Item 20. 추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

추상 클래스와 인터페이스

자바가 제공하는 다중 구현 메커니즘은 인터페이스와 추상 클래스 두가지가 있다.

둘의 가장 큰 차이는 추상 클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스는 반드시 추상 클래스의 하위 클래스가 되어야 한다는 것이다.

그러나 인터페이스는 어떤 클래스를 상속했든 같은 타팁으로 취급된다. 그 결과 기존 클래스에 새로운 인터페이스를 구현하기 편하다.

 

인터페이스의 장점

1. (*)믹스인(mixin) 정의에 안성맞춤이다.

• 믹스인이란? 클래스가 자신의 본래타입에 추가하여 구현할 수 있는 타입

2. 계층구조가 없는 타입 프레임워크를 만들 수 있다.

가수(Singer), 작곡가(Songwriter), 작곡가겸 가수(SingerSongwriter) 예시를 통해 인터페이스의 두번째 장점에 대해 살펴보자.

만약, 인터페이스가 아닌 추상 클래스를 사용한다면 아래와 같다.

public abstract class Singer {
   abstract AudioClip sing(Song song);
}

public abstract class Songwriter {
    abstract Song compose(int chartPosition);
}

public abstract class SingerSongwriter {
	// Singer의 함수
    abstract AudioClip sing(Song song);
    // Songwriter 함수
    abstract Song compose(int chartPosition);
    
    abstract AudioClip strum();
    abstract void actSensitive();
}

Singer클래스, Songwriter클래스를 구현을 했지만, 이를 활용하지 못하고 해당 클래스의 함수를 뽑아와 새로운 SingerSongwriter클래스를 구현해야한다. 즉, 가능한 조합을 활용하여 새로운 클래스를 정의해야한다. 이를 흔히 조합 폭발(combinatorial explosion)이라 한다.

 

이와 달리 인터페이스를 사용하면 아래와 같이 좀 더 유연하게 클래스를 정의할 수 있다.

public interface class Singer {
   abstract AudioClip sing(Song song);
}

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

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

기존의 Singer과 Songwriter의 인터페이스를 확장, 활용하고 새로운 메서드까지 추가한 제 3의 인터페이스를 정의할 수 있다.

 

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

Item 18의 래퍼 클래스에서 사용된 인터페이스 Set이 간단한 예시이다.

public class ForwardingSet<E> implements Set<E> {
    private final Set<E> s;
    public ForwardingSet(Set<E> s) { this.s = s; }

    public void clear()               { s.clear();            }
    public boolean contains(Object o) { return s.contains(o); }
    public boolean isEmpty()          { return s.isEmpty();   }
    ...
 }

 

 

4. 디폴트 메서드를 제공해줄 수 있다.(자바 8부터 제공)

Collection 인터페이스에서 removeIf와 같은 디폴트 메서드를 제공한다.

이러한 디폴트 메서드에는 equals와 hashCode같은 Object의 메서드를 디폴트 메서드로 제공해서는 안된다는 제약이 따른다.

 

5. 인터페이스와 추상 골격 클래스를 함께 제공하여 인터페이스와 추상 클래스의 장점을 모두 취할 수 있다.

인터페이스로는 타입을 정의한다. 그 후 필요하다면 디폴트 메서드도 함께 제공한다. 그리고 골격 구현 클래스는 나머지 메서들을 구현한다.

구현을 하면 아래와 같다.

static List<Integer> intArrayAsList(int[] a){
    Objects.requireNonNull(a);

    return new AbstractList<Integer>() {
        @Override
        public Integer get(int index) {
            return a[index]; // 0x124124 + index
        }

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

 

구조상 골격 구현을 확장하지 못한다면, 위 3번의 방식을 활용할 수 있다. 이는 골격 구현 클래스를 우회적으로 이용하는 것이다.

인터페이스를 구현한 클래스에서 해당 골격 구현을 확장한 private 내부 클래스를 정의하고, 각 메서드 호출을 내부 클래스의 인스턴스에 전달하는 것이다. 이러한 방식을 시뮬레이트한 다중 상속(simulated multiple inheritance)라 한다.

 

골격 구현 작성하기

1. 인터페이스를 잘 살펴 다른 메서드들의 구현에 사용되는 기반 메서드들을 선정한다.
   • 기반 메서드들을 사용해 직접 구현할 수 있는 메서드를 모두 디폴트 메서드로 제공한다.
2. 단, 위에서 언급한 것과 같이 Object의 메서드는 디폴트 메서드로 제공하면 안된다.
3. 기반 메서드나 디폴트 메서드로 만들지 못한 메서드가 남아 있다면, 이 인터페이스를 구현하는 골격 구현 클래스를 하나 만들어 남은 메서드들을 작성해 넣는다.

Map.Entry 인터페이스를 통해 작성한 골격 클래스를 살펴보자.

public abstract class AbstractMapEntry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    @Override public V setValue(V value) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (o == this) {
            return true;
        }
        if (!(o instanceof Map.Entry)) {
            return false;
        }
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry) o;
        return Objects.equals(e.getKey(),   getKey()) && Objects.equals(e.getValue(), getValue());
    }

    @Override public int hashCode() {
        return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue());
    }

    @Override public String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }
}

getKey와 getValue는 확실한 기반 메서드이며, 선택적으로 setValue도 포함할 수 있다. 또한 Object의 메서드인 equals와 hashCode의 동작 방식은 디폴트 메서드로 제공해서는 안되므로, 모두 골격 클래스에서 구현한다. 이와 함께 toString 또한 기반 메서드로 구현해놓았다.

 

* 골격 구현은 기본적으로 상속해서 사용하는 것을 가정하므로, 설계 및 문서화 지침을 모두 따라야 한다.

 

마무리

일반적으로 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 가장 적합나다. 복잡한 인터페이스라면 골격 구현을 함께 제공하는 방법을 고려해보자.

골격 구현은 인터페이스에 걸려있는 구현상의 제약 때문에 추상 클래스로 제공하는 경우가 흔하다. 따라서 골격 구현은 가능한 한 인터페이스의 디폴트 메서드로 제공하여 그 인터페이스를 구현한 모든 곳에서 활용하도록 하는 것이 좋다.