Java/whiteship-java-study

8주차 인터페이스

ysk(0soo) 2022. 10. 18. 18:17

목표

자바의 인터페이스에 대해 학습하세요.

학습할 것 (필수)

  • 인터페이스 정의하는 방법
  • 인터페이스 구현하는 방법
  • 인터페이스 레퍼런스를 통해 구현체를 사용하는 방법
  • 인터페이스 상속
  • 인터페이스의 기본 메소드 (Default Method), 자바 8
  • 인터페이스의 static 메소드, 자바 8
  • 인터페이스의 private 메소드, 자바 9

인터페이스와 추상클래스의 차이점

  • 추상(abstract) 클래스와 인터페이스(interface) 공통점과 차이점

  • 추상(abstract) : ->사물이 지니고 있는 여러 가지 측면 가운데서 특정한 측면만을 가려내어 포착하는 것

객체의 개념을 이용하여 객체들을 여러 그룹으로 분류함으로써 얻는 장점이 무엇이 있을까?

  1. 객체 간의 차이점은 무시하고 객체들 간의 공통점을 파악하기 쉬움

  2. 객체의 불필요한 세부사항을 제거함으로써 중요한 부분을 강조할 수 있음

  • 공통점

    • 자기 자신을 객체화할 수 없으며 다른 객체가 상속(extends) , 구현(implements)을 하여 객체를 생성할 수 있다.
    • 상속(extends) , 구현(implements)을 한 하위 클래스에서는 상위에서 정의한 추상 메서드(abstract method)를 반드시 구현하여야 한다.

  • 차이점

추상 클래스(abstract class) 인터페이스(interface)
1. 일반 메소드 포함가능 1. 모든 메서드는 추상메서드 주의) 자바 8 이후 부터 default ,static 메서드 추가가능
2. 다중상속 불가능 2. 다중상속 가능
3. 상수, 변수 필드 포함가능 3. 상수필드만 포함가능

그럼 추상클래스만 쓰지 왜 인터페이스가 존재할까?

  • 추상 클래스는 IS - A ~는 ~이다

    • youngsoo는 사람이다.

  • 인터페이스는 HAS - A ~는 ~ 를 할 수 있다.

    • youngsoo는 수영을 할 수 있다.

즉 Person은 수영을 할 수도 있고,
할 수 없을 수도 있기 때문에 Person이라는 개념에 속하는 것이 어색하다.

인터페이스의 장점

  1. 개발 기간을 단축 시킬 수 있다.

    • 인터페이스가 작성되면 이를 사용해서 프로그램을 작성하는 것이 가능하다.
    • 메서드를 호출하는 쪽에서는 선언부만 알면 되기 때문이다.

  2. 클래스간 결합도를 낮출 수 있다.

    코드의 종속성을 줄이고 유지보수성을 높이도록 해준다.

  3. 표준화가 가능하다.

    클래스의 기본틀을 제공하여 개발자들에게 정형화된 개발을 강요할 수 있다.

    → 자바의 다형성을 극대화 하여 코드의 수정을 줄이고 유지보수성을 높인다.


인터페이스 정의하는 방법

인터페이스란 객체와 객체 사이에서 일어나는 상호 작용의 매개로 쓰인다.

  • 서로 이어주는 다리 역할과 프로젝트의 설계도로 생각할 수 있다.

모든 기능을 추상화로 정의한 상태로 선언만 한다.

  • -> 인터페이스 내에서 구현은 하지 않는다.

인터페이스의 선언은 예약어로 class 대신 "interface" 키워드를 사용하며,

접근 제어자로는 public 또는 default를 사용한다.

  1. 추상 메서드와 상수로 구성됨 (자바 8 이후부터 default , static 메서드 추가 가능)
  1. 모든 메서드 접근 지정자는 public이며 생략이 가능
  1. 상수는 public static fianl 속성이며 생략이 가능

인터페이스 구현하는 방법

인터페이스는 구현한다는 의미 키워드 implements를 사용한다

클래스가 인터페이스를 상속받아 인터페이스를 구현한다.

  • 인터페이스 선언

    public interface Person {
  void move();
}

  • 인터페이스 구현

    public class Youngsoo implements Person {
  @Override
  public void move() {
      System.out.println("영수가 움직인다");
  }
}

  • 이렇게 오버라이딩 할 때는 부모의 메소드보다 넓은 범위의 접근 제어자를 지정해야한다.

  • 만일 구현하는 인터페이스의 메서드 중 일부만 구현한다면, abstract를 붙여서 추상 클래스로 선언해야 한다.

public abstact class Developer implements Person {
    public void move();
}

익명 구현

  • 구현 클래스를 만들어 사용하는 것이 일반적이고, 클래스를 재사용할 수 있기 떄문에 편리하지만, 일회성의 구현 객체를 만들기 위해 소스파일을 만들고 클래스를 선언하는 것은 비효율적이다.

