[Java] 김영한의 실전 자바 기본편 - #6 접근 제어자

2024-09-30 6 분 소요

1. 접근 제어자

1.1 접근 제어자가 필요한 이유

자바에서 제공하는 public과 private 같은 접근 제어자는 클래스의 필드나 메서드에 대한 접근을 제한하는 역할을 한다.

스피커 예제에서 볼 수 있듯이, 외부에서 volume 필드에 직접 접근할 수 있도록 허용하면 음량이 100을 초과할 수 있고, 이는 스피커의 부품에 손상을 줄 수 있다.

잘못된 코드 예: 접근 제어자가 없는 경우

package access;

public class Speaker {
    int volume;

    Speaker(int volume) {
        this.volume = volume;
    }

    void volumeUp() {
        if (volume >= 100) {
            System.out.println("음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.");
        } else {
            volume += 10;
            System.out.println("음량을 10 증가합니다.");
        }
    }

    void volumeDown() {
        volume -= 10;
        System.out.println("volumeDown 호출");
    }

    void showVolume() {
        System.out.println("현재 음량: " + volume);
    }
}

package access;

public class SpeakerMain {
    public static void main(String[] args) {
        Speaker speaker = new Speaker(90);
        speaker.showVolume();
        speaker.volumeUp();
        speaker.showVolume();
        speaker.volumeUp();
        speaker.showVolume();

        // 필드에 직접 접근하여 값 수정
        System.out.println("volume 필드 직접 접근 수정");
        speaker.volume = 200;  // 잘못된 값
        speaker.showVolume();
    }
}

실행결과

현재 음량: 90
음량을 10 증가합니다.
현재 음량: 100
음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.
현재 음량: 100
volume 필드 직접 접근 수정
현재 음량: 200

위 코드에서 volume 필드는 접근 제어자가 없기 때문에 외부에서 직접 수정할 수 있다.
이는 volume 값을 임의로 200과 같은 잘못된 값으로 설정할 수 있게 만들어 시스템을 고장 낼 수 있다.

1.2 private 접근 제어자로 문제 해결

이 문제를 해결하려면 volume 필드를 private으로 설정하여 외부에서 직접 접근할 수 없도록 막아야 한다.

이를 통해 개발자가 설정한 규칙(예: 음량은 100을 넘지 않음)을 보장할 수 있다.

package access;

public class Speaker {
    private int volume;  // volume 필드를 private으로 설정

    Speaker(int volume) {
        this.volume = volume;
    }

    void volumeUp() {
        if (volume >= 100) {
            System.out.println("음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.");
        } else {
            volume += 10;
            System.out.println("음량을 10 증가합니다.");
        }
    }

    void volumeDown() {
        volume -= 10;
        System.out.println("volumeDown 호출");
    }

    void showVolume() {
        System.out.println("현재 음량: " + volume);
    }
}

package access;

public class SpeakerMain {
    public static void main(String[] args) {
        Speaker speaker = new Speaker(90);
        speaker.showVolume();
        speaker.volumeUp();
        speaker.showVolume();
        speaker.volumeUp();
        speaker.showVolume();

        // 필드에 직접 접근을 시도 (오류 발생)
        // speaker.volume = 200;  // 컴파일 오류 발생
        speaker.showVolume();
    }
}

실행 결과

현재 음량: 90
음량을 10 증가합니다.
현재 음량: 100
음량을 증가할 수 없습니다. 최대 음량입니다.
현재 음량: 100

private 접근 제어자로 인해, volume 필드에 외부에서 접근할 수 없게 되었다.
이제 volume 필드는 스피커 클래스 내부에서만 수정될 수 있으며, volumeUp() 메서드를 통해서만 음량을 조절할 수 있게 되었다.

2. 접근 제어자의 종류와 역할

2.1 접근 제어자의 종류

자바에는 다양한 접근 제어자가 있으며, 각각의 접근 수준은 다음과 같다.

private: 해당 클래스 내에서만 접근 가능.
default (접근 제어자를 지정하지 않은 경우): 같은 패키지 내에서만 접근 가능.
protected: 같은 패키지 또는 상속받은 클래스에서 접근 가능.
public: 모든 클래스에서 접근 가능.

➡️ 즉, 중요한 필드나 메서드는 private으로 선언하여 클래스 외부에서 직접 접근하지 못하도록 하고, public 메서드를 통해서만 필드에 접근하도록 설계해야 한다.

