헷갈리는 자바1: 캐스팅(Casting)

8 min readJul 18, 2020

자바 참조형(reference type) 데이터의 업캐스팅과 다운캐스팅

1. 자바 데이터형과 캐스팅(Casting)

캐스팅(Casting)은 형변환이라고 부르기도 하며, 객체지향(OOP)에서의 다향성(Polymorphism)에 있어 중요합니다. 데이터 형태에 따른 캐스팅에 대해 알아보기에 앞서 자바의 데이터형은 크게 2가지로 나눌 수 있습니다.

기본형(primitive type)
- Boolean Type(boolean)
- Numeric Type(short, int, long, float, double, char)
참조형(reference type)
- Class Type
- Interface Type
- Array Type
- Enum Type
- 그 외 다른 것들

기본형(primitive type)의 캐스팅은 보통 “데이터 손실” 을 막기 위해서 동작합니다.

int a = 1.2345; // 컴파일 에러
int newA = (int)1.2345; // 캐스팅

위 첫번째 줄에서 에러가 나는 이유는, int형 데이터를 담는 a라는 그릇에 소수점이 포함된 1.2345라는 수를 넣을려고 할 때 소수점 아래 0.2345라는 데이터가 손실되기 때문입니다. 이러한 코드는 실제로 동작할 때 개발자가 의도하는 대로 동작하지 않을 가능성이 높아지고 코드의 직관성을 깨트립니다. 하지만, 개발자가 이 데이터의 형태에 대해 이해하고 있으며 데이터 손실이 일어나도 상관이 없다면, 2번째 줄과 같이 캐스팅 해줄수 있습니다.

2. 참조형(reference type)의 캐스팅

그러면 참조형(reference type)에서는 어떤 식으로 캐스팅이 일어날까요? 기본적으로 캐스팅은 서로 관련이 있는 데이터끼리의 변환을 목표로 합니다. 즉 레퍼런스 타입에서는 서로 상속(extends)나 구현(implements) 관계 등에 있지 않은 전혀 다른 두 객체라면, 캐스팅이 일어날 수 없습니다.

Class Candy {
  String flavor;
  int price;
}Class Cup {
  String shape;
  boolean isCover;
}

위 코드를 보면, Candy 클래스와 Cup이라는 클래스는 실제 세상에서 큰 연관이 없을 뿐더라 코드에서도 서로 어떠한 연관 관계를 가지고 있지 않습니다. 따라서 두 클래스간 캐스팅은 불가능하고, 할 필요도 없는 것이죠!

또한 위에서 언급했듯이, 클래스-상속받은 클래스(extends)간 캐스팅 뿐만 아니라 추상 클래스-상속받은 클래스간(extends), 인터페이스-구현 클래스(implements)간의 캐스팅도 가능합니다.

3. 업캐스팅 / 다운캐스팅

참조형의 캐스팅은 업캐스팅과 다운캐스팅으로 나뉩니다.클래스는 크게 부모 클래스(슈퍼 클래스)와 자식 클래스(서브 클래스)로 구분할 수 있습니다. 자식 클래스의 객체는 부모 클래스의 멤버를 모두 가지고 있습니다. 반면 부모 클래스의 객체는 자식 클래스의 멤버를 모두 가지고 있지는 않습니다.

class Animal {
  String name;
  int age;  void bark() {
    System.out.println("동물이 짖는 소리");
  }
}class Dog extends Animal {
  String breed;  @Override
  void bark() {
    System.out.println("왈왈");
  }  void giveHand() {
    System.out.println("손");
  }
}public class Main {
  public static void main(String args[])
  {
    Animal animal_a = new Animal(); // 부모클래스 타입에 부모클래스 대입
    Animal animal_b = new Dog(); // 업캐스팅
    Dog dog_a = new Dog(); // 자식클래스 타입에 자식클래스 대입
    Dog dog_b = new Animal(); // 다운캐스팅으로 보이지만 컴파일 에러    animal_a.bark(); // Animal 클래스에서 동작합니다
    animal_b.bark(); // 왈왈
    dog_a.bark(); // 왈왈
    dog_b.bark(); // 다운캐스팅으로 보이지만 컴파일 에러
  }
}

위 코드에서 Animal은 부모 클래스, Dog은 Animal클래스를 상속받은 자식 클래스에서 해당됩니다. 따라서 객체(Instance)가 가지고 있는 멤버는 다음과 같습니다.

