[Java] 다시 정리하는 "인터페이스"

자바에서 인터페이스(interface)는 객체의 사용 방법을 정의한 타입이다.
인터페이스를 통해 다양한 객체를 동일한 사용 방법으로 이용할 수 있다.

인터페이스

인터페이스는 개발 코드와 객체가 서로 통신하는 접점 역할을 한다.
개발 코드가 인터페이스의 메소드를 호출하면 인터페이스는 객체의 메소드를 호출시킨다.
그렇게 때문에 개발 코드는 객체의 내부 구조를 알 필요가 없고 인터페이스의 메소드만 알고 있으면 된다.

개발 코드가 직접 객체의 메소드를 호출하지 않고 왜 중간에 인터페이스를 두는걸까?
그 이유는 개발 코드를 수정하지 않고 사용하는 객체를 변경할 수 있도록 하기 위해서이다.
인터페이스는 하나의 객체가 아니라 여러 객체들과 사용이 가능하므로, 어떤 객체를 사용하느냐에 따라 실행 내용과 리턴값이 다를 수 있다.
개발 코드 측면에서는 코드 변경 없이 실행 내용과 리턴값을 다양화할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

인터페이스 선언

인터페이스는 ~.java 형태의 소스 파일로 작성되고 컴파일러(javac)를 통해 ~.class 형태로 컴파일되기 때문에 물리적 형태는 클래스와 동일하다.
그러나 소스를 작성할 때 선언하는 방법이 다르다.

인터페이스 선언은 interface 키워드를 사용한다.
인터페이스명은 클래스와 동일하게 영어 대소문자를 구분하며, 첫글자를 대문자로 하고 나머지는 소문자로 작성하는 것이 관례이다.

public interface PayService {
	//상수
    타입 상수명 = 값;
    
    //추상 메소드
    타입 메소드명(매개 변수, ...);
}

클래스는 필드, 생성자, 메소드를 구성 멤버로 가지는데 비해 인터페이스는 상수 필드와 추상 메소드만을 구성멤버로 가진다.
인터페이스는 객체로 생성할 수 없기 때문에 생성자를 가질 수 없다.

상수 필드 선언

인터페이스는 객체의 사용 방법을 정의한 것이므로 실행 시 데이터를 저장할 수 있는 인스턴스 또는 정적 필드를 선언할 수 없다.
그러나 상수 필드는 선언이 가능하며, 선언과 동시에 초기값을 지정해야 한다.

선언된 필드는 모두 public static final의 특성을 갖기 때문에 생략하더라도 컴파일 과정에서 자동으로 붙게 된다.

public interface RemoteControl {
	public int MAX_VOLUME = 10;
    public int MIN_VOLUME = 0;
}

추상 메소드 선언

인터페이스를 통해 호출된 메소드는 최종적으로 객체에서 실행된다.
그렇기 때문에 인터페이스의 메소드는 실행 블록이 필요 없는 추상 메소드로 선언한다.
추상 메소드는 리턴 타입, 메소드 이름, 매개 변수만 기술되고 중괄호{}를 붙이지 않는 메소드를 말한다.

추상 메소드는 모두 public abstract의 특성을 갖기 때문에 생략하더라도 컴파일 과정에서 자동으로 붙게 된다.

public interface RemoteControl {
	//상수
    public int MAX_VOLUME = 10;
    public int MIN_VOLUME = 0;
    
    //추상 메소드
    public void turnOn();
    public void turnOff();
    public void serVolume(int volume);
}

인터페이스 구현

인터페이스 메소드를 호출하면 인터페이스는 객체의 메소드를 호출한다.
객체는 인터페이스에서 정의된 추상 메소드와 동일한 메소드 이름, 매개 타입, 리턴 타입을 가진 실체 메소드를 가지고 있어야 한다.
이러한 객체를 인터페이스의 구현 객체라고 하고, 구현 객체를 생성하는 클래스를 구현 클래스라고 한다.

