20. 추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

tip
  • 다중 구현용 타입 → 인터페이스가 가장 적합
  • 복잡한 인터페이스 → 골격 구현을 함께 제공
  • 골격 구현은 가능한 한 디폴트 메서드로 제공

자바의 다중 구현 매커니즘#

  1. 인터페이스
  2. 추상클래스

인터페이스와 추상클래스의 공통점#

  1. 인스턴스 메서드를 구현 형태로 제공 가능
    • 인터페이스는 자바8부터 default method 제공
  2. 인스턴스로 생성이 불가능하다.
  3. 선언부만 있는 추상 메서드를 갖는다.

인터페이스와 추상클래스의 차이점#

0. 목적

추상 클래스

  • 추상 클래스를 상속받아 기능을 이용하고 확장시켜야한다.

인터페이스

  • 구현을 강제해서 구현 객체가 같은 동작을 하도록 보장한다.
1. 새로운 타입의 정의

추상클래스

  • 추상 클래스의 하위 클래스
    • 추상클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스
  • 새로운 타입 정의에 제약 존재
    • 자바는 단일 상속만 지원

인터페이스

  • 인터페이스의 규약을 잘 지킨 클래스
    → 어떤 클래스를 상속했든 같은 타입으로 취급
2. 기존 클래스에서의 구현

인터페이스 → 쉽다

  1. 인터페이스가 요구하는 메서드 추가
  2. 클래스 선언에 implements 구문 추가

추상 클래스 → 어렵다

  • 계층 구조상 클래스의 공통 조상을 찾는다.
  • 새로 추가된 추상 클래스의 모든 자손이 이를 상속하게 하는 것은 어렵다.
// 만약 여기서 추상 클래스 Person을 확장해야한다면?
public class Amy extends Student {
// ...
}
public class Jason extends Student {
// ...
}
abstract class Student {
// ...
}
// 이렇게??
public abstract class Person {
public abstract void walk();
}
abstract class Student extends Person {
// ...
}
// Student를 상속 받았던 객체들은 모두 walk()이라는 메소드의 구현을 해야한다.
public class Amy extends Student {
// ...
}
3. mixin

클래스가 구현할 수 있는 타입

  • 원래의 주타입 외에 특정 선택적 행위를 제공(혼합; mixed in) 한다고 선언하는 효과 제공

인터페이스

  • 안성맞춤
  • 예) Comparable 은 자신을 구현한 클래스의
    • 인스턴스들끼리는 순서를 정할 수 있다고 선언 한 믹스인 인터페이스

추상 클래스

  • 믹스인을 정의할 수 없다.
  • 기존 클래스에 덧씌울 수 없기 때문
  • 클래스는 두 부모를 섬길 수 없음
  • 클래스 계층 구조 → 믹스인을 삽입하기에 합리적인 위치가 없음
public class Amy extends Student implements Comparable {
@Override
public int compareTo(Object o) {
return 0;
}
}
// 만약 Comparable이 추상 클래스라면?
public abstract class Comparable<T> {
public abstract int compareTo(T o);
}
// 들어갈 자리가 없다! 😱
public class Amy extends Student {
// ...
}
4. 인터페이스로는 계층구조가 없는 타입 프레임워크를 만들 수 있다.
public interface Singer {
AudioClip sing(Song s);
}
public interface Songwriter {
Song compose(int chartPosition);
}

타입을 인터페이스로 정의

  • Singer 와 Songwriter 모두를 구현해도 전혀 문제되지 않는다.
  • 제3의 인터페이스 정의
public interface SingerSongwriter extends Singer, Songwriter {
AudioClip strum();
void actSensitive();
}

인터페이스 디폴트 메서드#

인터페이스 디폴트 메서드

인터페이스의 메서드 중 구현 방법이 명백한 것

→ 프로그래머의 일감을 덜어줄 수 있다.

  • 디폴트 메서드를 제공할 땐 → 문서화 필요
public interface Student {
public void study();
public default void syaHello() {
System.out.println("안녕하세요");
}
}
인터페이스 디폴트 메서드의 제약사항
  1. equals, hashCode 는 디폴트 메서드로 제공할 수 없다.
  2. 인터페이스는 인스턴스 필드와, public 이 아닌 정적 멤버를 가질 수 없다.
  3. Java 9 이후부터는 private static 메서드도 구현이 가능하게 변경되었다.
  4. 우리가 만들지 않은 인터페이스에는 디폴트 메서드를 추가할 수 없다.

