[Effective Java] Item 20. 추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

현직에서 개발팀장을 맡아 신입면접까지 진행하는 분과 얘기할 기회가 생겼었다.

자바 개발자를 지향한다고 하니 현직자분이 자바 개발자를 뽑을 때 무조건 하는 질문을 나에게 해주셨다.

 

"자바에서 인터페이스는 왜 사용하나요?" 

 

나는 불현듯 전공 C++ 강의에서 교수님이 해주신 죽음의 다이아몬드 얘기가 생각났다.

교수님은 C++는 다중상속을 허용하기 때문에 죽음의 다이아몬드라는 현상이 발생하고 이 때문에 자바에서는 다중상속을 금지하고 인터페이스라는 개념이 사용된다고 해주셨었다.

 

 마침 이 얘기가 머리에 강하게 박혀서 현직자 님께 이 얘기를 했었던 기억이 있다.

 

하지만 내가 정확하게 알고 말한 것이 아니니 제대로 알아볼 기회가 필요했는데 마침 좋은 아이템이 있어서 기분 좋게 공부했다. 그러면 자바의 핵심이라고 할 수 있는 인터페이스에 대해 조금 알아보자!

 

 

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자바가 제공하는 다중 구현 메커니즘은 인터페이스와 추상 클래스 두 가지가 있다. 두 메커니즘 모두 인스턴스 메서드를 구현 형태로 제공할 수 있는데 왜 추상 클래스보다 인터페이스를 장려할까. 인터페이스의 장점을 통해서 살펴보자.

 

인스턴스 메서드

자바에서 인스턴스 메서드(Instance Method)는 클래스의 인스턴스(객체)에서 호출되는 메서드를 의미한다.
즉, 인스턴스 메서드는 클래스의 객체가 생성되어야만 호출할 수 있는 메서드다.

인스턴스 메서드는 객체의 상태를 변경하는 데 사용될 수 있다. 객체의 상태는 객체의 인스턴스 변수(Instance Variable)에 저장되므로, 인스턴스 메서드는 인스턴스 변수에 대한 작업을 수행할 수 있다.

 

 

 

새로운 타입을 정의하는데 제약이 없다.

 

새로운 타입을 정의한다?

추상 클래스가 일종의 틀이 되어 새로운 타입을 만들 수 있다는 뜻이다. 추상 클래스를 상속받아 구현한 하위 클래스는 추상 클래스가 가지고 있는 추상 메서드를 구현하고 또 다른 메서드를 추가해 새로운 타입을 정의할 수 있다. 

 

둘의 가장 큰 차이점은 추상 클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스는 반드시 추상 클래스의 하위 클래스가 되어야 한다는 점이다. 자바는 단일 상속만 지원하기 때문이다.

 

반면에 인터페이스는 선언한 메서드를 모두 정의하고 그 일반 규약을 잘 지킨 클래스라면 다른 어떤 클래스를 상속했든 사용할 수 있다.

 

 

기존 클래스에도 손쉽게 새로운 인터페이스를 구현해 넣을 수 있다.

 

인터페이스가 요구하는 메서드를 추가하고, 클래스 선언에 implements 구문만 추가한다면 손 쉽게 새로운 인터페이스를 구현해 넣을 수 있다.

 

이에 반해 추상 클래스를 기존 클래스 위에 끼워 넣기는 꽤나 힘들다. 계층구조를 지키면서 추상 클래스를 확장하기에는 매우 복잡하고 적절하지 않은 상황이 빚어질 수 있다. (새로 추가된 추상 클래스의 모든 자손이 강제로 이를 상속하게 된다.)

 

 

인터페이스는 믹스인(mixin) 정의에 안성맞춤이다.

 

추상 클래스는 기존 클래스에 덧씌울 수 없기 때문에  믹스인을 정의할 수 없다.

클래스는 두 부모를 섬길 수 없고, 클래스 계층구조에는 믹스인을 삽입하기에 합리적인 위치가 없다.

 

믹스인

클래스가 구현할 수 있는 타입으로, 믹스인을 구현한 클래스에 원래의 주된타입 외에도 특정 선택적 행위를 제공한다고 선언하는 효과를 준다.

ex) Comparable은 자신을 구현한 클래스의 인스턴스들 끼리는 순서를 정할 수 있다고 선언하는 믹스인 인터페이스다.

 

 

인터페이스로는 계층구조가 없는 타입 프레임워크를 만들 수 있다.

