java - 인터페이스

인터페이스란?

인터페이스(interface)는 다소 추상적인 개념이다. 인터페이스가 무엇인가를 철학적으로 논하려면 책 한권이 필요할지도 모르겠다. 하지만 우리는 철학 공부를 하는 것이 아니라 공학 공부를 하는 것이니 자바의 기능으로서 인터페이스를 받아들이면 되겠다.

필자가 앞선 수업에서 인터페이스를 abstract, final와 함께 대표적인 규제라고 언급했던 것 기억하는가? 인터페이스의 역할은 이렇다. 어떤 객체(class)가 있고 그 객체(class)가 특정한 인터페이스를 사용한다면 그 객체(class)는 반드시 인터페이스의  메소드들을 구현해야 한다. 만약 인터페이스에서 강제하고 있는 메소드를 구현하지 않으면 이 에플리케이션은 컴파일 조차 되지 않는다.

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예제

우선 단순한 예를 보자.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example1;
 
interface I{
    public void z();
}
 
class A implements I{
    public void z(){}
}

클래스가 아닌 인터페이스가 정의되어 있다.

class A에 implements I 라고 하면 클래스는 인터페이스 I 라는 것을 구현한다.

클래스를 만들 때 이부분이 없는 상태로 만들면 에러가 발생한다. 

class A에서 구현해야한다. 본체의 로직은 없지만 본체는 존재한다. public void z() {}

 

우리가 특정한 클래스를 특정한 인터페이스와 결합시키면 그 클래스를 정의할 때 인터페이스 안에 정의되어 있는 메쏘드를 반드시 구현하도록 강제할 수 있다.

이렇게 구현되어 있을 때 클래스 A는 인터페이스 i 를 구현한다라고 얘기한다.

 

클래스 A 뒤의 implements I는 이 클래스가 인터페이스 I를 구현하고 있다는 의미다.

그것은 3행의 interface I의 맴버인 public void z() 메소드를 클래스 A가 반드시 포함하고 있어야 한다는 뜻이다.

따라서 위의 코드는 문제가 없다.

 

인터페이스의 의미를 좀 더 분명하게 하기 위해서 8행의 public void z(){}를 삭제하자. 컴파일 에러가 발생할 것이다.

인터페이스와 상속은 다르다. 상속이 상위 클래스의 기능을 하위 클래스가 물려 받는 것이라고 한다면, 인터페이스는 하위 클래스에 특정한 메소드가 반드시 존재하도록 강제한다. 이러한 규제가 왜 필요한지는 뒤에서 알아본다.

또 사용하는 키워드도 다르다. 클래스를 선언 할 때는 class를 사용하지만 인터페이스는 interface를 사용한다.

또 상속은 extends를 사용하지만 인터페이스는 implements를 사용한다. 이를 바탕으로 위의 예제를 해설해보면 아래와 같다.

 

클래스 A는 인터페이스 I를 '구현' 한다.

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실질적인 쓰임

계산기 예제에 인터페이스를 도입해보자. 계산기 기능이 필요한 프로젝트를 진행하는데 시간이 촉박하다.

그래서 계산기 클래스는 개발자 A가 만들고, 개발자 B는 그 클래스를 사용하는 로직을 만들다고 해보자.

이런 경우 개발자 B는 개발자 A가 계산기를 잘 만들어서 나중에 제출할 것이라고 기대하고 개발을 진행할 것이다.

그리고 아래와 같이 가짜 로직을 만들어서 코드를 작성했다.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example1;
class CalculatorDummy{
    public void setOprands(int first, int second, int third){}
    public int sum(){
        return 60;
    }
    public int avg(){
        return 20;
    }
}
public class CalculatorConsumer {
    public static void main(String[] args){
        CalculatorDummy c = new CalculatorDummy();
        c.setOprands(10,20,30);
        System.out.println(c.sum()+c.avg());
    }
}

사용하는 쪽에서는 손놓고 있으니
사용하는 쪽에서 계산기 클래스에 대한 가짜 클래스를 만든다.
그리고 그 가짜 클래스는 setOprands를 호출할 수 있지만, 구체적인 것은 비어있다.
60과 20이라는 값이 고정적으로 박혀있다. 연습차원

클래스의 구체적인 로직이 잘 만들어져서 나중에 3개월 뒤에 자신에게 잘 인계될 것이라고 생각하고 완성시켜 놓는 것이다.

