[Java-기초] 내부 클래스

▶ 내부 클래스

 

*내부 클래스 정의와 유형 → 주로 보안쪽에서 많이 쓰임

내부 클래스는 말 그대로 '클래스 내부에 선언한 클래스'이다. 내부에 클래스를 선언하는 이유는 대개 이 클래스와 외부 클래스가 밀접한 관련이 있기 때문이다. 또한 그 밖의 다른 클래스와 협력할 일이 없는 경우에 내부 클래스로 선언해서 사용한다.

인스턴스 내부 클래스, 정적(static) 내부 클래스, 지역(local) 내부 클래스가 있는데, 이것은 클래스 내부에 선언하는 변수의 유형(인스턴스 변수, 정적 변수, 지역 변수)과 유사하다. 마지막으로 클래스 이름 없이 선언하고 바로 생성하여 사용할 수 있는 익명(anonymous) 내부 클래스가 있다.

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*인스턴스 내부 클래스

인스턴스 내부 클래스는 인스턴스 변수를 선언할 때와 같은 위치에 선언하며, 외부 클래스 내부에서만 생성하여 사용하는 객체를 선언할 때 쓴다. 인스턴스 내부 클래스는 외부 클래스 생성 후 생성된다. 따라서 외부 클래스를 먼저 생성하지 않고 인스턴스 내부 클래스를 사용할 수는 없다. (정적 내부 클래스와 다른 점)

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InnerTest.java

package innerclass;

class OutClass {                  // 외부 클래스
	private int num = 10;         // 외부 클래스 private 변수
	private static int sNum = 20; // 외부 클래스 정적 변수

    private InClass inClass;      // 내부 클래스 자료형 변수를 먼저 선언

	public OutClass() {           // 외부 클래스 디폴트 생성자. 외부 클래스가 생성된 후에 내부 클래스 생성 가능
        inClass = new InClass();
    }
  
	class InClass {               // 인스턴스 내부 클래스
        int inNum = 100;          // 내부 클래스의 인스턴스 변수
        // static int sInNum = 200; ← 인스턴스 내부 클래스에 정적 변수 선언 불가능
	
        void inTest() {
			System.out.println("OutClass sNum = " + sNum + "(외부 클래스의 정적 변수 사용)");
			System.out.println("InStaticClass sInNum = " + sInNum + "(내부 클래스의 정적 변수 사용)");
		}
	    // static void sTtest() {} ← 인스턴스 내부 클래스에 정적 메서드 정의 불가능
    }

    public void usingClass() {
        inClass.inTest();
    }
}

public class InnerTest {
	public static void main(String[] args) {
		OutClass outClass = new OutClass();
		System.out.println("외부 클래스 이용하여 내부 클래스 기능 호출");
        outClass.usingClass(); // 내부 클래스 기능 호출
	}
}

<실행 결과>

-외부 클래스를 먼저 생성해야 내부 클래스를 사용할 수 있다.

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*인스턴스 내부 클래스에서 사용하는 변수와 메서드

Class 변수나 Class 메서드는 사용 불가!

클래스의 생성과 상관없이 사용할 수 있는 정적 변수는 인스턴스 내부 클래스에서 선언할 수 없다.

마찬가지 이유로 정적 메서드도 인스턴스 내부 클래스에서 선언할 수 없다.

정리하자면, 인스턴스 내부 클래스는 외부 클래스가 먼저 생성되어야 사용할 수 있다. 그리고 인스턴스 내부 클래스의 메서드는 외부 클래스의 메서드가 호출될 때 사용할 수 있다.

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★ 어떤 클래스의 내부에서만 사용할 목적이라면 내부 클래스를 private으로 선언한다.

