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8. 인터페이스

by 989898 2023. 11. 14.

8.1 인터페이스 역할

 

인터페이스는 사전적인 의미로 두 장치를 연결하는 접속기를 말한다. 여기서 두 장치를 서로 다른 객체로 본다면, 인터페이스는 이 두 객체를 연결하는 역할을 한다. 다음 그림과 같이 객체 A는 인터페이스를 통해 객체 B를 사용할 수 있다.

객체 A가 인터페이스의 메소드를 호출하면, 인터페이스는 객체 B의 메소드를 호출하고 그 결과를 받아 객체 A로 전달해준다. 객체 A가 객체 B의 메소드를 직접 호출하면 간단할텐데 왜 중간에 인터페이스를 거치도록 하는 것일까?

다음 그림과 같이 객체B가 객체C로 교체된다고 가정해보자.

객체 A는 인터페이스의 메소드만 사용하므로 객체 B가 객체 C로 변경된 것에는 관심이 없다. 만약 인터페이스 없이 객체 A가 객체 B를 직접 사용한다면 객체 A의 소스 코드를 객체 B에서 객체 C로 변경하는 작업이 추가로 필요한 것이다.

 

객체 A가 인터페이스의 메소드를 호출하면 실제로 실행되는 것은 인터페이스 뒤편의 객체 B또는 객체 C의 메소드이다. 만약 객체 B의 메소드 실행 결과와 객체 C의 메소드 실행 결과가 다르다면, 객체 A는 객체 교체로 인해 다른 결과를 얻게 된다.

 

이 특징으로 인해 인터페이스는 다형성 구현에 주된 기술로 이용된다. 상속을 이용해서 다형성을 구현할 수도 있지만, 인터페이스를 이용해서 다형성을 구현하는 경우가 더 많다.

8.2 인터페이스와 구현 클래스 선언

인터페이스는 '~.java' 형태의 소스 파일로 작성되고 '~.class' 형태로 컴파일되기 때문에 물리적 형태는 클래스와 동일하다. 단, 소스를 작성할 때 선언하는 방법과 구성 멤버가 클래스와 다르다.

 

인터페이스 선언

인터페이스 선언은 class 키워드 대신 interface 키워드를 사용한다. 접근 제한자로는 클래스와 마찬가지로 같은 패키지 내에서만 사용 가능한 default, 패키지와 상관없이 사용하는 public을 붙일 수 있다.

중괄호 안에는 인터페이스가 가지는 멤버들을 선언할 수 있는데, 다음과 같은 종류가 있다.

구현 클래스 선언

다음 그림을 다시 보자. 객체 A가 인터페이스의 추상 메소드를 호출하면 인터페이스는 객체 B의 메소드를 실행한다.

그렇다면 객체 B는 인터페이스에 선언된 추상 메소드와 동일한 선언부를 가진 (재정의된) 메소드를 가지고 있어야 한다.

 

(구현 클래스에서는 인터페이스가 가지고 있는 기능을 그대로 가지고 있어야 한다. 객체 A가 인터페이스에 있는 기능을 호출하면 인터페이스는 객체B에 있는 메서드를 호출하기 때문임. 객체B는 실행부분을 가지고 있어야 한다.)

(재정의를 꼭 상속과 연관짓지 말자. 원래 있는건데 내가 다시 선언하는것 = 재정의라고 생각.

만약 인터페이스에 10개의 추상 메서드가 있다면 객체 B는 10개의 구현 메서드를 가져야 한다. 

리모콘에 5개의 기능이 있는데 TV에는 3개의 기능만 있다면 안되는 거니까.)

 

여기서 객체 B를 인터페이스를 구현한(implement) 객체라고 한다. 인터페이스에 정의된 추상 메소드에 대한 실행 내용이 구현(작성)되어 있기 때문이다. 객체 B와 같은 구현 객체는 다음과 같이 인터페이스를 구현하고 있음을 선언부에 명시해야 한다.

implements 키워드는 해당 클래스가 인터페이스를 통해 사용할 수 있다는 표시이며, 인터페이스의 추상 메소드를 재정의한 메소드가 있다는 뜻이다.

