[Java] Interface / Abstract Class

추상화 다형성

---

Java에서 인터페이스와 추상 클래스는 객체지향 프로그래밍의 중요한 요소인 추상화와 다형성을 구현하는 데에 사용한다. 이 두 개념은 클래스가 가져야 할 행위나 속성을 정의하는 방법을 제공하며, 특정 상황에서 어떤 것을 사용하는 것이 더 적합한지에 따라 선택하게 된다.

추상화(Abstraction)

추상화는 구체적인 구현을 숨기고, 필요한 부분만을 외부에 제공하는 것을 의미한다.이는 복잡한 시스템의 세부 사항을 감추고, 필요한 기능만을 제공하는 프로그래밍 기법이다. 자바에서는 인터페이스 혹은 추상 클래스를 통해 이뤄낼 수 있다.

• Interface(추상화) 혹은 Abstract Class(추상 클래스) → (구현, 구체화) 클래스 = 데이터 + 행위
  • Abstract: What 무엇을 저장? / 무엇을 수행? → Concrete: How 어떻게 저장? 어떻게 수행?
    • "어떤 데이터가 있는지?" → 데이터: 필드(Field) 혹은 속성(Attribute)
    • "어떤 행위가 있는지?" → 행위: 메서드(Method)

• 일반적인 유저는 프로그램(어플리케이션)이든, 자동차든, 식당에서 음식을 먹든 원리는 생각하지 않는다.
• 그렇기때문에 인터페이스는 유저 입장에서만 사용하면 되기때문에, 그 내부의 원리(구체)는 언제든지 뒤바뀌어도 된다.

Interface

인터페이스는 클래스가 가져야할 행동(메서드)를 정의하는 틀이다. 구현체는 감추고, 필요한 메서드만 노출한다. 인터페이스는 추상 메서드와 정적 메서드, 디폴트 메서드를 포함할 수 있다.

 

특징:

• 완전한 추상화를 제공한다. 인터페이스 자체에는 구현이 없고, 클래스가 반드시 구현해야 한다.
• 다중 상속을 지원한다. 클래스는 여러 인터페이스를 동시에 구현할 수 있다.
• 디폴트 메서드(Java 8)를 사용할 수 있어, 일부 구현을 인터페이스 내에서 제공할 수 있다.

Default Method 예시

interface IClass {
	public default void method() {
    	throw new RuntimeException("Have to be implemented");
    }
}

 

다중 상속 가능

interface MakingRamen extends MakingRamenWater, MakingRamenSoup {
}

public interface Vehicle {
	public default void doSomething(int n) {
    	System.out.println("doSomething(Vehicle)");
    }
}

public interface VehicleChild extends Vehicle {
}

 

다중 구현 가능(단, 동일한 메서드가 있다면 아래와 같이 디폴트 메소드를 Override 해줘야 한다.)

public interface Vehicle {
	public default void doSomething(int n) {
    	System.out.println("doSomething(Vehicle)");
    }
}

public interface Movable {
	public default void doSomething(int n) {
    	System.out.println("doSomething(Movable)");
    }
}

public static class Car implements Vehicle, Movable {
	@Override
    public void doSomething(int n) {
    	Vehicle.super.doSomething(n);
        Movable.super.doSomething(n);
        System.out.println("doSomething(Car)");
    }
}

public static void main(String args[]) {
	Car car = new Car();
    car.doSomething(10);

// 실행 결과
// doSomething(Vehicle)
// doSomething(Movable)
// doSomething(Car)

 

• Private 메서드는 Abstract가 아닌 구현체로 인터페이스 내에 존재할 수 있다.
  • 인터페이스 디폴트 메서드가 등장함과 동시에 인터페이스 내 메서드 호출이 가능하다.
• 인터페이스 내 정적 멤버, 정적 메서드 정의가 가능하다.
  • 인터페이스 내 정적 멤버: `public static final` 의미없어 삭제가 가능하다.
    • `public`: 어차피 인터페이스는 `implements`로 구현되어야하기에 무조건 `public`이어야 한다.
    • `static`: 어차피 인터페이스는 객체로 인스턴스화되지 않는다.
      • https://1000sang-dev.tistory.com/48 글 참고. 
    • `final`: 어차피 인터페이슨느 형상만 제공할 뿐이라, 구현(구체)클래스에서 본 필드 조작이 불가능하다.
  • 인터페이스 내 정적 메서드: `public` 의미가 없어 삭제가 가능하지만 `static`은 삭제가 불가능하다.
    • `public`: 어차피 인터페이스는 `implements`로 구현되어야하기에 무조건 `public`이어야 한다.
    • `static` 삭제  불가: 기타 `abstract`나 `default`와 구별하기 위함이다.

public interface HeroCreateRepository<T extends Hero, F> {
    public static final String EXCEPTION = "have to be implemented : F save(T hero)";

    public static void print() {
        System.out.println(EXCEPTION);
    }

    default F save(T hero) {
        print();
        throw new RuntimeException(EXCEPTION);
    }
}

- 내부에서 바로 호출할 수 있고,

HeroCreateRepository.print();

- 외부에서도 이렇게 호출이 가능하다.