  • 자바는 소스 파일을 만들지 않고도 구현 객체를 만들 수 있는 방법을 제공하며 이것이 "익명 구현 객체" 이다.

인터페이스 변수 = new 인터페이스(){
    // 인터페이스에 선언된 추상 메소드의 실체 메소드 구현
}

인터페이스 레퍼런스를 통해 구현체를 사용하는 방법

다형성은 자손클래스의 인스턴스를 부모타입의 참조변수로 참조하는 것이 가능하다

인터페이스도 이를 구현한 클래스의 부모라 할 수 있으므로 해당 인터페이스 타입의 참조변수로 클래스의 인스턴스를 참조할 수 있으며, 인터페이스 타입으로 형변환도 가능하다.


interface Person {
    void move();
}

class Youngsoo implements Person {

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("영수가 움직인다");
    }

    public void develop() {
        System.out.println("영수가 개발한다.");
    }
}

class Son implements Person {

    @Override
    public void move() {
        System.out.println("손씨가 움직인다");
    }

    public void clap() {
        System.out.println("손씨가 박수친다");
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Person youngsoo = new Youngsoo();

        Person son = new Son();


        youngsoo.move();
        son.move();


        youngsoo.develop(); // 불가능

        son.clap(); // 불가능

        ((Youngsoo)youngsoo).develop(); // 가능

        ((Son)son).clap(); // 가능

    }
}

  • 인터페이스 타입은 구현체(Youngsoo나 Son)의 내부 구현을 모르니 Youngsoo나 Son의 메소드를 호출할 수 없다.

  • 다시 하위타입인 본래 타입으로 캐스팅해야만 사용 가능하다.

즉, 인터페이스 레퍼런스는 인터페이스를 구현한 클래스의 인스턴스를 가리킬 수 있고,
해당 인터페이스에 선언된 메소드만 호출 할 수 있다.

인터페이스 상속

인터페이스는 클래스와 달리 다중 상속이 가능하다.

  • 인터페이스의 메서드는 추상 메서드로 구현하기 전의 메서드이기 떄문에 어떤 인터페이스의 메서드를 상속받아도 같기 떄문이다.

자바의 ArrayList도 다중 인터페이스 구현이 되어있다

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    ...
}

그러나, 상위 인터페이스에 있는 메서드 중에서

  • 메서드 명과 파라미터 형식은 같지만 리턴 타입이 다른 메서드가 있다면,
  • 둘중 어떤 것을 상속받느냐에 따라 규칙이 달라지기 때문에 다중 상속이 불가능하다.

또한, static 메소드는 override가 안된다.

강한 결합과 느슨한 결합

왼쪽의 그림(강한 결합)부터 살펴보자.

  • A는 B에 의존하고 있다. (A가 B를 사용)
  • 이 때, A가 C를 사용하게 하려면?
  • A는 B를 의존하고 있는 코드를 C를 의존하게끔 변경해야 한다. (강한 결합)

이번엔 오른쪽 그림(느슨한 결합)을 살펴보자.

  • A는 I 인터페이스에 의존하고 있고, I 인터페이스를 구현한 B를 사용한다.
  • 이 때, A가 C를 사용하게 하려면?
  • A는 I에 의존하고 있기 때문에, I 인터페이스를 구현한 C를 사용한다면 따로 코드를 변경하지 않아도 된다. (느슨한 결합)

강한 결합 : 빠르지만 변경에 불리

느슨한 결합 : 느리지만 유연하고 변경에 유리

인터페이스의 기본 메소드 (Default Method), 자바 8

인터페이스는 기능에 대한 선언만 가능하기 때문에, 실제 코드를 구현한 로직은 포함될 수 없다.

  • 하지만 자바8에서 이러한 룰을 깨트렸다
  • 메소드 선언시에 default를 명시하게 되면 인터페이스 내부에서도 코드가 포함된 메소드를 선언할 수 있다.

  • 접근제어자에서 사용하는 default와 같은 키워드이지만 다르다

    • 접근제어자는 아무것도 명시하지 않은 접근제어자를 default라 하며
    • 인터페이스의 default method는 'default'라는 키워드를 명시해야 한다.

  • default method 는 해당 인터페이스를 구현한 구현체가 모르게 추가된 기능임으로 그만큼 리스크가 따른다.

    1. 컴파일 에러는 발생하지 않지만, 특정한 구현체의 로직에 따라 런타임 에러가 발생할 수 있다.
      • 사용하게 된다면, 구현체가 잘못사용하지 않도록 반드시 문서화 하자!