구현 클래스

구현 클래스는 인터페이스 타입으로 사용할 수 있음을 알려주기 위해 클래스 선언부에 implements 키워드를 추가하고 인터페이스 이름을 명시해야 한다.
그리고 인터페이스에 선언된 추상 메소드의 실체 메소드를 선언해야 한다.

public class Television implements RemoteControl{
	//필드
	private int volume;

	@Override
	public void turnOn() {
		System.out.println("TV를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOff() {
		System.out.println("TV를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void setVolume(int volume) {
		if (volume > RemoteControl.MAX_VOLUME) {
			this.volume = RemoteControl.MAX_VOLUME;
		} else if (volume < RemoteControl.MIN_VOLUME) {
			this.volume = RemoteControl.MIN_VOLUME;
		} else {
			this.volume = volume;
		}
		System.out.println("현재 TV 볼륨: " + this.volume);
	}
}

위의 Television 클래스는 선언부 끝에 implements RemoteControl이 붙어 있기 때문에 이 클래스는 RemoteControl 인터페이스로 사용이 가능하다.
RemoteControl에는 3개의 추상 메소드가 있기 때문에 Television 클래스는 추상 메소드들에 대한 실체 메소드를 가지고 있어야 한다.

구현 클래스에서 인터페이스의 추상 메소드에 대한 실체 메소드를 작성할 때 주의할 점은 인터페이스의 모든 메소드는 기본적으로 public보다 더 낮은 접근 제한으로 작성할 수 없다.

구현 클래스가 작성되면 new 연산자로 객체를 생성할 수 있다.
인터페이스로 구현 객체를 사용하려면 아래와 같이 인터페이스 변수를 선언하고 구현 객체를 대입해야 한다.
인터페이스 변수는 참조 타입이기 때문에 구현 객체가 대입될 경우 구현 객체의 번지를 저장한다.

public class RemoteControlExample {
	public static void main(String[] args) {
    	RemoteControl rc;
        rc = new Television();
        rc = new Audio();
    }
}

다중 인터페이스 구현 클래스

인터페이스A와 인터페이스B가 객체의 메소드를 호출할 수 있으려면 객체는 이 두 인터페이스를 모두 구현해야 한다.
다중 인터페이스를 구현할 경우, 구현 클래스는 모든 인터페이스의 추상 메소드에 대해 실체 메소드를 작성해야 한다.

public interface Searchable {
	void search(String url);
}

만약 SmartTelevision이 인터넷 검색 기능도 제공한다면 아래와 같이 두개의 인터페이스를 모두 구현한 SmartTelevision 클래스를 작성할 수 있다.

public class SmartTelevision implements RemoteControl, Searchable {

	private int volume;

	@Override
	public void turnOn() {
		System.out.println("TV를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOff() {
		System.out.println("TV를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void setVolume(int volume) {
		if (volume > RemoteControl.MAX_VOLUME) {
			this.volume = RemoteControl.MAX_VOLUME;
		} else if (volume < RemoteControl.MIN_VOLUME) {
			this.volume = RemoteControl.MIN_VOLUME;
		} else {
			this.volume = volume;
		}
		System.out.println("현재 TV 볼륨: " + this.volume);
	}

	@Override
	public void search(String url) {
		System.out.println(url + "을 검색합니다.");
	}
}

SmartTelevison 클래스는 RemoteControl과 Searchable 인터페이스를 모두 구현하고 있기 때문에, SmartTelevison 객체를 두 인터페이스 타입의 변수에 각각 대입할 수 있다.

인터페이스 사용

클래스를 선언할 떄 인터페이스는 필드, 생성자 또는 메소드이 매개 변수, 생성자 또는 메소드의 로컬 변수로 선언될 수 있다.

public class MyClass {
	//필드
	RemoteControl rc = new Television();
    
    //생성자
    MyClass(RemoteControl rc) {    -> MyClass mc = new MyClass(new Television);
    	this.rc = rc;
    }
    
    //메소드
    void methodA() {
    	RemoteControl rc = new Audio();
    }
    
    void methodB(RemoteControl rc) {...}    -> mc.methodB(new Audio());
}

• 인터페이스가 필드 타입으로 사용될 경우, 필드에 구현 객체를 대입할 수 있다.
• 인터페이스가 생성자의 매개 변수 타입으로 사용될 경우, new 연산자로 객체를 생성할 때 구현 객체를 생성자의 매개값으로 대입할 수 있다.
• 인터페이스가 로컬 변수 타입으로 사용될 경우, 변수에 구현 객체를 대입할 수 있다.
• 인터페이스가 메소드의 매개 변수 타입으로 사용될 경우, 메소드 호출 시 구현 객체를 매개값으로 대입할 수 있다.
• 구현 객체가 인터페이스 타입에 대입되면 인터페이스에 선언된 추상 메소드를 사용할 수 있게 된다.