다이아 몬드 문제(Diamond Problem)

나, D는
B의 말을 들어야할것인가...
C의 말을 들어야 할것인가...
아주 모호해요... 아주 곤란하군요...

다이아몬드 문제(Diamond Problem)

  다이아몬드 문제는 객체 지향 프로그래밍에서 다중 상속을 지원하는 언어에서 발생할 수 있는 모호성 문제입니다.

  이는 두 개 이상의 부모 클래스가 동일한 메소드를 가지며, 자식 클래스가 이를 상속받을 때 어떤 부모 클래스의 메소드를 상속받아야 하는지 모호해지는 상황을 의미합니다.

다이아몬드 문제의 구조

  다이아몬드 문제는 다음과 같은 구조를 가집니다.

1. 두 클래스(B 와 C)가 하나의 클래스(A)를 상속받습니다.
2. 또 다른 클래스(D)가 B와 C를 동시에 상속받습니다.

  이러한 상속 구조가 다이아몬드 형태를 이루기 때문에 다이아 몬드 문제라고 불립니다.

      A
     / \
    B   C
     \ /
      D

다이아 몬드 문제의 예시

  다중 상속을 지원하는 언어(C++ 등)에서 다이아몬드 문제는 아래와 같은 코드로 나타낼 수 있습니다.

class A {
public:
    void sayHello() {
        std::cout << "Hello from A" << std::endl;
    }
};

class B : public A { };

class C : public A { };

class D : public B, public C { };

int main() {
    D d;
    d.sayHello(); // 모호성 문제 발생
    return 0;
}

  위 코드에서 D클래스는 B와 C를 상속 받습니다. 그러나 B와 C는 모두 A를 상속받고 있으며, A클래스의 sayHello 메소드를 가지고 있습니다. 이로 인해 D 클래스의 인스턴스에서 sayHello 메소드를 호출할 때 문제가 발생합니다.

B를 통해 상속받은 A의 sayHello인지, C를 통해 상속받은 A의 sayHello인지 모호해지게 됩니다.

참고

  위의 C++ 코드는 컴파일 에러가 발생하게 됩니다. 위 상황같은 다이아몬드 문제를 해결하려면

1. 가상 상속(Virtual Inheritance)
   • virtual 키워드를 사용하여 하나의 공통 부모 클래스를 명시적으로 상속받게 합니다.
2. 명시적 호출(Explicit Call)
   • 특정 부모 클래스의 메소드를 명시적으로 호출하여 모호성을 해결합니다.

이러한 2가지 방법을 통해 해결할 수 있습니다.

자바에서의 해결책. 인터페이스

  자바는 클래스 간의 다중 상속을 지원하지 않기 때문에 다이아몬드 문제가 발생하지 않습니다. 대신, 자바는 인터페이스를 사용하여 다중 상속의 유연성을 제공합니다.

  인터페이스는 구현만을 강제할 뿐, 상태(필드)를 가지지 않기 때문에 다이아몬드 문제가 발생하지 않습니다.

interface A {
    void sayHello();
}

interface B extends A { }

interface C extends A { }

class D implements B, C {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello from D");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        D d = new D();
        d.sayHello(); // Hello from D
    }
}

  위 코드에서 D 클래스는 B와 C인터페이스를 구현합니다. B와 C는 모두 A 인터페이스를 상속받지만, D 클래스가 sayHello 메소드를 구현하기 때문에 모호성 문제가 발생하지 않습니다.

interface A {
    void sayHello();
}

interface B extends A { }

interface C extends A { }

class D implements B, C {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello from D");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        D d = new D();
        d.sayHello(); // Hello from D
    }
}

  위 코드에서 D 클래스는 B와 C 인터페이스를 구현합니다. B와 C는 모두 A 인터페이스를 상속받지만, D 클래스가 sayHello 메소드를 구현하기 때문에 모호성 문제가 발생하지 않습니다.

인터페이스의 기본 메소드

  자바 8부터 인터페이스는 기본 메소드(Default Method)를 가질 수 있습니다. 기본 메소드는 구현을 포함할 수 있기 때문에 다이아몬드 문제가 다시 발생할 가능성이 있습니다.

자바는 이를 해결하기 위해 명시적인 방법을 제시했습니다.

interface A {
    default void sayHello() {
        System.out.println("Hello from A");
    }
}

interface B extends A {
    @Override
    default void sayHello() {
        System.out.println("Hello from B");
    }
}

interface C extends A { }

class D implements B, C {
    @Override
    public void sayHello() {
        B.super.sayHello(); // 명시적으로 B의 sayHello 호출
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        D d = new D();
        d.sayHello(); // Hello from B
    }
}

  위 코드에서 D 클래스는 B와 C 인터페이스를 구현합니다. B는 A의 sayHello 메소드를 오버라이드 하여 새로운 구현을 제공합니다. D 클래스는 sayHello 메소드에서 B의 sayHello 메소드를 명시적으로 호출합니다.

요약

• 다이아몬드 문제: 다중 상속으로 인해 어떤 부모 클래스의 메소드를 상속받아야 할지 모호해지는 문제가 발생합니다.

• 자바에서의 해결책: 자바는 클래스의 다중 상속을 지원하지않지만, 인터페이스를 통해 다중 상속의 유연성을 제공합니다.

• 기본 메소드: 자바 8부터 인터페이스는 기본 메소드를 가질 수 있으며, 다이아몬드 문제를 명시적으로 해결할 수 있는 방법을 제공합니다.