RemoteControl 인터페이스로 Television을 사용할 수 있도록 Television 구현 클래스를 선언해보자.

package ch08.sec02;

public interface RemoteControl {
	public void turnOn(); // 추상 메소드
}

 

package ch08.sec02;

public class Television implements RemoteControl {
	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 켭니다.");
	}
}

 

변수 선언과 구현 객체 대입

인터페이스도 하나의 타입이므로 변수의 타입으로 사용할 수 있다. 인터페이스는 참조 타입에 속하므로 인터페이스 변수에는 개체를 참조하고 있지 않다는 뜻으로 null을 대입할 수 있다.

인터페이스를 통해 구현 객체를 사용하려면, 인터페이스 변수에 구현 객체를 대입해야 한다. 정확히 말하면 구현 객체의 번지를 대입해야 한다. 다음은 Television 객체를 생성하고 번지를 대입하는 코드이다.

만약 Television이 implemets RemoteControl로 선언되지 않았다면 RemoteControl 타입의 변수 rc에 대입할 수 없다. 인터페이스 변수에 구현 객체가 대입이 되었다면 변수를 통해 인터페이스의 추상 메소드를 호출할 수 있게 된다.

인터페이스 변수를 통해 turnOn() 메소드가 호출되면, 실제로 실행되는 것은 Television에서 재정의된 turnOn() 메소드이다. 이를 확인하기 위해 다음과 같이 RemoteControlExample을 작성하고 실행해보자.

package ch08.sec02;

public class RemoteControlExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		RemoteControl rc = new Television();
		rc.turnOn();
	}

}

rc 변수에는 RemoteControl을 구현한 어떠한 객체든 대입이 가능하다. 만약 Audio 객체가 구현 객체라면 다음과 같이 Audio 객체로 교체해서 대입할 수도 있다.

이 경우, 실제 실행되는 것은 Audio에서 재정의된 turnOn() 메소드이다.

확인하기 위해 다음과 같이 Audio 클래스를 생성해보자.

package ch08.sec02;

public class Audio implements RemoteControl {
	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Audio를 켭니다.");
	}
}

 

package ch08.sec02;

public class RemoteControlExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		RemoteControl rc = new Television();
		rc.turnOn();

		rc = new Audio();
		rc.turnOn();
	}

}

 

8.3 상수 필드

 

인터페이스는 public static final 특성을 갖는 불변의 상수 필드를 멤버로 가질 수 있다.

인터페이스에 선언된 필드는 모두 public static final 특성을 갖기 때문에 public static final을 생략하더라도 자동적으로 컴파일 과정에서 붙게 된다. 상수명은 대문자로 작성하되, 서로 다른 단어로 구성되어 있을 경우에는 언더바(_)로 연결하는 것이 관례이다.

 

다음과 같이 RemoteControl 인터페이스에 MAX_VALUE와 MIN_VALUE 상수를 선언해보자.

package ch08.sec03;

public interface RemoteControl {
	int MAX_VOLUME = 10; // 인터페이스에서는 바로 상수취급.
	int MIN_VOLUME = 0;
}

상수는 구현 객체와 관련 없는 인터페이스 소속 멤버이므로 다음과 같이 인터페이스로 바로 접근해서 상수값을 읽을 수 있다.

package ch08.sec03;

public class RemoteControlExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("리모콘 최대 볼륨 " + RemoteControl.MAX_VOLUME);
		System.out.println("리모콘 최저 볼륨 " + RemoteControl.MIN_VOLUME);
	}

}

8.4 추상 메소드

인터페이스는 구현 클래스가 재정의해야 하는 public 추상 메소드를 멤버로 가질 수 있다. 추상 메소드는 리턴 타입, 메소드명, 매개변수만 기술되고 중괄호 {}를 붙이지 않는 메소드를 말한다. public abstract를 생략하더라도 컴파일 과정에서 자동으로 붙게 된다.

추상 메소드는 객체 A가 인터페이스를 통해 어떻게 메소드를 호출할 수 있는지 방법을 알려주는 역할을 한다. 인터페이스 구현 객체 B는 추상 메소드의 실행부를 갖는 재정의된 메소드가 있어야 한다.