2.2 접근 제어자의 사용 위치

클래스 레벨

public, default만 사용할 수 있다.
private과 protected는 클래스 선언에 사용할 수 없다.

필드, 메서드, 생성자

모든 접근 제어자(private, default, protected, public)를 사용할 수 있다.
필드나 메서드의 접근을 제어하여 외부 클래스나 상속받은 클래스에서 접근을 제한하거나 허용할 수 있다.

2.3 예제 코드로 접근 제어자 확인

패키지: access.a

package access.a;

public class AccessData {
    public int publicField;   // public 필드
    int defaultField;         // default 필드
    private int privateField; // private 필드

    public void publicMethod() {
        System.out.println("publicMethod 호출 " + publicField);
    }

    void defaultMethod() {
        System.out.println("defaultMethod 호출 " + defaultField);
    }

    private void privateMethod() {
        System.out.println("privateMethod 호출 " + privateField);
    }

    public void innerAccess() {
        System.out.println("내부 호출");
        publicField = 100;
        defaultField = 200;
        privateField = 300;
        publicMethod();
        defaultMethod();
        privateMethod();
    }
}

package access.a;

public class AccessInnerMain {
    public static void main(String[] args) {
        AccessData data = new AccessData();

        // public 필드와 메서드에 접근 가능
        data.publicField = 1;
        data.publicMethod();

        // 같은 패키지 내이므로 default 필드와 메서드에 접근 가능
        data.defaultField = 2;
        data.defaultMethod();

        // private 필드와 메서드는 외부에서 접근 불가 (주석 처리됨)
        // data.privateField = 3;
        // data.privateMethod();

        // innerAccess 메서드로 private 필드와 메서드 접근 가능
        data.innerAccess();
    }
}

실행 결과

publicMethod 호출 1
defaultMethod 호출 2
내부 호출
publicMethod 호출 100
defaultMethod 호출 200
privateMethod 호출 300

패키지: access.b

package access.b;

import access.a.AccessData;

public class AccessOuterMain {
    public static void main(String[] args) {
        AccessData data = new AccessData();

        // public 필드와 메서드에 접근 가능
        data.publicField = 1;
        data.publicMethod();

        // 다른 패키지이므로 default 필드와 메서드에 접근 불가 (주석 처리됨)
        // data.defaultField = 2;
        // data.defaultMethod();

        // private 필드와 메서드는 접근 불가 (주석 처리됨)
        // data.privateField = 3;
        // data.privateMethod();

        // public 메서드인 innerAccess는 호출 가능
        data.innerAccess();
    }
}

실행 결과

publicMethod 호출 1
내부 호출
publicMethod 호출 100
defaultMethod 호출 200
privateMethod 호출 300

3. 접근 제어자 사용 - 클래스 레벨

클래스 레벨에서는 public, default 두 가지 접근 제어자를 사용할 수 있다.

3.1 클래스 레벨의 접근 제어자 규칙

public
- 클래스가 public 접근 제어자를 가지면, 어디서든 접근이 가능하다.
- 이 클래스는 반드시 파일 이름과 동일해야 하며, 하나의 자바 파일에는 public 클래스가 하나만 있어야 한다.
default (package-private)
- 접근 제어자를 명시하지 않으면 default가 적용된다.
- default 클래스는 같은 패키지 내에서만 접근이 가능하며, 다른 패키지에서는 접근할 수 없다.
private 및 protected
- 클래스 레벨에서 사용할 수 없다. (단, 내부 클래스의 경우 private와 protected 사용 가능)

3.2 클래스 레벨 접근 제어자 예시

public 클래스와 default 클래스의 예

PublicClass는 public 접근 제어자를 가지고 있기 때문에 외부 패키지에서도 접근할 수 있다.
DefaultClass1과 DefaultClass2는 default 접근 제어자이므로 같은 패키지 내에서만 접근이 가능하다.