처음부터 클래스를 다 만들고 사용하면 시간이 두배로 걸리지만
계산기를 사용하는 쪽과 만드는 쪽 동시에 작업을 함으로써 같이 프로젝트가 끝날 수 있게 하는 것이다.
그래서 Dummy 클래스를 놓고 만드는 것이다.

 

개발자 A가 Calculator를 만드는데 3개월이 필요하다고 한다면 그 시간을 단축하기 위해서 위와 같은 코드를 작성하는 이유가 공감 할 수 있을 것이다. 3개월이 지나고 개발자 A가 Calculator 클래스를 완성해서 인계해줬다. 아래는 그 코드다.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example1;
 
class Calculator {
    int left, right;
    public void setOprands(int left, int right) {
        this.left = left;
        this.right = right;
    }
    public void sum() {
        System.out.println(this.left + this.right);
    }
    public void avg() {
        System.out.println((this.left + this.right) / 2);
    }
}

클래스에 문제가 있었다.
Dummy로 만들어서 setOprands 한 것에는 3개의 값을 받는 것이었다.

 

아뿔싸.

개발자 A는 setOprands의 매개변수를 2개 받고 있지만 개발자 B는 이 메소드가 변수 3개를 받을 것이라고 생각한 것이다.

이건 마치 해저터널의 공사가 중간에서 만나지 않은 것과 같은 상황이다.

이때부터 신경전이 시작된다.

경우에 따라서는 치열하게 다투게 되고 프로젝트는 파국으로 치닫는다.

 

이러한 문제를 해결하기 위한 가장 좋은 방법은 무엇일까?

협업자 상호간에 구체적인 약속을 하면 된다.

특히 그 약속을 코드 안에서 할 수 있다면 참 좋을 것이다.

그렇다. 인터페이스가 필요한 순간이다.

 

클래스 Calculator를 사용할 개발자가 이 클래스가 가지고 있어야 할 메소드를 인터페이스로 만들어서 제공하는 것이다.

반대의 경우도 가능하다.

만드는 쪽에서 인터페이스를 제공하면 된다.

양쪽의 개발자는 이 인터페이스를 구현한 클래스 Calculator와 CalculatorDummy를 각각 구현하면 된다.

이렇게 해서 만들어진 코드를 보자.

아래는 약속을 정의하고 있는 인터페이스이다.

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Calculator interface

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example2;
 
public interface Calculatable {
    public void setOprands(int first, int second, int third) ;
    public int sum(); 
    public int avg();
}

다음은 인터페이스를 구현한 가짜 클래스를 임시로 사용해서 만든 에플리케이션이다.
대상이 되는 시스템을 제어하기 위해서, 제어할 때 사용되는 장치들 = interface
setOprands, sum, avg 는 Caculator가 가지고 있는 기능을 제어하기 위해서 외부로 제공된 public 조작 장치이다.
정의 되어야할 장치들은 반드시 public으로 정의되어야 한다.

Calculator를 사용하는 쪽

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example2;
class CalculatorDummy implements Calculatable{
    public void setOprands(int first, int second, int third){
    }
    public int sum(){
        return 60;
    }
    public int avg(){
        return 20;
    }
}
public class CalculatorConsumer {
    public static void main(String[] args) {
        CalculatorDummy c = new CalculatorDummy();
        c.setOprands(10, 20, 30);
        System.out.println(c.sum()+c.avg());
    }
}

Dummy 를 사용하는데 아까와 다른점은 implement 로 구현하고 있다.
각각의 메서드를 

 

다음 코드는 인터페이스에 따라서 구현된 클래스이다.

