자바 Object 클래스 정리 - toString(), equals(), hashCode(), clone()

Object 클래스

- java.lang.Object
- 모든 클래스의 최상위 클래스

Object 클래스는 자바에서 제공하는 중요한 클래스 중 하나입니다.

java.lang.Object 클래스는 모든 클래스의 최상위 클래스로 모든 클래스는 Object 클래스를 상속받습니다.

따라서 모든 클래스는 Object 클래스의 메소드를 사용할 수 있고 일부 메소드를 override해서 사용할수도 있습니다.

단, 당연히 final 메소드는 override할 수 없습니다.

Object 클래스가 들어있는 java.lang 패키지는 컴파일러에 의해 자동으로 import됩니다.

그래서 java.lang 패키지에 있는 클래스는 따로 import하지 않아도 사용할 수 있습니다.

주로 clone(), equals(), hashCode(), toString()을 흔히 override해서 사용합니다.

각 메소드에 대해 알아봅시다.

1. toString()

- 기본 동작: 객체의 해시코드 출력
- override 목적: 객체의 정보를 문자열 형태로 표현하고자 할 때

package com.yoon._object;

public class Book {

    private String title;
    private String author;

    public Book(String title, String author) {
        this.title = title;
        this.author = author;
    }

    public static void main(String[] args) {

        Book book = new Book("깊은 밤 부엌에서", "모리스 샌닥");
        System.out.println(book);
    }
}

🖥 실행 결과

com.yoon._object.Book@35bbe5e8

Process finished with exit code 0

이렇게 toString()을 override하지 않고 인스턴스를 출력하면 '클래스풀네임@해시코드'가 출력됩니다. 이것이 toString()의 원형입니다.

toString()의 원형

getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())

다른 예제를 보겠습니다.

String str = new String("Apple");
System.out.println(str);

🖥 실행 결과

Apple

Process finished with exit code 0

String 객체를 출력하면 String 객체가 저장하고 있는 문자열이 출력됩니다.

이 이유는 jdk의 String 클래스는 toString()을 override하고 있기 때문입니다.

System.out.println(str)은 System.out.println(str.toString())과 같습니다.

즉 toString()은 어떤 객체의 정보를 문자열 형태로 표현해야 할 때 호출하는 메소드입니다.

다시 Book 예제에서 toString()을 override해서 결과를 확인해봅시다.

package com.yoon._object;

public class Book {

    private String title;
    private String author;

    public Book(String title, String author) {
        this.title = title;
        this.author = author;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "title='" + title + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {

        Book book = new Book("깊은 밤 부엌에서", "모리스 샌닥");
        System.out.println(book);
    }
}

🖥 실행 결과

Book{title='깊은 밤 부엌에서', author='모리스 샌닥'}

Process finished with exit code 0

2. equals()

- 기본 동작: '==' 연산 결과 반환
- override 목적: 물리적으로 다른 메모리에 위치하는 객체여도 논리적으로 동일함을 구현하기 위해

equals()를 사용해 두 객체의 동일함을 논리적으로 override 할 수 있습니다.

'물리적 동일함'은 객체가 메모리에서 같은 주소를 갖는 것을, '논리적 동일함'은 물리적으로 다른 위치에 있지만 같은 id의 회원 객체, 같은 id의 주문 객체와 같이 도메인을 구분할 수 있는 고유한 값 등에 의해 동일한 것을 의미합니다.

public class User {

    int id;
    String name;

    public User(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public static void main(String[] args) {

        User user1 = new User(1001, "홍길동");
        User user2 = new User(1001, "홍길동");
        
        System.out.println(user1.equals(user2));
    }
}

🖥 실행 결과

false

Process finished with exit code 0

equals()의 기본 동작은 '==' 연산이기 때문에 서로 다른 인스턴스를 가리키는 참조변수를 equals()로 비교하면 false가 리턴됩니다.

이런 경우 equals()를 override하여 논리적인 동일성을 갖도록 할 수 있습니다.

다음은 위 예제에서 User 클래스에서 equals()를 override 한 것입니다.

public class User {

    int id;
    String name;

    public User(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {

        if (obj instanceof User) {
            return this.getId() == ((User)obj).getId();
        } else {
            return false;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        User user1 = new User(1001, "홍길동");
        User user2 = new User(1001, "홍길동");

        System.out.println(user1.equals(user2));
    }
}

🖥 실행 결과

true

Process finished with exit code 0

equals()의 반환값이 true로 두 객체가 같다는 의미는 같은 해시코드값을 갖는다는 것입니다.

hashCode()

- 기본 동작: JVM이 부여한 코드값. 인스턴스가 저장된 가상머신의 주소를 10진수로 반환
- override 목적: 두 개의 서로 다른 메모리에 위치한 객체가 동일성을 갖기 위해

해시코드란 JVM이 인스턴스를 생성할 때 메모리 주소를 변환해서 부여하는 코드입니다.

실제 메모리 주소값과는 별개의 값이며 실제 메모리 주소는 System 클래스의 identityHashCode()로 확인할 수 있습니다.

자바에서의 동일성은 equals()의 반환값이 true, hashCode() 반환값이 동일함을 의미합니다.