---

추상클래스 Abstract Class: 클래스와 인터페이스 중간 성격

추상 클래스는 클래스와 인터페이스의 중간 성격을 갖고 있으며, 일부는 구현되고 일부는 추상적인 메서드를 가진다. 구현이 필요한 메서드 뿐만아니라, 구현된 메서드도 포함할 수 있다.

 

특징:

• 부분적으로 구현된 클래스로, 필드와 메서드를 포함할 수 있다.
• 상속을 통해 확장되며, 단일 상속만 가능하다.
• 공통된 기능을 제공하면서, 하위 클래스에서 특정 기능을 구현하도록 강제할 수 있다.

예시

abstract class MakingRamen implements RamenProcess {
	public void boiling() {
		System.out.println("- 라면을 함께 만들어볼까요?");
		System.out.printf("1. 첫째로, 물은 %S 을/를 넣을게요.%n", water());
		System.out.printf("2. 둘째로, 스프는 %S 을/를 넣을게요. 면보다 스프먼저!%n", soup());
		System.out.printf("3. 마지막으로는, 면은 %S 을/를 투척할게요.%n", noodle());
		System.out.println("- 자, 다 만들었습니다. 맛있게 드세요.");
	}
}

// 출력 결과
// -라면을 함께 만들어볼까요?
// 1. 첫째로, 물은 수돗물 을/를 넣을게요.
// 2. 둘째로 스프는 신라면 스프 을/를 넣을게요. 면보다 스프먼저!
// ~~~~~

class MakingSinRamen extends MakingRamen {
	public String water() { return "수돗물"; }
	public String soup() { return "신라면 스프"; }
	public String noodle() { return "건면"; }
}

class MakingJinRamen extends MakingRamen {
	public String water() { return "정수물"; }
	public String soup() { return "진라면 스프"; }
	public String noodle() { return "생면"; }
}

MakingRamen letsMakingSinRamen = new MakingSinRamen();
letsMakingSinRamen.boiling();

MakingRamen letsMakingJinRamen = new MakingJinRamen();
letsMakingJinRamen.boiling();

 

추상화의 구현:

추상 클래스는 일부부 메서드가 구현되어 있고, 나머지는 구체적인 클래스에서 구현된다. 공통 로직은 추상 클래스에서 제공하고, 특정 로직만 하위 클래스에서 오버라이드 할수 있다.

 

---

 

다형성(Polymorphism)

다형성은 하나의 클래스나 인터페이스가 다양한 형태로 동작하는 것을 의미한다. 자바에서 다형성은 클래스 상속과 인터페이스 구현을 통해 가능하다.

 

(부모) 클래스 다형성: "클래스 상속"을 통한

하나의 동일 클래스의 메서드가 "동일한 클래스 A 형태를 갖고있기에" → 다양한 구현체로 호출되는 것

예시 코드

class Animal {
	public void sound() {
    	System.out.println("Animal sound");
    }
}

class Dog extens Animal {
	@Override
    public void sound() {
    	System.out.println("멍멍");
    }
}

• 클래스 상속을 통해 부모 클래스에 메서드를 재정의하여 다양한 동작을 구현한다.
• 객체는 부모 타입으로 선언되지만, 자식 클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

인터페이스 다형성: "인터페이스 구현"을 통한

하나의 동일 클래스의 메서드가 "동일한 인터페이스 형태를 갖고 있기에" → 다양한 구현체로 호출되는 것

예시 코드

public interface Vehicle {
	void drive();
}

public class Car implemets Vehicle {
	public void drive() {
    	System.out.println("Driving a car");
    }
}

• 인터페이스를 통해 구현 클래스가 다양한 구현체를 가질 수 있다.
• 동일한 인터페이스를 구현한 여러 클래스를 같은 타입으로 다룰 수 있는 유연성을 제공한다.

 

인터페이스와 추상 클래스의 차이점

특징	인터페이스(Interface)	추상 클래스(Abstract Class)
구현 여부	모든 메서드는 기본적으로 추상적 (Java 8 이후 디폴트 메서드 허용)	일부 메서드는 구현 가능
다중 상속	다중 상속 가능	단일 상속만 가능
필드	상수만 가능(public static final)	필드(멤버 변수) 사용가능
생성자	생성자를 가질 수 없음	생성자를 가질 수 있음
목적	클래스가 가져야 할 행동을 정의 (구현은 클래스에 위임)	공통적인 동작을 구현하면서, 특정 동작을 하위 클래스에 위임
추상 메서드	모든 메서드는 기본적으로 추상적(abstract)	추상 메서드와 구현된 메서드 혼합 가능
사용 시기	다중 상속이 필요하거나, 여러 클래스에서 동일한 행위를 정의할 때	공통된 기능을 제공하고, 일부 구현을 강제할 때

---

ℹ️참고

[ASAC 6기 강의자료]