추상 클래스는 언제 사용하는게 좋을까?#

  1. 추상 클래스는 인터페이스와 달리 프로퍼티를 정의할 수 있다.

    • 참고로 인터페이스도 프로퍼티를 정의할 수 있지만 기본적으로 public static 형태로 정의된다 (상수취급)
    • 추상 클래스의 구현 클래스는 추상 클래스가 가진 프로퍼티에 접근할 수 있다.

  2. protected 추상 메서드를 정의할 수 있다.

    • 인터페이스에서는 protected 접근자를 사용할 수 없다.

위 두 특징으로 가장 잘 활용할 수 있는 방법이 바로 템플릿 메서드 패턴이다.

템플릿 메서드 패턴#

템플릿 메서드 패턴

인터페이스 + 추상 골격 구현 (skeletal implementation) 클래스

  • 인터페이스와 추상 클래스의 장점을 모두 취하는 방법
  • 인터페이스 → 타입 정의, 디폴트 메서드 제공
  • 골격 구현 클래스 → 나머지 메서드 구현

네이밍#

  • 인터페이스 Interface
  • 골격 구현 클래스 AbstractInterface
    • AbstractCollection, AbstractList, AbstractSet, AbstractMap

골격 구현 클래스#

Map.Entry 인터페이스

  • 디폴트 메서드의 기반 메서드
    • getKey, getValue, [setValue]
  • 골격 구현 클래스의 기반 메서드
    • Object 메서드들
    • equals, hashCode, toString
public abstract class AbstractMapEntry<K, V> implements Map.Entry<K, V> {
// 변경 가능한 엔트리는 이 메서드를 반드시 재정의 해야함
@Override public V setValue(V value) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
// Map.Entry.equals 의 일반 규약을 구현함.
@Override public boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
// ...
}
@Override public int hashCode() {
// Map.Entry.hashCode 의 일반 규약을 구현함
}
@Override public String toString() {
return getKey() + "=" + getValue();
}
}

골격 구현 클래스의 문서화#

tip

골격 구현은 기본적으로 상속해서 사용하는 것을 가정함

  • 19 설계 및 문서화 지침을 모두 따라야 함.

골격 구현을 사용해 완성한 구체 클래스#

List 구현체를 반환하는 정적 팩터리 메서드, AbstractList 골격 구현으로 활용함.

static List<Integer> intArrayAsList(int[] a) {
Objects.requireNonNull(a);
// 다이아몬드 연산자 <>, 자바9 부터 가능
return new AbstractList<>() {
@Override public Integer get(int i) {
return a[i]; // 오토박싱
}
@Override public Integer set(int i, Integer val) {
int oldVal = a[i];
a[i] = val; // 오토언박싱
return oldVal; // 오토박싱
}
@Override public int size() {
return a.length;
}
};
}

골격 구현 클래스의 의의#

  • 추상 클래스처럼 구현을 도와줌
  • 추상 클래스로 타입을 정의할 때의 제약에서 벗어남

시뮬레이트한 다중상속 simulated multiple inheritance#

  1. 인터페이스를 구현한 클래스에서 해당 골격 구현을 확장한 private 내부 클래스를 정의함
  2. 각 메서드 호출을 내부 클래스의 인스턴스에 전달

래퍼 클래스와 비슷한 방식

public class PhoneManufacturer {
public void printManuFacturer() {
System.out.println("Made by Apple");
}
}
// 골격 구현을 확장한 클래스
public class InnerAbstractPhone extends AbstractPhone {
@Override
public void greeting() {
System.out.println("I am iPhone");
}
}
public class IPhone extends PhoneManufacturer implements Phone {
InnerAbstractPhone innerAbstractPhone = new InnerAbstractPhone(); // 내부 클래스로 정의
@Override
public void booting() {
innerAbstractPhone.booting();
}
@Override
public void greeting() {
innerAbstractPhone.greeting();
}
@Override
public void shutdown() {
innerAbstractPhone.shutdown();
}
@Override
public void process() {
printManuFacturer();
innerAbstractPhone.process();
}
}

골격 구현의 작성#

  1. 인터페이스의 기반 메서드를 선정함
  2. 기반 메서드들을 사용해 직접 구현할 수 있는 메서드 → 디폴트 메서드로 제공
    • 기반 메서드를 모두 디폴트 메서드로 구현하였다면 골격 구현 클래스의 작성이 필요 없다.
  3. 나머지 기반 메서드 → 골격 구현 클래스에 작성
    • 골격 구현 클래스에는 필요하면 public 이 아닌 필드와 메서드를 추가할 수 있다.

Reference#

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