Polymorphism Part. 02

Early Binding과 Late Binding은 성능에서 어떤 차이가 나는가? 실제로는 어떻게 사용하는가? 알게 모르게 당연하게 사용하고 있는 다형적 메서드는 무엇이 있을까?

이른 바인딩 vs. 늦은 바인딩 - 성능적 측면

• 당연히 이른 바인딩이 CPU 최적화 가능성이 더 높다.
• 즉, 나은 성능을 가져올 가능성이 높다.
• 컴파일러가 어떤 함수를 호출해야 하는지 알고 있고,
• 그렇기 때문에 컴파일 중에 충분한 시간을 가지고 최적화를 할 수 있다.
• 실행중에는 이렇게 충분한 시간을 사용할 수 없다.
• 빌드 시간은 오래 걸려도 상관없다. 다만, 실행시에 오래걸리는 것은 얘기가 다르다.

다형성 지원 언어에서의 이른 바인딩

• 일단은 각 언어의 compiler에 따라 달라질 수 있다.
• 그래서 각 언어 특성에 따라 공부해보아야 한다.
• final 키워드를 달면, 이른 바인딩으로 처리할 수 있다.

final keyword

“더이상 수정할 수 없어. 그대로 가져다 사용해”

• 자식에서 override 불가
• 이른 바인딩이 가능
• 정확한 내용은 각 언어의 스펙을 확인할 것. 다만, 이런 경우 바꾸는 것이 효율적이므로 그렇게 동작할 것
• Swift의 경우에는 “Method Dispatch”를 기반으로 살펴보면 도움이 된다.

final의 의미

final에 어긋나는 코드를 작성하면 모두 컴파일 오류

• 변수 앞
  • 더이상 변수 값을 변경할 수 없음
  • public final int MAX_STUDENT = 10
• 클래스 앞
  • 더이상 상속 불가
  • 자식 클래스 존재할 수 없음
  • 오버라이딩도 당연히 불가
• 메서드 앞
  • 자식 클래스에서 해당 메서드를 오버라이드할 수 없음
• 파라미터 앞
  • 아래 코드와 같은 일을 할 수 없다.
  • 내부에서 재할당을 막는 기능이다.

public void save(final Person person) {
   person = new Person();
    entityManager.persist(person);
}

final Best Practice

• 변수, 메서드, 클래스 가능하면 모두 final을 붙인다.
• 나중에 상속 및 변경해야하는 순간에 final을 뺀다.
• 예외
  • 상속 및 변경이 잦을 것으로 예상되는 클래스나 메서드
  • 외부에 제공하는 라이브러리 (즉각적으로 변경할 수 없어 귀찮아짐)
• 다만, 업계에서 실제로 이렇게까지 하는 경우는 드물다.

Object의 다형적 메서드

• 아무생각 없이 사용했던 메서드들이 어디에 있었을까?
• 일반화의 끝판왕, Object에 있다.
• Java에서 사용하는 모든 Calss는 모두 Object에서 상속받는다.
• 그렇기에 Object에 있는 메서드들은 어떤 클래스에서도 오버라이딩이 가능하다.

• 자주 쓰이는 메서드들 몇개만 살펴보도록 하자.

toString()

• 해당 개체를 문자열로 표현해주는 메서드
• 기본구현: getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())
  • hashCode()는 뒤에서 알아보자.
• String 경우에는 내용물을 보여주는게 좋으니 이런 경우 오버라이드하면 되겠다.
• 사실 공식 문서에는 이 메서드를 모든 클래스에서 오버라이딩하라고 권장하기는 한다.
  • 근데 잘 안한다..

equals()

• 무엇이 같은 것이라 할 수 있을까?
• 개념적으로(내용)? 물리적으로(주소)?, 어느 정도 집합 깊이에서 같다고 정의해야 하는가?
• 이건 만드는 놈이 정의할 수 밖에 없다.
• 기본 구현: 단순한 주소 비교 (this == obj)
  • 데이터를 일일히 비교하지 않는다.
  • 컴퓨터 입장에서는 이 정의가 기본적으로 맞는 것.

