의 데이터를 알 수 있었기 때문이다.

Reference

Casting (형변환 : 캐스팅)
JAVA - DownCasting(다운캐스팅)