Java - 다형성과 인터페이스

다형성

다형성(polymorphism)이란?

• 하나의 코드가 여러 자료형으로 구현되어 실행되는 것
• 같은 코드에서 여러 다른 실행 결과가 나옴
• 정보은닉, 상속과 더불어 객체지향 프로그래밍의 가장 큰 특징 중 하나
• 다형성을 잘 활용하면 유연하고 확장성있고, 유지보수가 편리한 프로그램을 만들 수 있음

다형성을 사용하는 이유?

• 상속과 메서드 재정의를 활용하여 확장성 있는 프로그램을 만들 수 있음
• 그렇지 않는 경우 많은 if-else if문이 구현되고 코드의 유지보수가 어려워짐
• 상위 클래스에서는 공통적인 부분을 제공하고 하위 클래스에서는 각 클래스에 맞는 기능을 구현
• 여러 클래스들을 하나의 타입(상위 클래스)으로 핸들링할 수 있음

추상 클래스 구현하기

추상클래스(abstract class)란?

• 구현 코드 없이 메서드의 선언만 있는 추상 메서드(abstract method)를 포함한 클래스
• 메서드 선언(declaration) : 반환타입, 메서드 이름, 매개변수로 구성
• 메서드 정의(definition) : 메서드 구현(implementation)과 동일한 의미 구현부(body) 를 가짐 ({ })
• abstract 예약어를 사용
• 추상 클래스는 new 할 수 없음 ( 인스턴스화 할 수 없음 )

추상 클래스 구현하기

• 메서드에 구현 코드가 없으면 abstract 로 선언
• abstract로 선언된 메서드를 가진 클래스는 abstract로 선언
• 모든 메서드가 구현 된 클래스라도 abstract로 선언되면 추상 클래스로 인스턴스화 할 수 없음
• 추상 클래스의 추상 메서드는 하위 클래스가 상속 하여 구현
• 추상 클래스 내의 추상 메서드 : 하위 클래스가 구현해야 하는 메서드
• 추상 클래스 내의 구현 된 메서드 : 하위 클래스가 공통으로 사용하는 메서드 ( 필요에 따라 하위 클래스에서 재정의 함 )

public abstract class Calculator(){ 

public abstract int add(int x, int y);  // 선언만 
}

추상 클래스의 응용 - 템플릿 메서드

템플릿 메서드

• 추상 메서드나 구현된 추상 메서드나 구현 된 메서드를 활용하여 코드의 흐름(시나리오)를 정의하는 메서드
• final로 선언하여 하위 클래스에서 재정의 할 수 없게 함
• 프레임워크에서 많이 사용되는 설계 패턴
• 추상 클래스로 선언된 상위 클래스에서 템플릿 메서드를 활용하여 전체적인 흐름을 정의 하고 하위 클래스에서 다르게 구현되어야 하는 부분은 추상 메서드로 선언하여 하위 클래스에서 구현 하도록 함

인터페이스

인터페이스(Interface)란?

• 모든 메서드가 추상 메서드로 선언됨
• 모든 변수는 상수로 선언됨

interface 인터페이스 이름{

    public static final float pi = 3.14F;
    public void makeSomething();
}

• 자바 8 부터 디폴트 메서드(default method)와 정적 메서드(static method) 기능의 제공으로 일부 구현 코드가 있음

인터페이스 구현과 형 변환

• 인터페이스를 구현한 클래스는 인터페이스 형으로 선언한 변수로 형 변환 할 수 있음

Calc calc = new CompleteCalc();

• 상속에서의 형 변환과 동일한 의미
• 클래스 상속과 달리 구현 코드가 없으므로 여러 인터페이스를 구현할 수 있음 ( cf. extends)
• 형 변환되는 경우 인터페이스에 선언된 메서드만을 사용가능함

인터페이스는 왜 사용할까?

• 클래스나 프로그램이 제공하는 기능을 명시적으로 선언
• 일종의 클라이언트 코드와의 약속이며 클래스나 프로그램이 제공하는 명세(specification)
• 클라이언트 프로그램은 인터페이스에 선언된 메서드 명세만 보고 이를 구현한 클래스를 사용할 수 있음
• 어떤 객체가 하나의 인터페이스 타입이라는 것은 그 인터페이스가 제공하는 모든 메서드를 구현했다는 의미임
• 인터페이스를 구현한 다양한 객체를 사용함 - 다형성
• 예) JDBC 인터페이스

인터페이스를 활용한 다형성 구현

인터페이스와 다형성

• 하나의 인터페이스를 여러 객체가 구현하게 되면 클라이언트 프로그램은 인터페이스의 메서드를 활용하여 여러 객체의 구현을 사용할 수 있음 (다형성)

예)
정렬 알고리즘

Data Access Object (DAO)

인터페이스의 여러가지 요소

상수

• 모든 변수는 상수로 변환 됨

추상 메서드

• 모든 선언된 메서드는 추상 메서드

디폴트 메서드

• 구현을 가지는 메서드, 인터페이스를 구현하는 클래스들에서 공통으로 사용할 수 있는 기본 메서드
• default 키워드 사용

default void description() {
	System.out.println("정수 계산기를 구현합니다.");
	myMethod();
}

• 구현 하는 클래스에서 재정의 할 수 있음

@Override
public void description() {
	System.out.println("CompleteCalc에서 재정의한 default 메서드");
	//super.description();
}

정적 메서드 (자바 8이후)

• 인스턴스 생성과 상관 없이 인터페이스 타입으로 사용할 수 있는 메서드

static int total(int[] arr) {
	int total = 0;
		
	for(int i: arr) {
		total += i;
	}
	mystaticMethod();
	return total;
}

private 메서드 (자바 9이후)

• 인터페이스를 구현한 클래스에서 사용하거나 재정의 할 수 없음
• 인터페이스 내부에서만 사용하기 위해 구현하는 메서드
• default 메서드나 static 메서드에서 사용함

private void myMethod() {
	System.out.println("private method");
}
	
private static void mystaticMethod() {
	System.out.println("private static method");
}

여러 인터페이스 구현하기, 인터페이스의 상속

여러 인터페이스 구현

• 자바의 인터페이스는 구현 코드가 없으므로 하나의 클래스가 여러 인터페이스는 구현 할 수 있음
• 디폴트 메서드가 중복 되는 경우는 구현 하는 클래스에서 재정의 하여야 함
• 여러 인터페이스를 구현한 클래스는 인터페이스 타입으로 형 변환 되는 경우 해당 인터페이스에 선언된 메서드만 사용 가능 함

인터페이스의 상속

• 인터페이스 사이에도 상속을 사용할 수 있음
• extends 키워드를 사용
• 인터페이스는 다중 상속이 가능하고 구현 코드의 상속이 아니므로 타입 상속 이라고 함
  

  

public interface X {

	void x();
}


public interface Y {

	void y();
}


public interface MyInterface extends X, Y{

	void myMethod();
}

클래스 상속과 인터페이스 구현 함께 쓰기

• 실무에서 프레임워크나 오픈소스와 함께 연동되는 구현을 하게 되면 클래스 상속과 인터페이스의 구현을 같이 사용하는 경우가 많음

public class BookShelf extends Shelf implements Queue{

	@Override
	public void enQueue(String title) {
		shelf.add(title);
	}

	@Override
	public String deQueue() {
		return shelf.remove(0);
	}

	@Override
	public int getSize() {
		return getCount();
	}

}