[Effective Java 3E] 추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

💥 개요

자바에서 제공하는 다중 구현 메커니즘은 인터페이스와 추상 클래스, 이렇게 두가지 입니다.

JAVA 8부터 인터페이스도 default method를 제공할 수 있게 되어, 현재 두 방법 모두 인스턴스 메서드를 구현 형태로 제공할 수 있게 되었습니다.

둘의 가장 큰 차이는 추상 클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스는 반드시 추상 클래스의 하위 클래스가 되어야 한다는 점 입니다. 자바는 단일 상속만 지원하니, 추상 클래스 방식은 새로운 타입을 정의하는데 커다란 제약이 있습니다.

반면 인터페이스가 선언한 메서드를 모두 정의하고 그 일반 규약을 잘 지킨 클래스라면 다른 어떤 클래스를 상속했든 같은 타입으로 취급합니다.

 

🔍 인터페이스를 사용해야 하는 이유

기존 클래스에도 손쉽게 새로운 인터페이스를 구현해 넣을 수 있다.

인터페이스는 단순히 클래스 선언부에 implements 구문을 추가하고 요구하는 메서드를 추가하면 끝입니다. Comparable, Iterable, AutoCloseable 인터페이스가 새로 추가 됐을 때 표준 라이브러리의 수 많은 클래스에서 이 인터페이스를 구현한 채 릴리스 됐습니다.

 반면 기존 클래스 위에 새로운 추상 클래스를 끼워넣기는 어려운게 일반적입니다. 두 클래스가 같은 공통 조장이어야 하고 이 방식은 클래스 계층구조에 커다란 혼란을 일으키게 됩니다. 새로 추가된 추상 클래스의 모든 자손이 이를 상속하게 됩니다.

 

인터페이스는 믹스인(mixin) 정의에 안성맞춤이다.

믹스인이란, 클래스가 구현할 수 있는 타입으로 주된 타입 외에 특정 선택적 행위를 제공한다고 선언하는 효과를 줍니다. Comparable은 구현한 클래스의 인스턴스들 끼리 순서를 정할 수 있다고 선언하는 믹스인 인터페이스 입니다.

 추상클래스는 믹스인을 정의할 수 없습니다. 기존 클래스에 덧씌울 수 없고, 두 부모를 섬길 수 없으며 클래스 계층구조에 끼워넣을 합리적 위치가 없습니다.

 

인터페이스로는 계층구조가 없는 타입 프레임워크를 만들 수 있다.

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

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

타입을 인터페이스로 정의하면 가수 클래스가 Singer와 Songwriter 모두를 구현해도 문제가 되지 않습니다. 심지어 Singer와 Songwriter를 모두 확장하고 새로운 메서드를 추가한 제 3의 인터페이스를 정의할 수도 있습니다.

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

 

하지만 클래스를 통해 같은 구조를 만들려면 가능한 조합 전부를 각각 클래스로 정의하여야 하는 문제가 발생합니다. 속성이 n개라면 지원해야할 조합의 수는 2^n개가 됩니다.(조합 폭발, combinato-rial explosion)

 

인터페이스는 기능을 향상시키는 안전하고 강력한 수단이 된다.

타입을 추상 클래스로 정의하면 그 타입에 기능을 추가하는 방법은 상속뿐입니다. 래퍼클래스보다 활용도가 떨어지고 깨지기는 더 쉽습니다. 인터페이스의 메서드 중 구현 방법이 명백한 것이 있다면 default method로 제공해 재활용성을 높일 수 있습니다. 하지만 Obejct의 메서드는 default method로 제공해서는 안됩니다. 

 

추상 골격 구현 클래스를 함께 제공해 인터페이스와 추상 클래스의 장점을 모두 취할 수 있다.

인터페이스로는 타입을 정의하고, 필요하면 디폴트 메서드도 제공합니다. 그리고 골격 구현 클래스로는 나머지 메서드들 까지 구현합니다. 이렇게 하면 골격 구현을 확장하는 것 만으로 이 인터페이스를 구현하는데 필요한 일이 대부분 완료됩니다. 바로 템플릿 메서드 패턴입니다.

골격 구현 클래스의 네이밍은 인터페이스에 접두사로 Abstract를 붙여주면 됩니다. (ex. AbstractSet, AbstractList, AbstractMap)

 

골격 구현을 사용해 완성한 구체 클래스

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

        // 다이아몬드 연산자를 이렇게 사용하는 건 자바 9부터 가능하다.
        // 더 낮은 버전을 사용한다면 <Integer>로 수정하자.
        return new AbstractList<>() {
            @Override public Integer get(int i) {
                return a[i];  // 오토박싱(아이템 6)
            }

            @Override public Integer set(int i, Integer val) {
                int oldVal = a[i];
                a[i] = val;     // 오토언박싱
                return oldVal;  // 오토박싱
            }

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

골격 구현 클래스는 추상 클래스처럼 구현을 도와주고, 타입을 정의할 때 따라오는 심각한 제약에서 자유롭습니다. 골격 구현을 확장하면 구현이 거의 끝나지만, 구조상 골격 구현을 확장하지 못하면 인터페이스를 직접 구현해야 합니다.

골격 구현 클래스를 우회적으로 이용할 수도 있는데, 인터페이스를 구현할 클래스에서 골격 구현을 확장한 private 내부 클래스를 정의하고, 각 메서드의 호출을 내부 클래스의 인스턴스에 전달하는 것 입니다.(래퍼 클래스와 비슷)

이 방식을 시뮬레이트한 다중 상속(simulated multiple inheritance)이라 하며, 다중 상속의 장점을 제공하고 단점을 피하게 해줍니다.

 

골격 구현 작성방법

1. 메서드 구현에 사용되는 기반 메서드 선정(기반 메서드들은 골격 구현에서 추상 메서드가 됨)
2. 기반 메서드들을 사용해 직접 구현할 수 있는 메서드를 디폴트 메서드로 제공
3. 만약 인터페이스의 모든 메서드가 기반메서드 혹은 디폴트 메서드가 된다면 골격 구현 클래스를 만들 필요는 없음
4. 기반 메서드나 디폴트 메서드로 만들지 못한 메서드가 있다면, 골격 구현 클래스를 만들어 남은 메서드를 작성(필요시 public이 아닌 메서드나 필드 추가 가능)
5. 기본적으로 상속해서 사용하는 걸 가정함으로 설계 및 문서화 지침을 모두 따른다.

 

일반적으로 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 가장 적합하다. 복잡한 인터페이스라면 구현하는 수고를 덜어주는 골격 구현을 함께 제공하는 방법을 꼭 고려해보자. 골격 구현은 '가능한 한' 인터페이스의 디폴트 메서드로 제공하여, 그 인터페이스를 구현한 모든 곳에서 활용하도록 하는 것이 좋다. '가능한 한'이라고 한 이유는 인터페이스에 걸려 있는 제약 때문에 골격 구현을 추상 클래스로 제공하는 경우가 더 흔하기 때문이다.