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Object.clone()과 복사 생성자 (010-012~013)

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Object.clone()과 복사 생성자 (010-012~013)

서술 개념(clone 사용 규칙·복사 생성자 정의)은 ANKI 참고: 22-Object.clone() 사용 규칙, 23-복사 생성자

다음 코드의 출력은? (참조 대입은 복사가 아님)

public class Robot {
	public int hp = 100;
}
 
// main
Robot robot = new Robot();
Robot savePoint = robot;
robot.hp -= 30;
System.out.println(savePoint.hp);

70

  • savePoint 변수는 robot 변수와 동일한 참조를 가짐 — 개체가 복사된 게 아님 (의도한 세이브 포인트가 안 됨)
  • 각각 따로 두려면 개체 복사가 필요 → Object 클래스의 clone() 메서드 또는 복사 생성자

다음 코드의 결과는? (Cloneable 미구현 clone)

public class Robot {
	public int hp = 100;
 
	@Override
	public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		return super.clone();
	}
}
 
// main (throws CloneNotSupportedException 선언됨)
Robot robot = new Robot();
Robot copy = (Robot) robot.clone();
System.out.println(copy.hp);

a) 컴파일 오류? 아니오 b) 런타임 오류? 예 — CloneNotSupportedException c) 출력: 없음

  • Object 클래스의 clone() 메서드를 오버라이딩만 하고 ==Cloneable 인터페이스를 구현하지 않으면== super.clone() 호출 시 CloneNotSupportedException 예외 발생 — Java가 Cloneable 구현을 강제하는 방식
    • 이 강제는 런타임 검사 — Cloneable은 추상 메서드가 없는 빈 마커 인터페이스라 컴파일러가 미구현을 잡을 수 없고, Object의 clone() 구현이 실행 중 검사해서 던짐 (그래서 a는 아니오, b는 예)
  • CloneNotSupportedException은 checked 예외 — 처리(try-catch) 또는 선언(throws) 의무가 호출 사슬을 따라 단계마다 적용됨. 어느 하나라도 빠지면 그 지점이 컴파일 오류 — Java의 checked 예외 참고
    • Object의 clone() 시그니처가 throws CloneNotSupportedException → super.clone()을 호출하는 Robot의 clone()은 처리하거나 선언해야 함 (이 코드는 throws 선언 선택)
    • 그 결과 Robot의 clone() 시그니처에도 throws가 붙음 → robot.clone()을 호출하는 main에게 같은 의무 발생 (주석의 “main에 throws 선언됨”이 이 전제)
    • 만약 Robot의 clone()이 선언 대신 내부에서 try-catch로 처리했다면 의무는 거기서 끊겨 main에는 아무것도 필요 없음
  • 고치는 법: public class Robot implements Cloneable
  • clone() 메서드의 반환형은 Object → 사용하는 쪽에서 (Robot) 캐스팅 필요

다음 코드의 출력은? (super.clone()의 얕은 복사)

public class Engine {
	public int power = 50;
}
 
public class Robot implements Cloneable {
	public int hp = 100;
	public Engine engine = new Engine();
 
	@Override
	public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		return super.clone();
	}
}
 
// main (throws CloneNotSupportedException 선언됨)
Robot robot = new Robot();
Robot copy = (Robot) robot.clone();
 
robot.hp -= 30;
robot.engine.power -= 20;
 
System.out.println(copy.hp + " " + copy.engine.power);

100 30

  • Object 클래스의 clone() 메서드 기본 동작: 새 메모리를 할당하고 모든 멤버 변수를 대입해서 반환
    • 기본형 hp 변수: 값이 복사됨 → copy.hp는 100 유지
    • 참조형 engine 변수: 참조가 그대로 대입(얕은 복사) → robot과 copy가 같은 Engine 개체를 공유 → 30
  • 깊은 복사를 원하면 직접 작성: 참조형 멤버(Engine)도 Cloneable을 구현해 clone() 메서드를 오버라이딩하고, 복사된 개체의 멤버 변수에 그 clone() 결과를 직접 대입