Calculator를 개발하는 쪽

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example2;
 
class Calculator implements Calculatable {
    int first, second, third;
    public void setOprands(int first, int second, int third) {
        this.first = first;
        this.second = second;
        this.third = third;
    }
    public int sum() {
        return this.first + this.second + this.third;
    }
    public int avg() {
        return (this.first + this.second + this.third) / 3;
    }
}

 

이제 해야 할 일은 가짜 클래스인 CalculatorDummy를 실제 로직으로 교체하면 된다.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example2;
public class CalculatorConsumer {
    public static void main(String[] args) {
        Calculator c = new Calculator();
        c.setOprands(10, 20, 30);
        System.out.println(c.sum()+c.avg());
    }
}

CalculatorDummy 에서 Dummy만 제거하면 된다.

 

즉 인터페이스 Calculatable 은

어떠한 클래스가 어떠한 메쏘드를 가지고 있는가 어떠한 멤버를 가지고 있느냐에 대한 명세서같은 역할이다.

명세서에 정의되어 있는 대로 클래스의 멤버를 구체적으로 구현해야지만 컴파일이 된다.

이걸 통해서 서로간의 다른 생각을 하고 있는 여지를 좁혀준다. 

이게 바로 인터페이스의 기능이다.

 

이렇게해서 인터페이스를 이용한 협업에 대해서 알아봤다. 인터페이스를 이용해서 서로가 동일한 메소드를 만들도록 규약을 만들어서 공유한 결과 각자가 상대의 일정이나 구현하는 방식에 덜 영향을 받으면서 에플리케이션을 구축 할 수 있었다.

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인터페이스의 규칙

인터페이스의 몇가지 규칙을 더 알아보자.

(1) 하나의 클래스가 여러개의 인터페이스를 구현 할 수 있다. 

클래스 A는 메소드 x나 z 중 하나라도 구현하지 않으면 오류가 발생한다.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example3;
 
interface I1{
    public void x();
}
 
interface I2{
    public void z();
}
 
class A implements I1, I2{
    public void x(){}
    public void z(){}   
}

하나의 클래스는 복수 개의 interface를 구현할 수 있다.
A 클래스는 i1의 x 메소드와 과 i2의 z 메소드를 반드시 구현해야 한다. 

(2) 인터페이스도 상속이 된다.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example3;
 
interface I3{
    public void x();
}
 
interface I4 extends I3{
    public void z();
}
 
class B implements I4{
    public void x(){}
    public void z(){}   
}

i3 인터페이스는 x라는 메소드를 구현하도록 강조하고 있고
i4 인터페이스는 i3 인터페이스를 상속받고 있다.
그래서 i4에서 추가된 메소드는 z 메소드이다.
클래스 B를 만들 때는 x와 z메소드를 반드시 구현해야 한다.

(3) 인터페이스 멤버는 반드시 public 이다.

아래 코드는 오류를 발생한다. 인터페이스는 그 인터페이스를 구현한 클래스를 어떻게 조작할 것인가를 규정한다. 그렇기 때문에 외부에서 제어 할 수 있는 가장 개방적인 접근 제어자인 public만을 허용한다. public을 생략하면 접근 제어자 default가 되는 것이 아니라 public이 된다. 왜냐하면 인터페이스의 맴버는 무조건 public이기 때문이다.

package org.opentutorials.javatutorials.interfaces.example3;
 
interface I5{
    private void x();
}

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abstract vs interface

인터페이스와 추상 클래스는 서로 비슷한 듯 다른 기능이다. 인터페이스는 클래스가 아닌 인터페이스라는 고유한 형태를 가지고 있는 반면 추상 클래스는 일반적인 클래스다. 또 인터페이스는 구체적인 로직이나 상태를 가지고 있을 수 없고, 추상 클래스는 구체적인 로직이나 상태를 가지고 있을 수 있다.

 

abstract class는 일반적인 클래스와 다를바 없다.

다만 특정한 abstract 메소드를 하위 클래스가 강제한다는 차이가 있다.

그렇기 때문에 abstract 로 만들어진 클래스는 하위 클래스에서 오버라이딩 하도록 기대하도록 하는

비어있는 내용의 abstract 메소드가 있지만

동시에 실제 구체적인 로직을 갖고 있는 메소드나 또는 필드가 존재할수 있는 형태가 abstract 이다.

 

interface는 구체적인 로직을 가지고 있는 메소드를 인터페이스 안에 포함시키면 안된다.

인터페이스는 반드시 본체가 없는 메소드들 만을 가지고 있어야 한다.