  • Object가 제공하는 기능(equals, hashCode)와 같은 기본 메소드는 제공할 수 없다.

    • 구현체가 재정의 하여 사용하는 것은 상관없다.

  • 본인이 수정할 수 있는 인터페이스에만 기본 메소드를 제공할 수 있다.

  • 인터페이스를 상속받은 인터페이스에서 다시 추상 메소드로 변경할 수 있다.

  • 인터페이스 구현체가 default method를 재정의 할 수 있다.

왜 사용할까?

사실 인터페이스는 기능에 대한 구현보다는, 기능에 대한 '선언'에 초점을 맞추어서 사용 하는데, 디폴트 메소드는 왜 등장했을까?

...(중략)... 바로 "하위 호환성"때문이다.
예를 들어 설명하자면, 여러분들이 만약 오픈 소스코드를 만들었다고 가정하자.
그 오픈소스가 엄청 유명해져서 전 세계 사람들이 다 사용하고 있는데, 인터페이스에 새로운 메소드를 만들어야 하는 상황이 발생했다.
자칫 잘못하면 내가 만든 오픈소스를 사용한 사람들은 전부 오류가 발생하고 수정을 해야 하는 일이 발생할 수도 있다.
이럴 때 사용하는 것이 바로 default 메소드다. (자바의 신 2권)

기존에 존재하던 인터페이스를 이용하여서 구현된 클래스를 만들고 사용하고 있는데,

인터페이스를 보완하는 과정에서 추가적으로 구현해야 할, 혹은 필수적으로 존재해야 할 메소드가 있다면,

이미 이 인터페이스를 구현한 클래스와의 호환성이 떨어지게 된다.
이러한 경우 default 메소드를 추가하게 된다면

하위 호환성은 유지되고 인터페이스의 보완을 진행 할 수 있다.

interface MyInterface {
    default void printHello() {
        System.out.println("Hello World");
    }
}
//구현체 생성
class MyClass implements MyInterface {
}

public class DefaultMethod {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass = new MyClass();
        myClass.printHello(); 
    }
}
  • 상속을 받았으므로, 구현은 해도되고 안해도 되는데, 구현을 안하더라도 컴파일 에러가 나지 않는다.
  • 인터페이스에서 구현되어 있으니까!

인터페이스의 static 메소드, 자바 8

인스턴스 생성과 상관없이 인터페이스 타입으로 호출하는 메소드이다.

static 예약어를 사용하고, 접근제어자는 항상 public이며 생략 할 수 있다.

static method는 일반적으로 우리가 정의하는 메소드와는 다르다.

  1. body가 있어야 한다.

  2. implements 한 곳에서 override가 불가능하다.

  • 해당 인터페이스를 구현한 모든 인스턴스, 해당 타입에 관련되어 있는 유틸리티, 헬퍼 메소드를 제공하고 싶다면? → static method로 제공할 수 있다.
  • 인스턴스 없이 수행할 수 있는 작업을 정의할 수 있는 것이라 볼 수 있다.
public interface ICalculator {

    int add(int x, int y);
    int sub(int x, int y);

    default int mul(int x, int y) {

        return x * y;
    }

    static void print(int value) {

        System.out.println(value);
    }
}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        ICalculator.print(100); 
        // interface의 static 메소드는 반드시 interface명.메소드 형식으로 호출
    }
}
  • interface이름.메소드로 호출해야 한다.

인터페이스의 private 메소드, 자바 9

java9 에서는 추가적으로 private method 와 private static method 가 추가되었다.

왜?

  • java 8 의 default method와 static method는 여전히 불편하게 만든다.
  • 단지 특정 기능을 처리하는 내부 method일 뿐인데도, 외부에 공개되는 public method로 만들어야 하기 떄문이다.
  • interface를 구현하는 다른 interface 혹은 class가 해당 method에 엑세스 하거나 상속할 수 있는것을 원하지 않지만 액세스 되버리는 이유 때문이다.

private 메소드의 네가지 규칙

  • private 메소드는 구현부를 가져야만 한다.
  • 오직 인터페이스 내부에서만 사용할 수 있다.
  • private static 메소드는 다른 static 또는 static이 아닌 메소드에서 사용할 수 있다.
  • static이 아닌 private 메소드는 다른 private static 메소드에서 사용할 수 없다.
public interface Car {
    void carMethod();

    default void defaultCarMethod() {
        System.out.println("Default Car Method");

        privateCarMethod();
        privateStaticCarMethod();
    }

    private void privateCarMethod() {
        System.out.println("private car method");
    }

    private static void privateStaticCarMethod() {
        System.out.println("private static car method");
    }
}