[Effective Java] 아이템20: 추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

 

✔️ 인터페이스 vs 추상 클래스

자바가 제공하는 다중 구현 메커니즘은 인터페이스와 추상 클래스 2가지다.

두 메커니즘 모두 인스턴스 메서드를 구현 형태로 제공할 수 있다.

둘의 가장 큰 차이는 추상 클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스는 반드시 추상 클래스의 하위 클래스가 되어야 한다는 점이다.

자바는 단일 상속만을 지원하므로, 추상 클래스 방식은 새로운 타입을 정의하는 데 커다란 제약을 안겨준다.
반면 인터페이스가 선언한 메서드를 모두 정의하고 그 일반 규약을 잘 지킨 클래스라면 다른 어떤 클래스를 상속했든 같은 타입으로 취급된다.

또한 기존 클래스에도 손쉽게 새로운 인터페이스를 구현해넣을 수 있다.  (인터페이스가 요구하는 메서드를 추가하고, 클래스 선언에 implements 구문을 추가하기만 하면 된다.)
반면 기존 클래스 위에 새로운 추상 클래스를 끼워넣기는 어려운게 일반적이다.

 

 

✔️ 믹스인 (mixin)

인터페이스는 믹스인 정의에 안성맞춤이다.

믹스인이란, 클래스가 구현할 수 있는 타입으로, 믹스인을 구현한 클래스에 원래의 '주된 타입' 외에도 특정 선택적 행위를 제공한다고 선언하는 효과를 준다.
대상 타입의 주된 기능에 선택적 기능을 혼합(mixed in)한다고 해서 믹스인이라 부른다.

추상 클래스에서는 믹스인을 정의할 수 없다. (기존 클래스에 덧씌울 수 없기 때문)

추상 클래스에서 속성 여러 조합을 제공하려면 가능한 조합 전부를 각각의 클래스로 정의한 계층구조가 만들어질 것이다.
속성이 n개라면 지원해야 할 조합의 수는 2^n개다.
흔히 조합 폭발(combinatiorial explosion)이라 부르는 현상이다.

 

 

✔️ 디폴트 메서드 (default method)

자바 8부터 인터페이스도 디폴트 메서드를 제공할 수 있게 되었다.

인터페이스의 메서드 중 구현 바법이 명백한 것이 있다면, 그 구현을 디폴트 메서드로 제공해 프로그래머들의 일감을 덜어줄 수 있다.

 

디폴트 메서드에도 제약은 있다. 다음을 참고하자.

디폴트 메서드의 제약

• equals와 hashCode 같은 Object의 메서드는 디폴트 메서드로 제공해서는 안 된다.
• 인스턴스 필드를 가질 수 없고, public이 아닌 정적 멤버도 가질 수 없다. (private 정적 메서드는 예외다)
• 내가 만들지 않은 인터페이스에는 디폴트 메서드를 추가할 수 없다.

 

 

✔️ 추상 골격 구현 (skeletal implementation) 클래스 

인터페이스와 추상 골격 구현 클래스를 함께 제공하는 식으로 인터페이스와 추상 클래스의 장점을 모두 취하는 방법도 있다.

인터페이스로 타입을 정의하고 필요하다면 디폴트 메서드 몇 개도 함께 제공한다.
그리고 골격 구현 클래스는 나머지 메서드들까지 구현한다.

이렇게 해두면 단순히 골격 구현을 확장하는 것만으로 이 인터페이스를 구현하는 데 필요한 일이 대부분 완료된다.
이것이 바로 템플릿 메서드 패턴이다.

관례상 인터페이스 이름이 Interface라면 그 골격 구현 클래스의 이름은 AbstractInterface로 짓는다.
ex) AbstractCollection, AbstractList, AbstractMap

 

📍 골격 구현을 사용해 완성한 구체 클래스 예제

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 작성

골격 구현 작성은 상대적으로 쉽다.

1. 인터페이스에서 기반 메서드(다른 메서드들의 구현에 사용되는 메서드)들을 선정한다.
2. 기반 메서드들을 사용해 직접 구현할 수 있는 메서드를 모두 디폴트 메서드로 제공한다.
3. 기반 메서드나 디폴트 메서드로 만들지 못한 메서드를 골격 구현 클래스에 작성해 넣는다.
   만약 인터페이스의 메서드 모두가 기반 메서드와 디폴트 메서드가 된다면 골격 구현 클래스를 별도로 만들 이유는 없다.

 

📍 골격 구현 클래스 예시

public abstract class AbstractMapEntry<K,V>
        implements Map.Entry<K,V> {
    // 변경 가능한 엔트리는 이 메서드를 반드시 재정의해야 한다.
    @Override public V setValue(V value) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    // Map.Entry.equals의 일반 규약을 구현한다.
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry) o;
        return Objects.equals(e.getKey(),   getKey())
                && Objects.equals(e.getValue(), getValue());
    }

    // Map.Entry.hashCode의 일반 규약을 구현한다.
    @Override public int hashCode() {
        return Objects.hashCode(getKey())
                ^ Objects.hashCode(getValue());
    }

    @Override public String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }
}

골격 구현은 기본적으로 상속해서 사용하는 걸 가정하므로 아이템 19에서 이야기한 설계 및 문서화 지침을 모두 따라야 한다.
예시에서는 문서화 주식을 생략했다.

 

단순 구현 (simple implementation)

단순 구현은 골격 구현의 작은 변종으로 AbstractMap.SimpleEntry가 좋은 예다.

단순 구현도 골격 구현과 같이 상속을 위해 인터페이스를 구현한 것이지만, 추상 클래스가 아니란 점이 다르다.

단순 구현은 그대로 써도 되고 필요에 맞게 확장해도 된다.

 

 

 

핵심 정리

 

• 일반적으로 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 가장 적합하다.
• 복잡한 인터페이스라면 구현하는 수고를 덜어주는 골격 구현을 함께 제공하는 방법을 고려하자.
• 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 구현상의 제약 때문에 골격 구현을 추상 클래스로 제공하는 경우가 더 흔하기 때문이다.