RemoteControl 인터페이스에서 turnOn(), turnOff(), setVolume() 추상 메소드를 각각 선언해보자.

package ch08.sec04;

public interface RemoteControl {
	// 상수 필드
	int MAX_VOLUME = 10;
	int MIN_VOLUME = 0;

	// 추상 메소드
	void turnOn();

	void turnOfF();

	void setVolume(int volume);
}

 

RemoteControl 인터페이스를 통해서 다음과 같이 구현 객체인 Television과 Audio를 사용한다고 가정해보자.

구현 클래스인 Television과 Audio는 인터페이스에 선언된 모든 추상 메소드를 재정의해서 실행 코드를 가져야 한다.

다음과 같이 Television과 Audio 구현 클래스를 선언해보자.

package ch08.sec04;

public class Television implements RemoteControl {

	private int volume;

	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOfF() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void setVolume(int volume) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if (volume > RemoteControl.MAX_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else if (volume < RemoteControl.MIN_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else {
			this.volume = volume;
		}
		System.out.println("현재 TV 볼륨 : " + this.volume);
	}
}

 

package ch08.sec04;

public class Audio implements RemoteControl {

	private int volume;

	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Audio를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOfF() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Audio를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void setVolume(int volume) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if (volume > RemoteControl.MAX_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else if (volume < RemoteControl.MIN_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else {
			this.volume = volume;
		}
		System.out.println("현재 Audio 볼륨 : " + this.volume);
	}

}

구현 클래스에서 추상 메소드를 재정의할 때 주의할 점은 인터페이스의 추상 메소드는 기본적으로 public 접근 제한을 갖기 때문에 public보다 더 낮은 접근 제한으로 재정의할 수 없다. 그래서 재정의되는 메소드에는 모두 public이 추가되어 있다.

 

인터페이스로 구현 객체를 사용하려면 다음과 같이 인터페이스 변수를 선언하고 구현 객체를 대입해야 한다. 인터페이스 변수는 참조 타입이기 때문에 구현 객체가 대입되면 구현 객체의 번지를 저장한다.

구현 객체가 대입되면 인터페이스 변수로 추상 메소드를 호출할 수 있게 된다. 이때 어떤 구현 객체가 대입되었는지에 따라 실행 내용이 달라진다. Television이 대입되었다면 Television의 재정의 된 메소드가, Audio가 대입되었다면 Audio의 재정의된 메소드가 실행된다. 

package ch08.sec04;

public class RemoteControlExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		RemoteControl rc;

		rc = new Television();
		rc.turnOn();
		rc.setVolume(5);
		rc.turnOfF();

		System.out.println();

		rc = new Audio();
		rc.turnOn();
		rc.setVolume(5);
		rc.turnOfF();
	}

}

8.5 디폴트 메소드

인터페이스에는 완전한 실행 코드를 가진 디폴트 메소드를 선언할 수 있다. 추상 메소드는 실행부(중괄호{})가 없지만, 디폴트 메소드는 실행부가 있다. 선언 방법은 클래스 메소드와 동일한데, 차이점은 default 키워드가 리턴 타입 앞에 붙는다.

디폴트 메소드의 실행부에는 상수 필드를 읽거나 추상 메소드를 호출하는 코드를 작성할 수 있다.

RemoteControl 인터페이스에서 무음 처리 기능을 제공하는 setMute() 디폴트 메소드를 선언해보자.

package ch08.sec05;

public interface RemoteControl {
	// 상수 필드
	int MAX_VOLUME = 10;
	int MIN_VOLUME = 0;

	// 추상 메소드
	void turnOn();

	void turnOff();

	void setVolume(int volume);

	// 디폴트 메소드
	default void setMute(boolean mute) {
		if (mute) {
			System.out.println("무음 처리합니다.");
			setVolume(MIN_VOLUME);
		} else {
			System.out.println("무음을 해제합니다.");
		}
	}

}

 

디폴트 메소드는 구현 객체가 필요한 메소드이다. 따라서 RemoteControl의 setMute() 메소드를 호출하려면 구현 객체인 Television 객체를 다음과 같이 인터페이스 변수에 대입하고 나서 setMute()를 호출해야 한다.

package ch08.sec05;

public class Television implements RemoteControl {

	private int volume;