그래서 일반적으로 equals()와 hashCode()는 함께 override 합니다.

public class User {

    int id;
    String name;

    public User(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {

        if (obj instanceof User) {
            return this.getId() == ((User)obj).getId();
        } else {
            return false;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        User user1 = new User(1001, "홍길동");
        User user2 = new User(1001, "홍길동");

        System.out.println("user1.equals(user2): " + user1.equals(user2));
        System.out.println("user1.hashCode(): " + user1.hashCode());
        System.out.println("user2.hashCode(): " + user2.hashCode());
    }
}

🖥 실행 결과

user1.equals(user2): true
user1.hashCode(): 901506536
user2.hashCode(): 747464370

Process finished with exit code 0

지금은 User 객체 user1과 user2가 서로 다른 해시코드를 반환합니다.

자바에서의 동일성을 구현하기 위해서는 hashCode()도 override 해야하며, equals()를 override할 때 사용한 멤버를 활용하면 됩니다.

여기서는 id가 되겠지요.

public class User {

    int id;
    String name;

    public User(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {

        if (obj instanceof User) {
            return this.getId() == ((User)obj).getId();
        } else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return getId();
    }

    public static void main(String[] args) {

        User user1 = new User(1001, "홍길동");
        User user2 = new User(1001, "홍길동");

        System.out.println("user1.equals(user2): " + user1.equals(user2));
        System.out.println("user1.hashCode(): " + user1.hashCode());
        System.out.println("user2.hashCode(): " + user2.hashCode());
        System.out.println("System.identityHashCode(user1): " + System.identityHashCode(user1));
        System.out.println("System.identityHashCode(user2): " + System.identityHashCode(user2));
    }
}

🖥 실행 결과

user1.equals(user2): true
user1.hashCode(): 1001
user2.hashCode(): 1001
System.identityHashCode(user1): 901506536
System.identityHashCode(user2): 747464370

Process finished with exit code 0

자바의 Integer 클래스도 Object 클래스의 hashCode()를 override하고 있습니다.

Integer i1 = 100;
Integer i2 = 100;

System.out.println("i1.hashCode(): " + i1.hashCode());
System.out.println("i2.hashCode(): " + i2.hashCode());

🖥 실행 결과

i1.hashCode(): 100
i2.hashCode(): 100

Process finished with exit code 0

clone()

- 객체의 복사본을 만듦
- Prototype으로부터 같은 속성값을 가진 복사본을 생성
- 객체지향 프로그래밍의 정보은닉에 위배될 가능성이 있으므로 복제할 객체는 Cloneable 인터페이스를 명시해야 함

clone() 메소드는 객체를 복제할 때 사용하며 private 필드도 복제할 수 있기 때문에 정보은닉에 위배될 수 있습니다.

따라서 Cloneable 인터페이스가 명시돼있는 클래스만 clone()을 통해 객체를 복제할 수 있습니다.

위에서 사용한 Book 클래스에서 clone()을 override하여 객체를 복제해보겠습니다.

public class Book {

    private String title;
    private String author;

    public Book(String title, String author) {
        this.title = title;
        this.author = author;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "title='" + title + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }

    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {

        Book book1 = new Book("깊은 밤 부엌에서", "모리스 샌닥");
        System.out.println(book1);
        
        Book book2 = (Book) book1.clone();
        System.out.println(book2);
    }
}

clone()은 super.clone()을 그대로 호출하면 됩니다.

🖥 실행 결과

Book{title='깊은 밤 부엌에서', author='모리스 샌닥'}
Exception in thread "main" java.lang.CloneNotSupportedException: com.yoon._object.Book
	at java.base/java.lang.Object.clone(Native Method)
	at com.yoon._object.Book.clone(Book.java:23)
	at com.yoon._object.Book.main(Book.java:31)

Process finished with exit code 1

CloneNotSupportedException이 발생합니다.

이유는 Book 클래스에 Cloneable 인터페이스가 명시돼있지 않기 때문입니다.

다시 다음과 같이 수정합니다.

public class Book implements Cloneable

🖥 실행 결과

Book{title='깊은 밤 부엌에서', author='모리스 샌닥'}
Book{title='깊은 밤 부엌에서', author='모리스 샌닥'}

Process finished with exit code 0

Cloneable 인터페이스는 빈 인터페이스입니다.

public interface Cloneable {
}

따라서 Cloneable 인터페이스를 implements해도 구현해야 할 메소드는 없습니다.

이런 인터페이스를 '마크 인터페이스'라고도 합니다.

정리하면 clone()으로 객체를 복제하기 위해서 다음과 같은 것들이 필요합니다.

- Cloneable 인터페이스 명시 필요

- 복제된 객체는 Object로 반환되므로 명시적인 캐스팅 필요

- 메모리가 복제되면서 CloneNotSupportedException이 발생할 수 있으므로 예외처리 필요

참고 - finalize()

Object 클래스의 finalize() 메소드는 직접 호출하는 메소드가 아니라 객체가 힙 메모리에서 해제될 때 가비지콜렉터가 호출하는 메소드입니다.

이 메소드가 override돼있으면 가비지콜렉터가 이 메소드를 호출하여 실행합니다.

즉 finalize()에는 객체가 해제될 때 리소스 해제, 소켓 close 등의 필요한 것들을 구현해주면 됩니다.

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