[Item 20] 추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

자바에서 제공하는 다주우 구현 메커니즘

• 인터페이스
• 추상 클래스

자바 8 이후에 인터페이스도 디폴트 메서드를 제공할 수 있게 되어 두 메커니즘 모두 인스턴스 메서드를 구현 형태로 제공할 수 있다.

• 추상 클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스는 반드시 추상 클래스의 하위 클래스가 되어야 한다는 점이다.
  • 상속을 통해 하위 클래스가 되어야 된다라는 말인거 같다.
• 자바는 단일 상속만 지원
  • 추상 클래스 방식은 새로운 타입을 정의하는 데 제약을 안게 되는 셈이다.
    • 하위 클래스가 되어야 하는 제약
• 인터페이스가 선언한 메서드를 모두 정의하고 그 일반 규약을 잘 지킨 클래스라면 다른 어떤 클래스를 상속했든 같은 타입으로 취급된다.

차이점 정리

• 추상 클래스를 구현한 클래스는 하위 클래스가 되는 제약을 갖는다.
• 인터페이스는 어떤 클래스를 구현했든 같은 타입으로 취급된다.

 

기존 클래스에도 손쉽게 새로운 인터페이스를 구현 해 넣을 수 있다.

• 인터페이스가 요구하는 메서드를 구현하고, 클래스 선언에 implements 키워드를 선언하면 끝이다.

 

반면에 추상 클래스는 끼워 넣기가 어렵다.

• 추상 클래스를 확장 하려면 상속을 해야하는데 계층 구조로 하위 클래스를 만들어 확장을 해야한다.
  • 강제성 계층구조로 혼란을 준다.

 

인터페이스는 믹스인 정의에 안성맞춤이다.

• 대상 타입의 주된 기능에 특정 선택적 행위를 제공한다고 선언하는 효과를 준다.
  • Comparable 인터페이스를 선언하면 순서를 정할 수 있다고 말할 수 있다.

 

반면에 추상 클래스에는 어렵다

• 2개의 부모를 가질 수 없기 때문이다.
• 계층구조에는 믹스인을 삽입하기에 합리적인 위치가 없다.

 

인터페이스로는 계층구조가 없는 타입 프레임워크를 만들 수 있다.

• 타입을 계층적으로 정의하면 수많은 개념을 구조적으로 잘 표현할 수 있지만, 현실에는 계층을 엄격히 구분하기 어려운 개념도 있다.
• 예를 들어 Singer 와 SongWriter 라는 인터페이스가 있다고 해보자

public interface Singer {
    AudioClip sing(Song s);
}

public interface Songwriter {
    Song compose(int chartPosition);
}

• 인터페이스로 정의하면 가수 클래스가 위의 2개의 인터페이스를 구현해도 문제되지 않는다.
• 확장과 새로운 기능을 추가할 수 있고 제 3의 인터페이스를 정의할 수 있다.

public interface SingerSongwriter extends Singer, Songwriter {
    AudioClip strum();
    void actSensitive();
}

• 같은 구조를 클래스로 만들면 속성이 n개라면 조합의 수는 2n제곱 이 된다. 흔히 조합 폭발이라 부른다.
• 메서드도 매개변수 타입만 다른 메서드가 수 없이 나올 것이다.

 

래퍼 클래스 관용구와 함꼐 사용하면 인터페이스는 기능을 향상시키는 안전하고 강력한 수단이 된다.

• 타입을 추상 클래스로 정의해두면 그 타입에 기능을 추가하는 방법은 상속뿐이다.
• 상속해서 만든 클래스는 래퍼 클래스보다 활용도가 떨어지고 깨지기는 더 쉽다.

 

인터페이스의 메서드 중 구현 방법이 명백한 것이 있다면 그 구현을 디폴드 메서드로 제공할 수 있다.