 

타입을 계층적으로 정의하면 수많은 개념을 구조적으로 잘 표현할 수 있다.

하지만 현실에서는 계층을 엄격히 구분하기 어려운 개념도 많다.

 

public interface Singer {
    AudioClip sing(Song s);
}

public interface SongWriter {
    Song compose(int charPosition);
}

public interface SingSongWriter extends Singer, SongWriter {
    AudioClip strum();
    void actSensitive();
}

 

가수와 작곡가는 계층을 엄격히 구분하기 어렵다. 작곡까지 가능한 가수 즉, 싱어송라이터를 만든다고 생각해 보자.

위 코드처럼 타입을 인터페이스로 정의하면 가수 클래스가 Singer와 Songwriter 모두를 구현해도 문제 되지 않는다.

Singer와 Songwriter 모두를 확장하고 새로운 메서드까지 추가한 제3의 인터페이스도 정의할 수 있다.

 

만약 이와 같은 구조를 추상 클래스로 구현한다면 가능한 조합 전부를 각각의 클래스로 정의해야 한다.

이를 통해 조합 폭발(combination-rial explosion)이라는 현상이 발생한다. 거대한 클래스 계층구조에서 자칫 매개변수 타입만 다른 메서드들을 수없이 많이 가진 거대한 클래스를 낳을 수 있다. 

 

 

인터페이스는 기능을 향상시키는 안전하고 강력한 수단이 된다.

 

래퍼 클래스 관용구와 함께 사용하면 인터페이스를 더 좋게 사용할 수 있다.

타입을 추상 클래스로 정의해 두면 그 타입에 기능을 추가하는 방법은 상속뿐이다. 상속해서 만든 클래스는 래퍼 클래스보다 활용도가 떨어지고 깨지기 더 쉽다.

 

 

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디폴트 메서드

 

인터페이스의 메서드 중 구현 방법이 명백한 것이 있다면, 그 구현을 디폴트 메서드로 제공하자.

 

단, 아래 제약들을 참조하자.

 

1. 디폴트 메서드를 제공할 때는 상속하려는 사람을 위한 설명을 @implSpec 자바독 태그를 붙여 문서화하자.
2. equals와 hashCode는 디폴트 메서드로 제공해서는 안된다.
3. 인터페이스는 인스턴스 필드를 가질 수 없고 public이 아닌 정적 멤버도 가질 수 없다.
4. 내가 만들지 않은 인터페이스에는 디폴트 메서드를 추가할 수 없다.

 

기반 메서드

인터페이스에 선언된 메서드 중에서 구현을 가지지 않는 추상 메서드

디폴트 메서드

인터페이스에 선언된 메서드 중에서 구현을 가지는 메서드

 

 

추상 골격 구현 (skeletal implementation) 클래스

 

골격 구현 클래스란 해당 인터페이스를 구현하는 클래스에서 공통으로 사용되는 코드를 미리 구현해 놓은 클래스를 말한다.

 

자바에서 인터페이스를 구현하는 클래스를 작성할 때, 기본적으로 구현해야 하는 메서드가 있을 수 있는데, 이러한 메서드들은 인터페이스 내의 추상 메서드를 구현하는 것이며, 이를 각각의 클래스마다 중복적으로 구현하는 것은 비효율적이다.

따라서 이러한 경우에 골격 구현 클래스를 사용해 효율을 높일 수 있다.

 

이러한 동작을 템플릿 메서드 패턴이라고 한다. 

 

 

1. 인터페이스 Unit을 생성한다.
2. 인터페이스의 추상 메서드 중에 그 구현 동작이 중복되는 메서드들을 추상 골격 구현 클래스 AbstractUnit에서 구현해 준다.
3. Unit을 구현하는 Gunner 클래스에서는 AbstractUnit을 상속받아 attack()과 death()를 따로 구현하지 않고 skill()만 구현한다.

 

골격 구현은 기본적으로 상속해서 사용하는 걸 가정하므로 설계 및 문서화 지침을 모두 따라야 한다.

 

 

 

정리

 

일반적으로 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 가장 적합하다.

복잡한 인터페이스라면 구현하는 수고를 덜어주는 골격 구현을 함께 제공하자.

 

골격 구현은 인터페이스의 디폴트 메서드로 제공할 수 있고, 추상 골격 구현 클래스로 제공할 수 있다.