	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOff() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void setVolume(int volume) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if (volume > RemoteControl.MAX_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else if (volume < RemoteControl.MIN_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else {
			this.volume = volume;
		}
		System.out.println("현재 TV 볼륨 : " + this.volume);
	}
}

구현 클래스는 디폴트 메소드를 재정의해서 자신에게 맞게 수정할 수도 있다. 재정의 시 주의할 점은 public 접근 제한자를 반드시 붙여야 하고, default 키워드를 생략해야 한다. Audio 구현 클래스에서 setMute() 메소드를 재정의해 원래 볼륨으로 복원해보자.

package ch08.sec05;

public class Audio implements RemoteControl {

	private int volume;

	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Audio를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOff() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("Audio를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void setVolume(int volume) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if (volume > RemoteControl.MAX_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else if (volume < RemoteControl.MIN_VOLUME) {
			this.volume = volume;
		} else {
			this.volume = volume;
		}
		System.out.println("현재 Audio 볼륨 : " + this.volume);
	}

	private int memoryVolume;

	@Override
	public void setMute(boolean mute) {
		// TODO Auto-generated method stub
		if (mute) {
			this.memoryVolume = this.volume;
			System.out.println("무음 처리합니다.");
			setVolume(MIN_VOLUME);
		} else {
			System.out.println("무음을 해제합니다.");
			setVolume(memoryVolume);
		}
	}

}

 

package ch08.sec05;

public class RemoteControlExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		RemoteControl rc;

		rc = new Television();
		rc.turnOn();
		rc.setVolume(5);

		rc.setMute(true);
		rc.setMute(false);

		System.out.println();

		rc = new Audio();
		rc.turnOn();
		rc.setVolume(5);

		rc.setMute(true);
		rc.setMute(false);

	}

}

8.6 정적 메소드

인터페이스에는 정적 메소드도 선언이 가능하다. 추상 메소드와 디폴트 메소드는 구현 객체가 필요하지만, 정적 메소드는 구현 객체가 없어도 인터페이스만으로 호출할 수 있다. 선언 방법은 클래스 정적 메소드와 완전 동일하다. 단, public을 생략하더라도 자동으로 컴파일 과정에서 붙는 것이 차이점이다.

RemoteControl 인터페이스에서 배터리를 교환하는 기능을 가진 changeBattery() 정적 메소드를 선언해보자.

package ch08.sec06;

public interface RemoteControl {
	// 상수 필드
	int MAX_VOLUME = 10;
	int MIN_VOLUME = 0;

	// 추상 메소드
	void turnOn();

	void turnOff();

	void setVolume(int volume);

	// 디폴트 메소드
	default void setMute(boolean mute) {
		if (mute) {
			System.out.println("무음 처리합니다.");
			setVolume(MIN_VOLUME);
		} else {
			System.out.println("무음을 해제합니다.");
		}
	}
	// 정적 메소드
	static void changeBattery() {
		System.out.println("리모콘 건전지를 교환합니다.");
	}

}

인터페이스에 선언된 정적 메소드는 구현 객체 없이 인터페이스명으로 접근해서 호출할 수 있다. 따라서 RemoteControl의 ChangeBattery() 메소드는 RemoteControl.changeBattery()로 호출할 수 있다.

package ch08.sec06;

public class RemoteControlExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		RemoteControl rc;

		rc = new Television();
		rc.turnOn();
		rc.setVolume(5);

		rc.setMute(true);
		rc.setMute(false);

		System.out.println();

		rc = new Audio();
		rc.turnOn();
		rc.setVolume(5);

		rc.setMute(true);
		rc.setMute(false);

		System.out.println();
		
        	// 정적 메소드 호출
		RemoteControl.changeBattery();

	}

}

정적 메소드의 실행부(중괄호 {})를 작성할 때 주의할 점은 상수 필드를 제외한 추상 메소드, 디폴트 메소드, private 메소드 등을 호출할 수 없다는 것이다. 이 메소드들은 구현 객체가 필요한 메소드이기 때문이다.