Line 클래스의 깊은 복사 복사 생성자를 작성하라 (코드 작성 — 공식 안내 예시 유형)

public class Point {
	private int x;
	private int y;
 
	public Point(int x, int y) {
		this.x = x;
		this.y = y;
	}
 
	// 복사 생성자는 이미 작성되어 있음
	public Point(Point other) {
		this.x = other.x;
		this.y = other.y;
	}
}
 
public class Line {
	private Point p1;
	private Point p2;
 
	public Line(Point p1, Point p2) {
		this.p1 = p1;
		this.p2 = p2;
	}
 
	// 여기에 복사 생성자를 작성
}
public Line(Line other) {
	this.p1 = new Point(other.p1);
	this.p2 = new Point(other.p2);
}
  • 복사 생성자: 같은 타입의 개체를 매개변수로 받는 생성자 — Object.clone() 메서드보다 더 좋은 방법 (C++에서 가져옴)
  • 깊은 복사의 핵심: 참조형 멤버 변수는 그 멤버의 복사 생성자를 내부에서 호출해서 새 개체를 만들어 대입
  • 오답 주의: this.p1 = other.p1;처럼 바로 대입하면 참조 복사 → 얕은 복사가 됨
  • 참고: Point 클래스의 복사 생성자 안에서 other.x처럼 다른 개체의 private 멤버에 접근 가능 — 접근 제어자는 개체 단위가 아니라 클래스 단위

다음 각 명제의 O/X는?

  1. clone() 메서드를 오버라이딩할 때 super.clone()을 호출하지 않으면 컴파일 오류가 발생한다

  2. super.clone()은 참조형 멤버 변수의 개체까지 복사해준다

  3. 복사 생성자를 쓰려면 Cloneable 인터페이스를 구현해야 한다

  4. X — 컴파일러가 강제하지 않음. 호출 없이 직접 개체를 만들어 반환해도 컴파일·실행됨

    • 강의의 “반드시 super.clone()을 호출해야 됨”은 규약 — 새 메모리 할당·모든 멤버 대입이라는 복사 기본 동작은 Object의 clone() 메서드가 해주므로 그 통로를 거치라는 것
    • (범위 밖 보충) 규약을 어기고 new로 만들면 자식 클래스가 그 clone()을 물려받았을 때 실제 개체 타입과 다른 타입을 반환하는 문제 — super.clone()은 실행 중 실제 클래스 기준으로 복사
public class Robot implements Cloneable {
	public int hp = 100;
 
	@Override
	public Object clone() {	// super.clone() 대신 new 사용 — 컴파일 정상, throws도 필요 없어짐
		Robot copy = new Robot();
		copy.hp = this.hp;
		return copy;
	}
}
 
public class BattleRobot extends Robot {
	public int attack = 30;
	// clone()을 오버라이딩하지 않고 그대로 물려받음
}
 
// main
BattleRobot robot = new BattleRobot();
BattleRobot copy = (BattleRobot) robot.clone();	// 런타임 오류 — ClassCastException
  • 물려받은 clone() 메서드는 실체가 BattleRobot이어도 언제나 Robot 개체를 만듦 → attack 변수는 복사될 곳조차 없고, BattleRobot으로 캐스팅하는 순간 ClassCastException
  • super.clone()을 호출했다면 실행 중 ==실제 클래스(BattleRobot) 기준==으로 새 개체를 만들고 attack 변수까지 대입해줌 — 자식이 clone()을 오버라이딩하지 않아도 안전
  • 함정: new 방식은 CloneNotSupportedException을 던질 일이 없어 throws 선언도 필요 없음 — 문법적으로는 오히려 편해 보여서 규약 위반을 알아채기 어려움
  1. X — 참조형 멤버는 참조만 대입(얕은 복사). 개체까지 복사(깊은 복사)하려면 직접 작성
  2. X — 복사 생성자는 그냥 생성자라서 Cloneable·super.clone()·캐스팅이 전혀 필요 없음 — 이것이 clone()보다 좋은 이유

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