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6. 다형성 - 추상클래스와 인터페이스

• 추상 클래스와 인터페이스는 Java에서 다형성을 구현하고, 코드의 구조를 설계할 때 중요한 역할을 합니다.
  • 이 둘은 모두 객체 지향 프로그래밍에서 공통된 행동을 정의할 때 사용되지만, 그 용도와 특징이 다릅니다.

6-1. 추상 클래스 (Abstract Class)

• 추상 클래스는 클래스 자체로는 객체를 생성할 수 없고, 다른 클래스가 상속받아 구현을 완성해야 하는 클래스입니다.
• 추상 클래스는 완전한 메서드(구현이 있는 메서드)와 추상 메서드(구현이 없는 메서드)를 가질 수 있습니다.
  • 추상 메서드는 해당 메서드를 상속받는 클래스에서 반드시 구현해야 합니다.

추상 클래스의 특징

• 부분적인 구현: 추상 클래스는 일부 메서드는 구현을 포함하고, 일부 메서드는 추상 메서드로 남겨둘 수 있습니다.
• 상속을 통한 확장: 추상 클래스는 상속을 통해 구체적인 클래스들이 공통된 행동을 공유하면서도, 구체적인 세부 사항을 각 클래스에 맞게 구현할 수 있도록 합니다.
• 멤버 변수와 메서드: 추상 클래스는 일반 클래스처럼 멤버 변수와 메서드를 가질 수 있습니다.

추상 클래스의 예시

abstract class Animal {
    // 일반 메서드
    public void breathe() {
        System.out.println("This animal is breathing.");
    }

    // 추상 메서드 (구체적인 구현이 없음)
    public abstract void sound();
}

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

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Cat meows.");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myDog = new Dog();
        myDog.breathe();  // 출력: This animal is breathing.
        myDog.sound();    // 출력: Dog barks.

        Animal myCat = new Cat();
        myCat.breathe();  // 출력: This animal is breathing.
        myCat.sound();    // 출력: Cat meows.
    }
}

• 위 예시에서 Animal 클래스는 추상 클래스이며, sound() 메서드는 추상 메서드로 정의되어 있습니다. Dog와 Cat 클래스는 이 추상 메서드를 각각의 방식으로 구현합니다.

6-2. 순수 추상 메서드 (Pure Abstract Method)

• 순수 추상 메서드란, 메서드의 선언만 있고 아무런 구현이 없는 메서드를 말합니다.
  • 이는 메서드의 동작을 전혀 정의하지 않고, 이를 상속받는 클래스가 반드시 구현하도록 강제합니다.
  • 모든 메서드가 순수 추상 메서드로 이루어진 클래스를 인터페이스라고 합니다.

abstract class Shape {
    // 순수 추상 메서드: 메서드의 선언만 존재
    public abstract void draw();
    public abstract double calculateArea();
}

• 위 코드에서 draw()와 calculateArea()는 순수 추상 메서드로, 이 메서드를 가진 클래스를 상속받는 모든 클래스는 반드시 이 메서드들을 구현해야 합니다.

6-3. 인터페이스 (Interface)

• 인터페이스는 모든 메서드가 순수 추상 메서드로 이루어진 클래스와 유사한 구조를 가진 요소입니다.
  • class 대신 interface라는 구문을 사용하여 정의하고, extends 대신 implements라는 구문을 사용하여 상속 및 구현을 합니다.
  • 인터페이스는 클래스가 어떤 동작을 해야 하는지를 정의하며, 그 구현은 해당 인터페이스를 구현하는 클래스들이 담당합니다.
• 인터페이스는 다중 상속이 가능하므로, 한 클래스가 여러 인터페이스를 구현할 수 있습니다.
  • 이는 다형성의 또 다른 형태로, 여러 기능을 한 클래스에 결합할 수 있게 합니다.
• 참고로 Java에서는 기본적으로 클래스의 다중 상속을 허용하지 않아서 하나의 클래스만을 extends 키워드로 상속 받을 수 있습니다.
  • 또한 상속이라는 용어를 사용하는 클래스와 달리 인터페이스는 구현이라는 표현을 씁니다.

인터페이스의 특징

• 완전한 추상화: 인터페이스는 모든 메서드가 순수 추상 메서드로 되어 있어, 구현을 포함하지 않습니다.
  • 이때 기본적으로 public abstract가 붙는데 이는 생략 가능하고, 생략이 권장됩니다.
• 다중 상속: 클래스와 달리 인터페이스는 여러 인터페이스를 동시에 구현할 수 있습니다.
• 상수: 인터페이스에서 정의된 변수는 기본적으로 public static final로 선언됩니다.
  • 생략 가능하고, 생략이 권장됩니다.
• 기본 메서드 (Java 8 이후): 인터페이스도 이제 기본 메서드(default method)를 가질 수 있으며, 이는 구현이 포함된 메서드입니다.

인터페이스의 예시

interface Drawable {
    void draw();  // 순수 추상 메서드
}

interface Measurable {
    double calculateArea();  // 순수 추상 메서드
}

class Circle implements Drawable, Measurable {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle.");
    }

    @Override
    public double calculateArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Circle circle = new Circle(5.0);
        circle.draw();  // 출력: Drawing a circle.
        System.out.println("Area: " + circle.calculateArea());  // 출력: Area: 78.53981633974483
    }
}

• 위 예시에서 Circle 클래스는 Drawable과 Measurable 인터페이스(interface)를 구현(implements)하고 있습니다.
  • 각각의 인터페이스에 정의된 메서드를 Circle 클래스에서 구체적으로 구현해야 합니다.

6-4. 추상 클래스 vs 인터페이스

• 쉽게 말해서, 모든 메서드를 추상 메서드로 구현하는 경우엔 인터페이스를 쓰고 추가적으로 상속하려는 일반메서드가 있으면 추상 메서드를 사용하면 됩니다.

마무리

• 추상 클래스와 인터페이스는 Java에서 다형성을 지원하고, 코드의 구조를 체계적으로 설계하는 데 필수적인 요소입니다.

• 추상 클래스는 부분적으로 구현된 메서드를 포함하며, 공통적인 속성과 행동을 공유하는 클래스들을 묶는 데 사용됩니다.
• 인터페이스는 완전한 추상화를 제공하며, 구현해야 할 동작을 명시하는 데 사용됩니다. 인터페이스는 다중 상속을 지원하기 때문에, 클래스가 여러 동작을 구현할 수 있도록 합니다.

• 다음 포스팅에서는 초급 과정에서 다룬 내용들을 간략하게 정리해보고, 좋은 객체지향프로그래밍을 위해 필요한 원칙들을 다루어 마무리하도록 하겠습니다.