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*정적 내부 클래스

인스턴스 내부 클래스는 외부 클래스가 먼저 생성되어야 생성할 수 있기 때문에 정적 변수나 정적 메서드를 사용할 수 없다고 했다. 그런데 내부 클래스가 외부 클래스 생성과 무관하게 사용할 수 있어야 하고 정적 변수도 사용할 수 있어야 한다면 정적 내부 클래스를 사용하면 된다. 정적 내부 클래스는 인스턴스 내부 클래스처럼 외부 클래스의 멤버 변수와 같은 위치에 정의하며 static 예약어를 함께 사용한다.

package innerclass;

class OutClass {
	private int num = 10;
	private static int sNum = 20;

	static class inStaticClass {     // 정적 내부 클래스
		int inNum = 100;             // 정적 내부 클래스의 인스턴스 변수
		static int sInNum = 200;     // 정적 내부 클래스의 정적 변수
  
		void inTest() {  // 정적 내부 클래스의 일반 메서드
			// num += 10;  ← 외부 클래스의 인스턴스 변수는 사용할 수 없음
			System.out.println("InStaticClass inNum = " + inNum + "(내부 클래스의 인스턴스 변수 사용)");
			System.out.println("InStaticClass sInNum = " + sInNum + "(내부 클래스의 정적 변수 사용)");
			System.out.println("OutClass sNum = " + sNum + "(외부 클래스의 정적 변수 사용)");
		}

		static void sTest() {  // 정적 내부 클래스의 정적 메서드
			// num += 10;
			// inNum += 10;  ← 외부 클래스와 내부 클래스의 인스턴스 변수는 사용할 수 없음
			System.out.println("OutClass sNum = " + sNum + "(외부 클래스의 정적 변수 사용)");
			System.out.println("InStaticClass sInNum = " + sInNum + "(내부 클래스의 정적 변수 사용)");
		}
	}
}

public class InnerTest {
	public static void main(String[] args) {
		OutClass.inStaticClass sInClass = new OutClass.inStaticClass();  // 외부 클래스를 생성하지 않고 바로 정적 내부 클래스 생성 가능
		System.out.println("정적 내부 클래스 일반 메서드 호출");
		sInClass.inTest();

		System.out.println();
		System.out.println("정적 내부 클래스의 정적 메서드 호출");
		OutClass.inStaticClass.sTest();
	}
}

<실행 결과>

 

정적 내부 클래스 메서드	변수 유형	사용 가능 여부
일반 메서드 void inTest( )	외부 클래스의 인스턴스 변수(num)	X
	외부 클래스의 정적 변수(sNum)	O
	정적 내부 클래스의 인스턴스 변수 (inNum)	O
	정적 내부 클래스의 정적 변수(sInNum)	O
정적 메서드 static void sTest( )	외부 클래스 인스턴스 변수(num)	X
	외부 클래스의 정적 변수(sNum)	O
	정적 내부 클래스의 인스턴스 변수 (inNum)	X
	정적 내부 클래스의 정적 변수(sInNum)	O

-예제와 표에서 알수있듯이 정적 내부 클래스에서 사용하는 메서드가 정적 메서드인 경우에는 외부 클래스와 정적 내부 클래스에 선언된 변수 중 정적 변수만 사용할 수 있다.

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*다른 클래스에서 정적 내부 클래스 사용하기

정적 내부 클래스는 외부 클래스를 생성하지 않고도 내부 클래스 자료형으로 바로 선언하여 생성할 수 있다.

또 정적 내부 클래스에 선언한 메서드(정적 메서드 포함)나 변수는 private이 아닌 경우에 다른 클래스에서도 바로 사용할 수 있다.

따라서 내부 클래스를 만들고 외부 클래스와 무관하게 다른 클래스에서도 사용하려면 정적 내부 클래스로 생성하면 된다. 하지만 정적 내부 클래스를 private으로 선언했다면 이것 역시 다른 클래스에서 사용할 수 없다.

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*지역 내부 클래스

지역 내부 클래스는 지역 변수처럼 메서드 내부에 클래스를 정의하여 사용하는 것을 말한다. 따라서 이 클래스는 메서드 안에서만 사용할 수 있다.

