[JAVA] 추상 클래스와 인터페이스

1. 추상 클래스

객체를 직접 생성할 수 있는 클래스를 실체 클래스라 한다면 이 클래스들의 공통적인 특성을 추출해서 선언한 클래스를 추상 클래스라 한다.

 

추상 클래스와 실체 클래스는 상속의 관계를 가지고 있다. 추상 클래스가 부모, 실체 클래스가 자식으로 구현되어 실체 클래스는 추상 클래스의 모든 특성을 물려받고 추가적인 특성을 가질 수 있다.

• 공통된 필드와 메서드의 이름을 통일할 목적
• 실체 클래스를 작성할 때 시간 절약: 공통적인 특성은 추상 클래스에 선언하고 다른 점만 실체 클래스에 선언한다.

 

1) 추상 클래스 선언

• new 연산자를 이용해서 객체를 만들지 못하고 상속을 통해 자식 클래스만 만들 수 있다.
• 일반 클래스와 동일하게 필드, 생성자, 메서드를 선언할 수 있다.
• 자식 객체가 생성될 때 super()를 호출해서 추상 클래스 객체를 생성한다.

public abstract class 추상클래스 {
	// 필드
	// 생성자
	// 메소드
}

 

2) 추상 메서드와 재정의

메서드의 선언만 동일하고 실행 내용은 실체 클래스마다 달라야 하는 경우가 있다. 이런 경우를 위해서 추상 클래스는 추상 메서드를 선언할 수 있다. 추상 메서드는 메서드의 선언 부만 있고 실행 내용인 중괄호가 없는 메서드이다.

[public | protected] abstract 리턴타입 메소드이름(매개변수, ...);

• 추상 클래스 설계 시 하위 클래스가 반드시 실행 내용을 채우도록 강제하고 싶은 메서드가 있을 경우 사용한다.
• 자식 클래스는 반드시 추상 메서드를 재정의해서 실행 내용을 작성해야 한다.
• 추상 메서드를 재정의하지 않으려면 자식 클래스도 추상 클래스가 되어야 한다.

 

2. 인터페이스

인터페이스는 객체의 사용 방법을 정의한 타입으로 다양한 객체를 동일한 사용 방법으로 이용할 수 있다.

 

인터페이스는 개발 코드와 객체가 서로 통신하는 접점 역할을 한다. 개발 코드가 인터페이스의 메서드를 호출하면 인터페이스는 객체의 메서드를 호출시킨다. 그렇기 때문에 개발 코드는 객체의 내부 구조를 알 필요가 없고 인터페이스의 메서드만 알고 있으면 된다.

 

인터페이스 동작 방식

 

여기서 잠깐 개발 코드가 직접 객체의 메서드를 호출하면 간단한데 왜 중간에 인터페이스를 둘까?

 

개발 코드를 수정하지 않고 사용하는 객체를 변경할 수 있도록 하기 위해서이다. 인터페이스는 여러 객체에서 사용하므로 객체에 따라 실행 내용과 리턴 값이 달라진다. 따라서 개발 코드 측면에서는 코드 변경 없이 실행 내용과 리턴 값을 다양화할 수 있다는 장점이 있다.

 

1) 인터페이스 선언

• 객체 사용 방법을 정의한 것이므로 실행 시 데이터를 저장할 수 있는 인스턴스 또는 정적 필드를 선언할 수 없다.
• 객체로 생성할 수 없기 때문에 생성자를 가질 수 없다.
• 상수 필드와 추상 메서드만을 구성 멤버로 가진다.
  • 상수 필드
    • 모든 인터페이스의 필드는 public static final 특성을 갖고 생략하더라도 컴파일 과정에서 자동으로 붙게 된다.
    • 인터페이스 상수는 실행 시 값을 바꿀 수 없고 선언과 동시에 초기값을 반드시 지정해야 한다.
  • 추상 메서드
    • 인터페이스 메서드는 실행 블록이 없는 추상 메서드로 선언한다.
    • 추상 메서드는 public abstract 특성을 갖고 생략하더라도 컴파일 과정에서 자동으로 붙게 된다.

[public] interface 인터페이스 {
	// 상수
	[public static final] 타입 상수이름 = 값;
	// 추상 메소드
	[public abstract] 타입 메소드이름(매개변수, ...);
}

 

2) 인터페이스 구현

객체는 인터페이스에서 정의된 추상 메서드와 동일한 실체 메서드를 갖고 있어야 한다. 이러한 객체를 인터페이스의 구현 객체라고 하고 구현 객체를 생성하는 클래스를 구현 클래스라 한다.

// 구현 클래스
public class 구현클래스 implements 인터페이스 {
	// 인터페이스에 선언된 추상 메소드의 실체 메소드 선언
}

// 다중 인터페이스 구현 클래스
public class 구현클래스 implements 인터페이스1, 인터페이스2 {
	// 인터페이스1에 선언된 추상 메소드의 실체 메소드 선언
	// 인터페이스2에 선언된 추상 메소드의 실체 메소드 선언
}

// 구현 클래스가 작성되면 new 연산자로 객체를 생성할 수 있다.
// 그러나 인터페이스를 사용한 것은 아니다.
구현클래스 변수 = new 구현클래스();

 

3) 인터페이스 사용

인터페이스는 필드, 생성자 또는 메서드의 매개 변수, 생성자 또는 메서드의 로컬 변수로 선언될 수 있다. 인터페이스로 구현 객체를 사용하려면 인터페이스 변수를 선언하고 구현 객체를 대입해야 한다. 인터페이스 변수는 참조 타입이기 때문에 구현 객체가 대입될 경우 구현 객체의 번지를 저장한다.

인터페이스 변수;
변수 = 구현객체;

인터페이스 변수 = 구현객체;

 

구현 객체가 인터페이스 타입에 대입되면 인터페이스에 선언된 추상 메서드를 개발 코드에서 사용할 수 있게 된다. 개발 코드는 인터페이스에 선언된 추상 메서드를 호출하고 인터페이스는 구현 객체의 재정의 메서드를 호출한다.

 

4) 타입 변환과 다형성

다형성을 구현하기 위해서는 메서드 재정의와 타입 변환이 필요하다. 인터페이스 역시 이 두 가지 기능이 제공되므로 상속과 더불어 다형성을 구현하는 데 많이 사용된다. 프로그램 소스 코드는 변함이 없는데 구현 객체를 교체함으로써 프로그램의 실행 결과가 다양해진다. 이것이 인터페이스의 다형성이다.

 

자동 타입 변환

구현 객체가 인터페이스 타입으로 변환되는 것은 자동 타입 변환에 해당된다. 인터페이스 구현 클래스를 상속해서 자식 클래스를 만들었다면 자식 객체도 자동 타입 변환할 수 있다.

 

강제 타입 변환

구현 객체가 인터페이스 타입으로 자동 타입 변환하면 인터페이스 메서드만 사용 가능하다. 경우에 따라 구현 클래스에 선언된 필드와 메서드를 사용해야 할 경우도 생길 수 있다. 강제 타입 변환을 통해 다시 구현 클래스 타입으로 변환한 후 구현 클래스의 필드와 메서드를 사용할 수 있다.

if (vehicle instanceof Bus) {
	Bus bus = (Bus)vehicle;
}