Animal 클래스로 만든 객체 : Animal 클래스 멤버(name, age, bark())
Dog 클래스로 만든 객체: Animal 클래스 멤버(name, age)+ Dog 클래스 멤버(breed, 오버라이딩된 bark() )

3.1 업캐스팅부터 살펴보기

아래의 그림과 코드를 가지고 업캐스팅의 3가지 핵심 포인트를 살펴보도록 합시다.

// main 메소드 내부
Animal animal_b = new Dog(); // Animal 타입에 Dog타입 대입
animal_b.bark(); // 왈왈
animal_b.breed = "보더콜리" // 컴파일 에러
animal_b.giveHand(); // 컴파일 에러

이 부분이 업캐스팅으로, 자식 클래스의 객체가 부모 클래스의 객체로 캐스팅되는것을 말함. Dog으로 만든 객체는 Animal로 만든 객체가 가져야 할 name, age, bark()를 모두 가지고 있기 때문에 문제없이 캐스팅이 가능함
animal_b.bark()를 실행시켰을때 “동물이 짖는 소리” 가 출력된 것이 아닌 “왈왈” 이 출력된 것은 Dog클래스 안에서 오버라이딩시켰던 메소드가 실행되었다는 증거.업캐스팅된 객체가 자식 객체의 성질을 가지고 있음
Dog클래스의 필드 breed와 메소드 giveHand()에는 접근이 불가능함. 즉 업캐스팅된 객체는 자식 객체만 가지고 있는 멤버에는 접근이 불가능

3.2 그럼 다운캐스팅은?

아까 자식 클래스의 객체가 부모 클래스의 객체로 캐스팅되는것을 업캐스팅이라 했으니, 다운캐스팅은 반대로 부모 클래스의 객체가 자식 클래스의 객체로 캐스팅되는것일까요?

사실, 잘 생각해보면 이는 굉장히 어색합니다. Animal으로 만든 객체는 breed, hand()멤버를 가지고 있지 않을텐데, 이 멤버들을 필요로 하는 Dog으로 만는 객체를 만들 수 있을까요? 아까 업캐스팅할때는 breed, hand()멤버를 허공에(?) 던져버린다 쳐도, 허공에서 breed, hand()를 가져올수는 없지 않을까요?

Animal animal = new Animal();
animal.name = "Lulu";
animal.age = 3;Dog dog = animal; // 컴파일 에러
System.out.println(dog.breed); // 컴파일 에러

실제로, 이렇게 코드를 만들면 에러가 발생합니다. 따라서 다운캐스팅은 단순히 업캐스팅의 반대가 아닌, 업캐스팅되어 고유의 특성을 잃은 자식 클래스의 객체를 다시 복구시키는것을 말합니다.

Animal animal = new Dog();
animal.name = "Lulu";Dog dog = (Dog)animal; // (캐스팅할 객체타입)캐스팅할 객체
dog.breed = "보더콜리"; // 가능

위 코드를 보면 animal은 Dog으로 만든 객체가 업캐스팅된 객체입니다. 이를 다시 dog이라는 객체로 다운캐스팅 시킴으로서 이 객체가 가지고 있는 특성(breed)가 복구된 것을 알 수 있습니다. 추가적으로 업캐스팅과는 달리 괄호 안에 캐스팅할 객체 타입을 필수적으로 적어야 합니다.

4. Instanceof로 객체의 타입 식별하기

하나의 부모 클래스는 여러 자식 클래스를 가질 수 있고, 자식 클래스는 어떤 클래스의 부모 클래스가 될 수도 있습니다. 상속관계가 나무처럼 복잡하게 얽혀 있는 상황이 발생하는 것이죠! 이는 캐스팅을 할 시 해당 객체의 타입을 파악하기 어렵게 합니다.

Animal animal = new Dog(); // 업캐스팅
Dog dog = new Dog();if(animal instanceof Animal) // True
if(animal instanceof Dog) // True
if(dog instanceof Animal) // Dog은 Animal을 상속받았으므로 항상 True
if(dog instanceof Dog) // True

이를 instanceof 를 통해 해결할 수 있습니다.(판별할 객체 instanceof 클래스명) 는 판별할 객체가 해당 클래스 타입인지 여부에 따라true/false의 Boolean을 반환합니다.

5. 추가적으로 알아볼 것

OPP(객체지향)의 다향성(Polymorphism)
인터페이스와 추상 클래스가 캐스팅되는 사례 : 팩토리 패턴