8.7 private 메소드

인터페이스의 상수 필드, 추상 메소드, 디폴트 메소드, 정적 메소드는 모두 public 접근 제한을 갖는다. 이 멤버들을 선언할 때에는 public을 생략하더라도 컴파일 과정에서 public 접근 제한자가 붙어 항상 외부에서 접근이 가능하다. 또한 인터페이스에 외부에서 접근할 수 없는 private 메소드 선언도 가능하다.

private 메소드는 디폴트 메소드 안에서만 호출이 가능한 반면, private 정적 메소드는 디폴트 메소드뿐만 아니라 정적 메소드 안에서도 호출이 가능하다.  private 메소드의 용도는 디폴트와 정적 메소드들의 중복 코드를 줄이기 위함이다.

 

다음 예제는 Service 인터페이스에서 2개의 디폴트 메소드와 2개의 정적 메소드 중 중복 코드 부분을 각각 private 메소드와 private 정적 메소드로 선언하고 호출하는 방법을 보여준다.

 

인터페이스의 private 메소드는 인터페이스 안에서 쓰기위해 만들어낸다. -> 중복 코드를 줄이기 위함.

private 메소드를 만드는 이유는 공통된 코드를 뽑아내서 이 메소드안에 모아두기 위함.

package ch08.sec07;

public interface Service {
	// 디폴트 메소드
	default void defaultMethod1() {
		System.out.println("default1Method1 종속 코드");
		defaultCommon();
	}

	default void defaultMethod2() {
		System.out.println("default1Method2 종속 코드");
		defaultCommon();
	}
	// private 메소드
	private void defaultCommon() {
		System.out.println("defaultMethod 중복 코드A");
		System.out.println("defaultMethod 중복 코드B");
	}
	// 정적 메소드
	static void staticMethod1() {
		System.out.println("staticMethod1 종속 코드");
		staticCommon();
	}

	static void staticMethod2() {
		System.out.println("staticMethod2 종속 코드");
		staticCommon();
	}
	// private 정적 메소드
	private static void staticCommon() {
		System.out.println("staticMethod 중복 코드C");
		System.out.println("staticMethod 중복 코드D");
	}
}

 

package ch08.sec07;

public class ServiceImpl implements Service {

}

 

package ch08.sec07;

public class ServiceExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 인터페이스 변수 선언과 구현 객체 대입
		Service service = new ServiceImpl();

		// 디폴트 메소드 호출
		service.defaultMethod1();
		System.out.println();
		service.defaultMethod2();

		System.out.println();

		// 정적 메소드 호출
		Service.staticMethod1();
		System.out.println();
		Service.staticMethod2();
	}

}

 

8.8 다중 인터페이스 구현

구현 객체는 여러 개의 인터페이스를 implements할 수 있다. 구현 객체가 인터페이스와 A와 인터페이스 B를 구현하고 있다면, 각각의 인터페이스를 통해 구현 객체를 사용할 수 있다.

구현 클래스는 다음과 같이 인터페이스 A와 인터페이스 B를 implements 뒤에 쉼표로 구분해서 작성해, 모든 인터페이스가 가진 추상 메소드를 재정의해야 한다.

인터페이스 A와 인터페이스 B를 구현한 객체는 다음과 같이 두 인터페이스 타입의 변수에 각각 대입될 수 있다.

구현 객체가 어떤 인터페이스 변수에 대입되느냐에 따라 변수를 통해 호출할 수 있는 추상 메소드가 결정된다. 다음과 같이 RemoteControl 인터페이스와 Searchable 인터페이스를 모두 구현한 SmartTelevision 클래스를 작성해보자.

package ch08.sec08;

public interface RemoteControl {
	void turnOn();

	void turnOff();
}

 

package ch08.sec08;

public interface Searchable {
	void search(String url);
}

 

package ch08.sec08;

public class SmartTelevision implements RemoteControl, Searchable {
	@Override
	public void turnOn() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 켭니다.");
	}

	@Override
	public void turnOff() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("tv를 끕니다.");
	}

	@Override
	public void search(String url) {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println(url + "를 검색합니다.");
	}
}

 

package ch08.sec08;

public class MultiInterfaceImplExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// RemoteControl 인터페이스 변수 선언 및 구현 객체 대입
		RemoteControl rc = new SmartTelevision();

		rc.turnOn();
		rc.turnOff();

		Searchable searchable = new SmartTelevision();
		searchable.search("네이버");
	}

}

8.9 인터페이스 상속

인터페이스도 다른 인터페이스를 상속할 수 있으며, 클래스와는 달리 다중 상속을 허용한다. 다음과 같이 extends 키워드 뒤에 상속할 인터페이스들을 나열하면 된다.