• 디폴트 메서드를 제공할 때 @ImplSpec 자바독 태그를 붙여 문서화해야 한다.
• 디폴트 메서드도 제약이 있다.
  • Object의 메서드를 제공하면 안된다.
  • 인스턴스 필드를 가질 수 없고, public 이 아닌 정적 멤버도 가질 수 없다.(단 private 정적 메서드는 예외다.)

 

추상 클래스와 인터페이스를 조합하여 구현하는 방법도 있다.

• 인터페이스로는 타입을 정의하고, 필요하면 디폴트 메서드 몇 개도 함께 제공한다.
• 골격 구현 클래스는 나머지 메서들까지 구현한다.
  • 템플릿 메서드 패턴
• 관례상 인터페이스 이름이 Interface 라면 추상 클래스 이름은 AbstractInterface로 짓는다.

 

골격 구현을 사용해 완성한 구체 클래스

public class AbstractListProvider {

    public static List<Integer> intArrayAsList(int[] a) {
        Objects.requireNonNull(a);
        return new ArrayList<>(){
            @Override
            public Integer get(int index) {
                return a[index]; // 오토박싱
            };

            @Override
            public Integer set(int index, Integer element) {
                int oldVal = a[index];
                a[index] = element;
                return oldVal;
            };

            @Override
            public int size() {
                return a.length;
            };
        };
    }
}

• int 배열을 받아 Integer 인스턴스의 리스트 형태로 보여주는 어댑터 이기도 하다.
• 박싱과 언박싱이 일어나 성능은 좋지 않다.
• 익명 클래스를 사용했다.

골격 구현을 사용해 얻는 장점

• 추상 클래스로 타입을 정의할 때 따라오는 제약에서 자유롭다
• 골격 구현을 확장하지 못하는 상황이면 인터페이스가 직접 디폴트 메서드를 제공하는 장점을 누릴 수 있다.

 

골격 구현 작성 순서

• 인터페이스를 잘 살펴 다른 메서드들이 구현에 사용되는 기반 메서드들을 선정한다.
  • 이 기반 메서드들은 골격 구현에서는 추상 메서드가 될 것이다.
• 기반 메서드들을 사용해 직접 구현할 수 있는 메서드를 모두 디폴트 메서드로 제공한다.
  • 단, Object의 메서드는 디폴트 메서드로 제공하면 안된다.
  • 만약 기반 메서드가 모두 디폴트 메서드로 제공된다면 골골격 구현 클래스를 별도로 만들지 않아도 된다.
• 디폴트 메서드를 만들고 남은 메서드는 골격 구현 클래스를 생성하여 메서드를 작성한다.
  • 필요하면 public 이 아닌 필드와 메서드를 추가해도 된다.

 

주의

• 골격 구현은 기본적으로 상속해서 사용하는 걸 가정하므로 설계 및 문서화 지침을 모두 따라야 한다.
• 골격 구현은 반드시 그 동작 방식을 잘 정래 문서로 남겨야한다.

 

단순 구현은 골격 구현의 작은 변종이다.

• AbstractMap.SimpleEntry 가 좋은 예다
  • 단순 구현도 골격 구현과 같이 상속을 위해 인터체이스를 구현한 것이지만, 추상 클래스가 아니란 점이 다르다.
  • 동작하는 가장 단순한 구현이다. 이러한 단순 구현은 그대로 써도 되고 필요에 맞게 확장해도 된다.

 

정리

• 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 적합하다.
• 복잡한 인터페이스라면 구현하는 수고를 덜어주는 골격 구현을 함계 제공하는 방법을 꼭 고려해보자.
• 골격 구현은 가능한 한 인터페이스의 디폴트 메서드로 제공하여 그 인터페이스를 구현한 모든 곳에서 활용하도록 하는 것이 좋다.
  • 가능한 한 이라고 한 이유는, 인터페이스에 걸려 있는 구현상의 제약 때문에 골격 구현을 추상 클래스로 제공하는 경우가 더 흔하기 때문이다.