Person person0 = new Person("wansik", "choi");
Person person1 = new Person("wansik", "choi");
Person person2 = person0;
 
System.out.println(person0.equals(person1)); // false
System.out.println(person0.equals(person2)); // true

같다는 의미는 다를 수 있다.

• iphone 두대는 같은 것인가? 일련번호 기준으로 하면 다른 것이 될 수도 있지 않은가?
• 이렇게 클래스마다 같다는 의미는 제작의도에 따라 달라진다.
• 따라서 Class 내부 데이터를 비교해야 한다면 오버라이딩이 필요하다.
• 이 때, hashCode()도 반드시 같이 오버라이딩해야 한다.

예시

public boolean equals(Object obj) {
    if (obj == this) { // 아예 주소가 같은 경우
        return true;
    }
 
    if (obj == null || !(obj instanceof Person)) { // null || Person이 아닌 경우 - 사실 여기에 hashCode도 있어야 함
        return false;
    }
 
    Person p = (Person) obj;
    return this.firstName.equals(p.firstName) && this.lastName.equals(p.lastName); // 내용 비교
}
 
Person person0 = new Person("wansik", "choi");
Person person1 = new Person("wansik", "choi");
Person person2 = person0;
 
System.out.println(person0.equals(person1)); // true
System.out.println(person0.equals(person2)); // true

• 사실 hashCode 비교까지 같이 들어가는 것이 더 좋다.
• 아래 예시로 적어두었다.

hashCode()

• 어떤 개체를 대표하는 해시값을 32비트 정수로 변환
  • 동치인 두 개체는 해시값이 같다.
  • 동치가 아닌 두 개체도 해시값이 같을 수 있다. (해시 충돌)
• 같은 데이터가 있다면, 해시값은 항상 같아야 한다.
  • 그렇기 때문에 equals()를 오버라이드했다면 이녀석도 챙겨주어야 완벽한 것.
  • 다만, 두 데이터가 다른 경우에도 해시값이 같을 수 있다.
• 기본 구현: 개체의 주소를 반환

Object에 이 메서드가 있는 이유

• 주 목적: HashMap에서 사용하려고.
  • Key로 사용
• 부수 효과
  • 빠른 비교용으로 사용 가능 (클래스가 제대로 구현한 경우)
    • 다른 프로그래머가 이런식으로 사용할 수도 있음
    • 그렇기 때문에 equals()와 pair로 구현해주어야 함
  • 단, 두 개체가 같지 않음만 빠르게 판단 가능

예시

public int hashCode() {
    return this.firstNAme.hashCode() ^ (this.lastName.hashCode() << 16); // XOR, Shift 사용
}

• xor 연산 사용
• 근데 그렇게 되면 firstName과 lastName의 내용이 상호교환되어 들어간 경우와 hash값이 같게 나옴
• shift를 통해 해결
• 하나의 예시일 뿐 옳은 것은 아님
• 좋은 hash 함수는 구글에 한번 검색해볼 것

public boolean equals(Object obj) {
    if (obj == this) { // 아예 주소가 같은 경우
        return true;
    }
 
    if (obj == null || !(obj instanceof Person || this.hashCode() != obj.hashCode())) { // null || Person이 아닌 경우 || HashCode가 다른 경우
        return false;
    }
 
    Person p = (Person) obj;
    return this.firstName.equals(p.firstName) && this.lastName.equals(p.lastName); // 내용 비교
}
 
Person person0 = new Person("wansik", "choi");
Person person1 = new Person("wansik", "choi");
Person person2 = person0;
 
System.out.println(person0.equals(person1)); // true
System.out.println(person0.equals(person2)); // true
 
HashSet<Person> people = new HashSet<>();
 
people.add(person0)
 
System.out.println(people.contains(person0)); // true : 주소가 같음
System.out.println(people.contains(person1)); // true : 내용이 같음

• equals()에 hashCode()까지 반영된 버전이다.
• 이 경우 HashMap에서 사용하더라도 문제가 없이 의도한대로 동작한다.

Reference

• Pocu Academy
• Polymorphism (computer science)
• 자바에서 메서드 파라미터에 final 키워드
• Object class in Java
• What are Hash Functions and How to choose a good Hash Function?