자식 인터페이스의 구현 클래스는 자식 인터페이스의 메소드뿐만 아니라 부모 인터페이스의 모든 추상 메소드를 재정의해야 한다. 그리고 구현 객체는 다음과 같이 자식 및 부모 인터페이스 변수에 대입될 수 있다.

구현 객체가 자식 인터페이스 변수에 대입되면 자식 및 부모 인터페이스의 추상 메소드를 모두 호출할 수 있으나, 부모 인터페이스 변수에 대입되면 부모 인터페이스에 선언된 추상 메소드만 호출 가능하다. 다음 예제를 통해 확인해보자.

package ch08.sec09;

public interface InterfaceA {
	void methodA();
}

 

package ch08.sec09;

public interface InterfaceB {
	void methodB();
}

 

package ch08.sec09;

public interface InterfaceC extends InterfaceA, InterfaceB {
	void methodC();
}

 

package ch08.sec09;

public class InterfaceImpl implements InterfaceC {
	@Override
	public void methodA() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("InterfaceCImple-methodA() 실행");
	}

	@Override
	public void methodB() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("InterfaceCImple-methodB() 실행");
	}

	@Override
	public void methodC() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("InterfaceCImple-methodC() 실행");
	}
}

 

package ch08.sec09;

public class ExtendsExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		InterfaceImpl impl = new InterfaceImpl();
		
        // 부모 인터페이스에서 정의된 메서드만 사용가능
		InterfaceA ia = impl;
		ia.methodA();

		System.out.println();
        
        // 부모 인터페이스에서 정의된 메서드만 사용가능
		InterfaceB ib = impl;
		ib.methodB();

		System.out.println();

		InterfaceC ic = impl;
		ic.methodA();
		ic.methodB();
		ic.methodC();

	}

}

8.10 타입 변환

인터페이스의 타입 변환은 인터페이스와 구현 클래스 간에 발생한다. 인터페이스 변수에 구현 객체를 대입하면 구현 객체는 인터페이스 타입으로 자동 타입 변환된다. 반대로 인터페이스 타입을 구현 클래스 타입으로 변환시킬 수 있는데, 이때는 강제 타입 변환이 필요하다.

 

자동 타입 변환

자동 타입 변환은 의미 그대로 자동으로 타입 변환이 일어나는 것을 말한다. 자동 타입 변환은 다음과 같은 조건에서 일어난다.

부모 클래스가 인터페이스를 구현하고 있다면 자식 클래스도 인터페이스 타입으로 자동 타입 변환될 수 있다. 다음 그림을 보면서 이해해보자. 인터페이스 A를 구현한 B, C 클래스가 있고, B를 상속한 D 클래스, C를 상속한 E 클래스가 있다.

B, C, D, E로부터 생성된 객체는 모두 인터페이스 A로 자동 타입 변환될 수 있다. 모두 인터페이스 A를 직 간접적으로 구현하고 있기 때문이다.

package ch08.sec10.exam01;

public interface A {

}

 

package ch08.sec10.exam01;

public class B implements A {

}

 

package ch08.sec10.exam01;

public class C implements A {

}

 

package ch08.sec10.exam01;

public class D extends B {

}

 

package ch08.sec10.exam01;

public class E extends C {

}

 

package ch08.sec10.exam01;

public class PromotionExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		
        	// 구현 객체 생성
		B b = new B();
		C c = new C();
		D d = new D();
		E e = new E();

		A a; // 인터페이스 변수 선언
        
        	// 변수에 구현 객체 대입
		a = b; // A <- B (자동 타입 변환)
		a = c; // A <- C (자동 타입 변환)
		a = d; // A <- D (자동 타입 변환)
		a = e; // A <- E (자동 타입 변환)
	}

}

 

강제 타입 변환

강제 타입 변환은 캐스팅 기호를 사용해서 인터페이스 타입을 구현 클래스 타입으로 변환시키는 것을 말한다.

