[Java] 추상 클래스와 인터페이스의 차이

2021-03-05글

추상 클래스

간단히 말하면...
클래스를 설계도라 하면, 추상 클래스는 미완성 설계도에 비유할 수 있다.
(여기서 클래스가 미완성이라는 것은 추상 메서드를 포함하고 있다는 의미이다.)

예를 들면, 같은 크기의TV라도 기능의 차이에 따라 여러 종류의 모델이 있지만
설계도 90은 동일할테니, 어느정도 틀을 갖춘 상태에서 진행하는 것이 좋다.
이때 사용할 수 있는 것이 추상 클래스이다.

추상 메서드 ?

선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 채로 남겨 둔 것이 추상메서드이다.
추상 메서드는 상속받는 클래스에 따라 달라질 수 있다.

추상 클래스 규칙

• 추상 클래스는 키워드 abstract를 붙여 표현한다.
  추상 메서드를 포함하지 않은 클래스에서도 abstract를 붙여서 추상 클래스로 지정할 수도 있다.
• 클래스를 abstract로 지정하면 new를 통해 객체를 직접 생성할 수 없다.
• 메소드에 abstract를 사용할 경우 interface의 메소드와 같이 구현 부분은 없다.
• abstract로 선언한 메소드를 자식 클래스에서 반드시 구현해야 한다. (오버라이딩)
  이는 자식 클래스에서 추상 메서드를 반드시 구현하도록 강제하는 것이다.

다음 예제를 보면서 추상 클래스에 대해 알아보자 !

Exmaple

public abstract class Player {
    boolean pause;
    int currentPos;

    public Player() {
        this.pause = false;
        this.currentPos = 0;
    }
    // 지정된 위치에서 재생을 시작하는 기능 수행되도록 작성
    abstract void play(int pos);
    // 재생을 즉시 멈추는 기능을 수행하도록 작성
    abstract void stop();

    void pause() {
        if (pause) {
            pause = false;
            play(currentPos);
        } else {
            pause = true;
            stop();
        }
    }
}

Player 추상 클래스는
VCR이나 Audio 같은 재생이 가능한 기기의 부모 클래스가 될 수 있다.
이제 Player 추상 클래스를 상속받는 CDPlayer 클래스를 만들어보자 🔨

public class CDPlayer extends Player {
    @Override
    void play(int pos) {
        // 구현 생략
    }

    @Override
    void stop() {
        // 구현 생략
    }

    //CDPlayer 클래스에 추가로 정의된 멤버
    int currentTrack;

    void nextTrack() {
        currentTrack++;
        // ...
    }

    void preTrack() {
        if (currentTrack > 1) {
            currentTrack--;
        }
        // ...
    }
}

부모 클래스의 추상메서드를 CDPlayer에 맞게 오버라이딩해주고,
CDPlayer만의 새로운 멤버들을 추가해주었다.

인터페이스

간단히 말하면...
인터페이스는 일종의 추상 클래스로, 추상 메서드를 갖지만
추상 클래스보다 추상화 정도가 높아
추상 클래스와 달리 몸통을 갖춘 일반 메서드, 멤버 변수를 구성원으로 가질 수 없다.
추상 클래스를 미완성 설계도라 하면, 인터페이스는 구현된 것은 아무 것도 없는,
밑그림만 그려진 기본 설계도라고 할 수 있다.

인터페이스 규칙

• 추상 클래스처럼 불완전한 것이기 때문에 그 자체만으로 사용되기 보다,
  다른 클래스를 작성하는데 도움을 줄 목적으로 작성된다.
• 일반 메서드 또는 멤버 변수를 구성원으로 가질 수 없다.
• 모든 멤버 변수는 public static final이어햐 하며, 이를 생략할 수 있다.
• 모든 메서드는 public abtract이어야 하며, 이를 생략할 수 있다.
  (단, JDK1.8부터 static 메서드와 default 메서드를 사용할 수 있다.)

🤔 public static final의 사용 목적 ?
인터페이스 변수는 아무 인스턴스도 존재하지 않는 시점이기 떄문에 스스로 초기화 될 권한이 없다.
때문에 public static final를 사용해 구현 객체의 같은 상태를 보장한다.

인터페이스의 다중 상속

인터페이스는 인터페이스로부터만 상속받을 수 있으며,
클래스와 달리 다중상속을 받는 것이 가능하다.

public interface Movable {
    void move(int x, int y);
}

interface Attackable {
    void attack(Unit u);
}

interface Fightable extends Movable, Attackable {
}

클래스의 상속과 마찬가지로 자식 인터페이스는 부모 인터페이스에 정의된 멤버 모두 상속받는다.

인터페이스가 다중 상속이 가능한 이유는?
인터페이스는 abstract 메소드만을 가지고 있는데,
이를 상속할 경우 상속하는 클래스에서 무조건 그 메서드를 구현해주어야 하는데,
이 경우 다중 상속하고 있는 인터페이스들에 동일한 메서드가 존재한다 하더라도,
그 내부 구현은 정의되지 않았으니 문제될 것이 없기 때문이 아닐까 한다.

그런데 이제 인터페이스에서 default 메서드를 구현할 수 있는데
두개의 인터페이스를 다중 상속하는 경우,
이 default 메소드가 중복이 되면 어떻게 되는거지?

이 질문에 대한 답을 테스트 해보았다.

동일한 printStatic() 을 가진 인터페이스 C와 B를 상속하는
인터페이스 A는 printStatic()를 무조건 오버라이딩하게 되어 있었다...
만약 중복 메서드가 없을 경우 오버라이딩을 하지 않아도 컴파일 에러가 나지 않는다.

