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다형성 (polymorphism) 이란?

다형성

객체지향에서 다형성이란 여러 가지 형태를 가질 수 있는 능력을 의미한다. 구체적으로 말하자면 조상클래스 타입의 참조변수로 자손클래스의 인스턴스를 참조할 수 있도록 하였다.

Tv t = new Tv();
CaptionTv c = new CaptionTv(); 

원래는 위와 같이 인스턴스의 타입과 일치하는 타입의 참조변수만을 사용했다. 그런데 만약 TV와 Captain이 서로 상속관계에 있다면 다음과 같이 조상 클래스 타입의 참조변수로 자손 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있다.

Tv t = new Captain();

위의 경우 실제 인스턴스가 Captain()타입이라 할지라도, 참조변수 t로는 Captain()의 모든 필드를 참조할 수 없다. TV타입의 참조변수 t로는 Captain()클래스가 Tv클래스로부터 상속받은 필드만 사용할 수 있다.

Captain t = new Tv();

하지만 위와 같이 자손타입의 참조변수로 조상타입의 인스턴스를 참조하는 것을 불가능하다

참조변수의 형변환

서로 상속관계에 있는 클래스사이에만 형변환이 가능하다.

자손타입 -> 조상타입(Up-casting) : 형변환 생략가능
조상타입 -> 자손타입(Down-casting) : 형변환 생략불가

형변환은 참조변수의 타입을 변환하는 것이지 인스턴스를 변환하는 것은 아니기 때문에 참조변수의 형변환은 인스턴스에 아무런 영향을 미치지 않는다. 단지 참조변수의 형변환을 통해서, 참조하고 있는 인스턴스에서 사용할 수 있는 멤버의 범위(개수)를 조절하는 것뿐이다.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Car car = new Car();
        Car car2 = null;
        FireEngine fe = null;
        
        fe = (FireEngine)car;
    }
}

class Car { }

class FireEngine extends Car { }

위의 예제는 컴파일은 성공하지만, 실행 시 에러(ClassCastException가 발생한다. 에러가 발생한 곳은 fe = (FireEngine)car이다. 캐스트 연산자를 이용해서 조상타입의 참조변수를 자손타입의 참조변수로 형변환한 것이기 때문에 문자가 없어 보이지만, 문제는 참조변수 car가 참조하고 있는 인스턴스가 Car 타입의 인스턴스라는데 있다

한마디로 정리하자면 car 참조변수는 Car 클래스의 인스턴스를 가리키고 있다. 그런데 갑자기 (FireEngine)으로 형변환을 하라면 할 수가 없다.
만약에 car 참조변수가 업캐스팅이 되어 FireEngine을 가르키고 있다면 이 때는 FireEngine의 인스턴스 자체를 가리키고 있고 업캐스팅에 의해서 참조할 수 있는 멤버의 개수만
제한이 된 것이기 때문에 다운캐스팅이 가능하다. (따라서 다운캐스팅이 가능한 상황 instanceof 연산자를 이용해서 파악하자)