구현 객체가 인터페이스 타입으로 자동 변환되면, 인터페이스에 선언된 메소드만 사용 가능하다.

RemoteControl 인터페이스에는 3개의 메소드, Television 클래스에는 5개의 메소드가 선언되어 있다면 RemoteControl 인터페이스로 호출 가능한 메소드는 3개뿐이다.

자동 타입 변환 후에 Television의 setTime() 과 record() 메소드를 호출하고 싶다면 다음과 같이 캐스팅 기호를 사용해서 원래 Television으로 강제 타입 변환해야 한다.

또 다른 예를 보자. Vehicle 인터페이스를 구현한 Bus를 Vehicle로 자동 타입 변환하면 cheekFace() 메소드를 호출할 수 없지만, 강제 타입 변환해서 Bus로 변환하면 호출이 가능하다.

package ch08.sec10.exam02;

public interface Vehicle {
	void run();
}

 

package ch08.sec10.exam02;

public class Bus implements Vehicle {
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("버스가 달립니다.");
	}

	public void checkFare() {
		System.out.println("승차요금을 체크합니다.");
	}

}

 

package ch08.sec10.exam02;

public class CastingExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub

		Vehicle vehicle = new Bus();
		vehicle.run();

		System.out.println();

		Bus bus = (Bus) vehicle;
		bus.run();
		bus.checkFare();
	}

}

8.11 다형성

우리는 7장 상속에서 다형성에 대해 살펴보았다. 인터페이스 또한 다형성을 구현하는 주된 기술로 사용된다. 현업에서는 상속보다는 인터페이스롤 통해서 다형성을 구현하는 경우가 더 많다.

 

다형성이란 사용 방법은 동일하지만 다양한 결과가 나오는 성질을 말한다. 다음 그림에서 구현 객체 B와 구현 객체 C 둘 중 어느 객체가 인터페이스에 대입되었느냐에 따라서 객체 A의 메소드 호출 결과는 달라질 수 있다.

상속의 다형성과 마찬가지로 인터페이스 역시 다형성을 구현하기 위해 재정의와 자동 타입 변환 기능을 이용한다.

인터페이스의 추상 메소드는 구현 클래스에서 재정의를 해야 하며, 재정의되는 내용은 구현 클래스마다 다르다. 구현 객체는 인터페이스 타입으로 자동 타입 변환이 되고, 인터페이스 메소드 호출 시 구현 객체의 재정의된 메소드가 호출되어 다양한 실행 결과를 얻을 수 있다.

 

필드의 다형성

다음 그림은 7장 상속에서 다형성을 설명할 때 보여준 그림과 유사하다. 상속에서는 부모 타이어 클래스 타입에 자식 객체인 한국 타이어 또는 금호 타이어를 대입해서 다형성을 보여주었지만, 이번에는 부모 타입이 클래스 타입이 아니고 인터페이스라는 점이 다르다.

자동차를 설계할 때 다음과 같이 필드 타입으로 타이어 인터페이스를 선언하면 필드값으로 한국 타이어 또는 금호 타이어 객체를 대입할 수 있다. 자동 타입 변환 때문이다.

Car 객체를 생성한 후 다른 구현 객체를 대입할 수도 있다. 이것이 타이어 교체에 해당된다.

tire1과 tire2 필드에 어떠한 타이어 구현 객체가 대입되어도 Car 객체는 타이어 인터페이스에 선언된 메소드만 사용하므로 전혀 문제가 되지 않는다.

package ch08.sec11.exam01;

public interface Tire {
	void roll();
}

 

package ch08.sec11.exam01;

public class HankookTire implements Tire {
	@Override
	public void roll() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("한국 타이어가 굴러갑니다.");

	}
}

 

package ch08.sec11.exam01;

public class KumhoTire implements Tire {
	@Override
	public void roll() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("금호 타이어가 굴러갑니다.");
	}
}

 

package ch08.sec11.exam01;

public class Car {
	Tire tire1 = new HankookTire();
	Tire tire2 = new HankookTire();

	void run() {
		tire1.roll();
		tire2.roll();
	}
}

 

package ch08.sec11.exam01;

public class CarExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Car myCar = new Car();

		myCar.run();