🍯 Tip

인터페이스 명은 대부분 "을 할 수 있는"의 의미인 able로 끝나는 것들이 많다고 한다.
그 이유는 어떤 기능 또는 행위를 하는데 필요한 메서드를 제공한다는 의미를 강조하기 위해서다.
때문에 그 인터페이스를 구현하는 클래스는 "를 할 수 있는" 능력을 갖추었다는 의미이기도 하다.

추상 클래스 VS 인터페이스

공통점 ?

먼저 추상 클래스와 인터페이스의 공통점을 찾아보자.
추상 클래스와 인터페이스 둘 다 가지고 있는 추상 메서드를 구현하도록 강제한다.
또 인스턴스화가 불가능하다.

그렇다면 추상 클래스 안에 원하는 것만 추상 메서드를 여러개 두거나,
전부 추상 메서드로 만들면 되어 추상 클래스가 인터페이스 역할을 할 수 있다.
만약 모든 클래스가 인터페이스만 사용해서 구현한다면,
모든 클래스에서 공통으로 필요한 기능들은 각각 오버라이딩 하게 되니 코드의 중복이 발생한다.
때문에 이 공통으로 필요한 기능들을 부모 클래스에서 일반 메서드로 구현한
추상클래스를 상속 받아 자식 클래스에서 사용할 수 있도록 하면 될거같은데...
왜 인터페이스는 왜 필요한걸까? 🤔

접근자

인터페이스에서 모든 변수는 public static final,
모든 메소드는 public abstract이다.
하지만 추상 클래스에서는 static이나 final이 아닌 필드를 가질 수 있고,
public, protected, private 모두 가질 수 있다.

개인적인 생각으로는 인터페이스만을 구현하면 public static final만을 사용해
구현 객체의 같은 상태를 공유할수 밖에 없는데,
추상 클래스는 static이나 final이 아닌 필드또한 가질 수 있기 때문에
추상 클래스를 상속 받은 객체들이 같은 상태를 가지고 있을 수 있다.

다중 상속 여부

인터페이스를 구현하는 클래스는 다른 여러개 인터페이스를 함께 구현할 수 있다.
하지만 자바에서는 다중 상속을 지원하지 않기 때문에 여러 추상 클래스를 상속할 수 없다.

사용 의도

물론 다중 상속 여부의 차이는 있지만 이것이 포인트가 아니라,
이에 따른 사용 목적이 다르다는 것에 포인트를 맞춰보자.
위에서 말한 다중 상속 여부에 따라 추상 클래스와 인터페이스의 사용 의도 또한 다르다.

추상 클래스는 이를 상속할 각 객체들의 공통점을 찾아 추상화시켜 놓은 것으로,
상속 관계를 타고 올라갔을 때 같은 부모 클래스를 상속하며
부모 클래스가 가진 기능들을 구현해야할 경우 사용한다.

인터페이스는 상속 관계를 타고 올라갔을 때
다른 조상 클래스를 상속하더라도, 같은 기능이 필요할 경우 사용한다.
클래스와 별도로 구현 객체가 같은 동작을 한다는 것을 보장하기 위해 사용한다.

Exmaple

아래와 같은 관계를 갖는 예제를 살펴본다.

제일 부모 클래스인 Creature은 생물에 대한 Abstract Class이다.
각 생물은 구분에 따라 Animal 또는 Plant를 상속한다.
그리고 각각이 할 수 있는 추가적인 기능들을 인터페이스로 구현했다.

Animal을 상속받는 Amazzi(나^^), Dog, Cat은 Plant와 다르게
bark(짖다) 할 수 있으니 Barkable 인터페이스를 구현하였다.

여기서 눈여겨 볼 것은 바로 Eatable인데,
Eatable 인터페이스는 현재 상속 관계가 다른 Amazzi(나^^), Dog, Cat, FlyHellPlant에게
공통적인 기능인 Eat 기능을 인터페이스를 사용함으로 같은 기능을 구현하도록 강제하고 있다.

그러면 결국 이 4가지 클래스 모두 생물 클래스를 상속하고 있는데,
생물 클래스에 eat이라는 추상 메서드를 만들면 안되는가?라고 생각할 수 있지만
Plant를 상속받은 Rose는 eat 메소드를 가질 수 없다.

그러면 어떻게하지 🤷‍♀️

이때 바로 인터페이스로 따로 선언을 해주어 각각 eat을 할 수 있는
클래스에 implements해주어 만들어 주면 가독성이 올라가며 유지보수 또한 쉬워진다.

각각의 적절한 사용 케이스 정리

추상 클래스

• 관련성이 높은 클래스 간에 코드를 공유하고 싶은 경우
• 추상 클래스를 상속 받을 클래스들이 공통으로 가지는 메소드와 필드가 많거나,
  public이외의 접근자(protected, private) 선언이 필요한 경우
• non-static, non-final 필드 선언이 필요한 경우 (각 인스턴스에서 상태 변경을 위한 메소드가 필요한 경우)

인터페이스

• 서로 관련성이 없는 클래스들이 인터페이스를 구현하게 되는 경우.
  ex) Comparable, Cloneable 인터페이스는 여러 클래스들에서 구현되는데, 구현클래스들 간에 관련성이 없다.
• 특정 데이터 타입의 행동을 명시하고 싶은데, 어디서 그 행동이 구현되는지는 신경쓰지 않는 경우.
• 다중상속을 허용하고 싶은 경우

참고 자료

• [[JAVA] 추상클래스 VS 인터페이스 왜 사용할까? 차이점, 예제로 확인 :: 마이자몽](