// 파일명: PublicClass.java
package access.a;

public class PublicClass {
    public static void main(String[] args) {
        PublicClass publicClass = new PublicClass();
        DefaultClass1 class1 = new DefaultClass1();
        DefaultClass2 class2 = new DefaultClass2();
    }
}

class DefaultClass1 {
}

class DefaultClass2 {
}

3.3 외부에서 클래스 접근하기

같은 패키지에 있는 PublicClassInnerMain에서는 default 클래스에 접근이 가능하다.

package access.a;

public class PublicClassInnerMain {
    public static void main(String[] args) {
        PublicClass publicClass = new PublicClass();
        DefaultClass1 class1 = new DefaultClass1();
        DefaultClass2 class2 = new DefaultClass2();
    }
}

그러나 다른 패키지에 있는 PublicClassOuterMain에서는 default 클래스에 접근할 수 없다.

package access.b;

import access.a.PublicClass;

public class PublicClassOuterMain {
    public static void main(String[] args) {
        PublicClass publicClass = new PublicClass();
        // 다른 패키지에서는 default 클래스에 접근 불가
        // DefaultClass1 class1 = new DefaultClass1();  // 오류
        // DefaultClass2 class2 = new DefaultClass2();  // 오류
    }
}

4. 캡슐화

4.1 캡슐화 개념

캡슐화는 객체 지향 프로그래밍에서 중요한 개념이다. 데이터와 그 데이터를 처리하는 메서드를 하나의 객체로 묶고, 외부에서 불필요한 접근을 제한하여 객체의 무결성을 유지하는 것을 말한다.

캡슐화를 통해 객체의 내부 상태를 보호하고, 외부에서의 무분별한 변경을 방지할 수 있다.

4.2 캡슐화의 두 가지 핵심 원칙

데이터를 숨겨라
- 객체의 데이터를 직접 노출하지 않고, 메서드를 통해서만 접근하도록 한다.
- 이를 통해 잘못된 데이터 접근이나 수정으로 인한 오류를 방지할 수 있다.
기능을 숨겨라
- 외부에서 불필요하게 알 필요가 없는 기능은 숨기고, 꼭 필요한 기능만 노출한다.
- 이를 통해 객체의 복잡도를 낮추고, 사용자가 객체를 쉽게 사용할 수 있게 한다.

4.3 캡슐화 예시

다음은 잘 캡슐화된 BankAccount 클래스이다.

balance 필드는 private로 선언되어 외부에서 직접 접근할 수 없다.
deposit(), withdraw(), getBalance() 메서드는 public으로 선언되어 외부에서 사용할 수 있는 기능이다.
isAmountValid() 메서드는 외부에서 사용할 필요가 없는 내부적인 검증 로직이므로 private로 선언되어 외부에서 호출할 수 없다.

package access;

public class BankAccount {
    private int balance;

    public BankAccount() {
        balance = 0;
    }

    // public 메서드: 입금
    public void deposit(int amount) {
        if (isAmountValid(amount)) {
            balance += amount;
        } else {
            System.out.println("유효하지 않은 금액입니다.");
        }
    }

    // public 메서드: 출금
    public void withdraw(int amount) {
        if (isAmountValid(amount) && balance - amount >= 0) {
            balance -= amount;
        } else {
            System.out.println("유효하지 않은 금액이거나 잔액이 부족합니다.");
        }
    }

    // public 메서드: 잔고 조회
    public int getBalance() {
        return balance;
    }

    // private 메서드: 금액 유효성 검사
    private boolean isAmountValid(int amount) {
        return amount > 0;
    }
}

package access;

public class BankAccountMain {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account = new BankAccount();
        account.deposit(10000);
        account.withdraw(3000);
        System.out.println("balance = " + account.getBalance());
    }
}

박시은

[Java] 김영한의 실전 자바 기본편 - #6 접근 제어자

1. 접근 제어자

1.1 접근 제어자가 필요한 이유

1.2 private 접근 제어자로 문제 해결

2. 접근 제어자의 종류와 역할

2.1 접근 제어자의 종류

2.2 접근 제어자의 사용 위치

2.3 예제 코드로 접근 제어자 확인

3. 접근 제어자 사용 - 클래스 레벨

3.1 클래스 레벨의 접근 제어자 규칙

3.2 클래스 레벨 접근 제어자 예시

3.3 외부에서 클래스 접근하기

4. 캡슐화

4.1 캡슐화 개념

4.2 캡슐화의 두 가지 핵심 원칙

4.3 캡슐화 예시

5.

댓글남기기

참고

[Network] #17 DNS와 자원

[Python] 표준 및 외부 라이브러리

[Python] Python type Annotation

[Network] #16 TCP의 오류·흐름·혼잡 제어