		System.out.println();

		myCar.tire1 = new KumhoTire(); // 타이어 객체 교체
		myCar.tire2 = new KumhoTire();

		myCar.run();
	}

}

매개변수의 다형성

메소드 호출 시 매개값을 다양화하기 위해 상속에서는 매개변수 타입을 부모 타입으로 선언하고 호출할 때에는 다양한 자식 객체를 대입했다. 이것은 자동 타입 변환 때문인데, 비슷한 원리로 매개변수 타입을 인터페이스로 선언하면 메소드 호출 시 다양한 구현 객체를 대입할 수 있다.

Vehicle 인터페이스가 다음과 같이 선언되었다고 가정해보자.

운전자 클래스인 Driver는 다양한 Vehicle 구현 객체를 운전하기 위해 Vehicle 인터페이스를 매개변수로 가지는 drive() 메소드를 다음과 같이 선언했다.

Bus가 Vehicle의 구현 클래스라면 다음과 같이 Driver의 drive() 메소드를 호출할 때 Bus 객체를 생성해서 매개값으로 줄 수 있다.

drive() 메소드를 호출할 때 인터페이스 Vehicle을 구현하는 어떠한 객체라도 매개값으로 줄 수 있는데, 어떤 객체를 주느냐에 따라 run() 메소드의 실행 결과는 다르게 나온다. 이유는 구현 객체에서 재정의된 run() 메소드의 실행 내용이 다르기 때문이다. 이것이 매개변수의 다형성이다.

package ch08.sec11.exam02;

public interface Vehicle {
	void run();
}

 

package ch08.sec11.exam02;

public class Driver {
	void drive(Vehicle vehicle) {
		vehicle.run();
	}
}

 

package ch08.sec11.exam02;

public class Bus implements Vehicle {
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("버스가 달립니다.");
	}
}

 

package ch08.sec11.exam02;

public class Taxi implements Vehicle {
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("택시가 달립니다.");
	}
}

 

package ch08.sec11.exam02;

public class DriveExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Driver driver = new Driver();

		Bus bus = new Bus();
		Taxi taxi = new Taxi();

		driver.drive(bus); // 자동 타입 변환 -> 오버라이딩 메소드 호출 -> 다형성
		driver.drive(taxi); // 자동 타입 변환 -> 오버라이딩 메소드 호출 -> 다형성
	}

}

 

8.12 객체 타입 확인

우리는 상속에서 객체 타입을 확인하기 위해 instanceof 연산자를 사용했는데, 인터페이스에서도 사용할 수 있다. 예를 들어 Vehicle 인터페이스 변수에 대입된 객체가 Bus 인지 확인하는 코드는 다음과 같다.

메소드의 매개변수가 인터페이스 타입일 경우, 메소드 호출 시 매개값은 해당 인터페이스를 구현하는 모든 객체가 될 수 있따. 만약 매개값이 특정 구현 객체일 경우에만 강제 타입 변환을 하고 싶다면 instanceof 연산자를 사용해서 매개값의 타입을 검사해야 한다.

Java 12부터는 instanceof 연산의 결과가 ture일 경우, 우측 타입 변수를 사용할 수 있기 떄문에 강제 타입 변환이 필요 없다.

다음은 ride() 메소드의 매개값으로 Bus를 제공했을 경우에만 checkFare() 메소드를 호출하는 예제이다.

package ch08.sec12;

public interface Vehicle {
	void run();
}

 

package ch08.sec12;

public class Taxi implements Vehicle {
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("택시가 달립니다.");
	}
}

 

package ch08.sec12;

public class Bus implements Vehicle {
	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("버스가 달립니다.");
	}

	public void checkFare() {
		System.out.println("승차요금을 체크합니다.");
	}
}

 

package ch08.sec12;

public class InstanceofExample {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub

		Taxi taxi = new Taxi();
		Bus bus = new Bus();

		ride(taxi);
		System.out.println();
		ride(bus);

	}

	public static void ride(Vehicle vehicle) {
		if (vehicle instanceof Bus bus) {
			bus.checkFare();
		}

		vehicle.run();
	}

}

 

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