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LocalInnerTest.java

package innerclass;

class Outer {
	int outNum = 100;
	static int sNum = 200;

	Runnable getRunnable(int i) {
		int num = 100;                          // 지역 변수

		class MyRunnable implements Runnable {  // 지역 내부 클래스
			int localNum = 10;                  // 지역 내부 클래스의 인스턴스 변수

			@Override
			public void run() {
				// num = 200;
				// i = 100;
				System.out.println("i = " + i);
				System.out.println("num = " + num);
				System.out.println("localNum = " + localNum);
				System.out.println("outNum = " + outNum + "(외부 클래스 인스턴스 변수)");
				System.out.println("Outer.sNum = " + Outer.sNum + "(외부 클래스 정적 변수)");
			}
		}
		return new MyRunnable();
	}
}

public class LocalInnerTest {
	public static void main(String[] args) {
		Outer out = new Outer();
		Runnable runner = out.getRunnable(10);  // 메서드 호출
		runner.run();
	}
}

<실행 결과>

-지역 내부 클래스 MyRunnable을 선언했지만, 이 클래스 이름을 사용하는 곳은 맨 마지막에 클래스를 생성하여 반환할 때 뿐이다. 그래서 다음 예제처럼 이름을 생략한 Runnable 인터페이스를 바로 생성해서 반환하는 익명 클래스 형식으로 새롭게 선언한다.

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*지역 내부 클래스에서 지역 변수의 유효성

지역 변수는 메서드가 호출될 때 스택 메모리에 생성되고 메서드의 수행이 끝나면 메모리에서 사라진다.

run( ) 메서드는 getRunnable( ) 메서드의 지역 변수 i와 num을 사용한다. 그런데 지역 내부 클래스를 가지고 있는 getRunnable( ) 메서드 호출이 끝난 후에도 run( ) 메서드가 정상적으로 호출된다. 이는 getRunnable( ) 메서드 호출이 끝나고 스택 메모리에서 지워진 변수를 이후에 또 참조할 수 있다는 것이다. 정리하면, 지역 내부 클래스에서 사용하는 메서드의 지역 변수는 모두 상수로 바뀐다.

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*익명 내부 클래스

클래스 이름을 사용하지 않는 클래스. 끝에 }; 을 쓴다.

package innerclass;

class Outer2 {
	Runnable getRunnable(int i) {
		int num = 100;

		return new Runnable() {          // 익명 내부 클래스. Runnable 인터페이스 생성
			@Override
			public void run() {
				// num = 200;
				// i = 10;
				System.out.println(i);
				System.out.println(num);
			}
		};
	}

	Runnable runner = new Runnable() {   // 익명 내부 클래스를 변수에 대입
		@Override
		public void run() {
			System.out.println("Runnable이 구현된 익명 클래스 변수");
		}
	};
}

public class AnonymousInnerTest {
	public static void main(String[] args) {
		Outer2 out = new Outer2();
		Runnable runnerble = out.getRunnable(10);
		runnerble.run();
		out.runner.run();
	}
}

-익명 내부 클래스는 단 하나의 인터페이스 또는 단 하나의 추상 클래스를 바로 생성할 수 있다. 그런데 Runnable 인터페이스를 생성할 수 있으려면 인터페이스 몸체가 필요하다.

-정리하면 익명 내부 클래스는 변수에 직접 대입하는 경우도 있고 메서드 내부에서 인터페이스나 추상 클래스로 구현하는 경우도 있다. 이때 사용하는 지역 변수는 상수화되므로 메서드 호출이 끝난 후에도 사용할 수 있다.

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*내부 클래스 내용

종류	구현 위치	사용할 수 있는 외부 클래스 변수	생성 방법
인스턴스 내부 클래스	외부 클래스 멤버 변수와 동일	외부 인스턴스 변수 외부 전역 변수	외부 클래스를 먼저 만든 후 내부 클래스 생성
정적 내부 클래스	외부 클래스 멤버 변수와 동일	외부 전역 변수	외부 클래스와 무관하게 생성
지역 내부 클래스	메서드 내부에 구현	외부 인스턴스 변수 외부 전역 변수	메서드를 호출할 때 생성
익명 내부 클래스	메서드 내부에 구현 변수에 대입하여 직접 구현	외부 인스턴스 변수 외부 전역 변수	메서드를 호출할 때 생성되거나, 인터페이스 타입 변수에 대입할 때 new 예약어를 사용하여 생성

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