[JAVA] 객체지향 프로그래밍 심화(feat. 추상화)

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[JAVA] 객체지향 프로그래밍 심화(feat. 추상화)

리꾸므 2022. 11. 8. 11:18

추상화

공통적인 속성과 기능을 추출하여 정의하는 것을 의미
기존 클래스들의 공통적인 요소들을 뽑아서 상위 클래스를 만들어 내는 것
즉 공통 적인 속성과 기능을 정의하고 하위클래스를 생성할 수 있고, 반대로 하위 클래스 공통성을 모아 상의 클래스를 정의 할 수 있다.
자바에서는 주로 추상클래스와 인터페이스라는 문법요소를 사용하여 추상화를 구현

abstract 제어자

메서드 앞에 붙은 경우 추상 메서드(abstract method), 클래스 앞에 붙은 경우 추상 클래스(abstract class)라 부른다.
어떤 클래스에 추상 메서드가 포함되어 있는 경우 해당 클래스는 자동으로 추상 클래스가 된다.
'추상적이다'의미는 다른 말로 표현하면 '구체적이지않다'라는 의미이기도하며 이는 추상 메서드는 충분히 구체화하지 못한 '미완성 메서드'라 할 수 있으며 미완성 메서드를 포함하는 클래스는 '미왼성 클래스'를 의미하는 추상 클래스가 된다.
추상 클래스는 미완성 클래스이기때문에 메서드 바디가 완성되기전까지 이를 기반으로 객체 생성이 불가하다.

추상 클래스

추상 메서드를 하나 이상 포함한다는 점 외에는 기본적으로 일반 클래스와 동일하다고 할 수 있다.
메서드 시그니처만 존재하고 바디가 선언되어있지 않은 추상 메서드를 포함하는 ‘미완성 설계도’
객체를 생성하는 것이 불가능 하다.
상속 관계에 있어 새로운 클래스를 작성하는데 매우 유용하다.
- 메서드의 내용은 상속받는 클래스를 따라 달라지기때문에 상위 클래스에서는 선언분만 작성하고, 실제 내용은 상속 받는 하위 클래스에서 구현하도록 비워둔다면 설계하는 상황이 변화더라도 유연하게 대처 가능하다.
오버라이딩을 통해 추상클래스로부터 상속받은 추상 메서드의 내용을 구현하여 메서드 완성 가능, 이를 기반으로 객체 생성이 가능하다
상속계층도의 상층부에 위치할 수록 추상화의 정도가 높고 그 아래로 내려갈수록 구체화된다.
상층부에 가까울수록 더 공통적인 속성과 기능들이 정의되어 있다

abstract class Animal {
	public String kind;
	public abstract void sound();
}

class Dog extends Animal { // Animal 클래스로부터 상속
	public Dog() {
		this.kind = "포유류";
	}

	public void sound() { // 메서드 오버라이딩 -> 구현부 완성
		System.out.println("멍멍");
	}
}

class Cat extends Animal { // Animal 클래스로부터 상속
	public Cat() {
		this.kind = "포유류";
	}

	public void sound() { // 메서드 오버라이딩 -> 구현부 완성
		System.out.println("야옹");
	}
}

class DogExample {       
    public static void main(String[] args) throws Exception {
       Animal dog = new Dog();
       dog.sound();

       Cat cat = new Cat();
       cat.sound();
    }
 }

// 출력값
멍멍
야옹

final 키워드

더이상 변경이 불가하거나 확장되지 않는 성질
필드, 지역 변수, 클래스 앞에 위치할 수 있다. 위치할 시 공통적으로 변경 불가능하고 확장할 수 없다.
- 클래스 : 변경 또는 확장 불가능한 클래스, 상속 불가
- 메서드 : 오버라이딩 불가
- 변수 : 값 변경이 불가한 상수

final class FinalEx { // 확장/상속 불가능한 클래스
	final int x = 1; // 변경되지 않는 상수

	final int getNum() { // 오버라이딩 불가한 메서드
		final int localVar = x; // 상수
		return x;
	}
}

인터페이스

추상클래스를 '미완성 설계도'에 비유하자면, 인터페이스는 더 높은 추상성을 가진 기초적인 '밑그림'에 비유할 수 있다.
기본적으로 추상메서드와 상수만을 멤버로 가질 수 있어 추상화 정도가 높다.
기본적으로 추상 메서드의 집합으로 이뤄져 있다.

구조

class 키워드 대신 interface 키워드 사용
내부의 모든 필드가 public static final로 정의되고, static, default 메서드 이외 모든 메서드가 public abstract로 정의 된다.
모든 인터페이스에 위 요소가 내포되어있기때문에 생략가능하다.
상수 정의는 'public static final'로 메서드 정의는 'public abstract'로 정의되어야하나 일부분 또는 전부 생략가능하다.

public interface InterfaceEx {
    public static final int rock =  1; // 인터페이스 인스턴스 변수 정의
    final int scissors = 2; // public static 생략
    static int paper = 3; // public & final 생략

    public abstract String getPlayingNum();
		void call() //public abstract 생략 
}

구현

인터페이스도 그 자체로 인스턴스를 생성할 수 없고 메서드 바디를 정의하는 클래스를 따로 작성해야한다.
implements 키워드를 사용하여 구현한다.
특정 인터페이스를 구현한 클래스는 해당 인터페이스에 정의된 모든 추상메서드를 구현해야한다.
어떤 클래스가 특정 인터페이스를 구현한다는 것은 클래스에게 인터페이스의 모든 추상 메서드를 반드시 구현하도록 강제하는 것을 의미한다.
다른 말로는 모든 추상 메서드들을 해당 클래스내에서 오버라이딩하여 바디를 완성한다라고 할 수 있다.

class 클래스명 implements 인터페이스명 {
		... // 인터페이스에 정의된 모든 추상메서드 구현
}

다중 구현

상속은 다중 상속이 허용되지 않으나 인터페이스는 다중적 구현이 가능하다.
하나의 클래스가 여러 개의 인터페이스 구현 가능, 다만 인터페이스는 인터페이스로부터만 상속 가능
클래스와 달리 Object 클래스와 같은 최고조상이 없다.
특정 클래스는 다른 클래스로부터의 상속을 받으면서 동시에 인터페이스를 구현 할 수 있다.

class ExampleClass implements ExampleInterface1, ExampleInterface2, ExampleInterface3 { 
}

interface Animal { // 인터페이스 선언. public abstract 생략 가능.
	public abstract void cry();
} 

interface Pet {
	void play();
}

class Dog implements Animal, Pet { // Animal과 Pet 인터페이스 다중 구현
    public void cry(){ // 메서드 오버라이딩
        System.out.println("멍멍!"); 
    }

    public void play(){ // 메서드 오버라이딩
        System.out.println("원반 던지기");
    }
}

class Cat implements Animal, Pet { // Animal과 Pet 인터페이스 다중 구현
    public void cry(){
        System.out.println("야옹~!");
    }

    public void play(){
        System.out.println("쥐 잡기");
    }
}

public class MultiInheritance {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        Cat cat = new Cat();

        dog.cry();
        dog.play();
        cat.cry();
        cat.play();
    }
}

// 출력값
멍멍!
원반 던지기
야옹~!
쥐 잡기

왜 다중 상속이 가능할까?

클래스에 다중 상속이 불가능한 이유는 부모 클래스에 동일한 이름의 필드 또는 메서드 존재시 충돌하기 때문이다.
인터페이스는 애초 미완성 멤버를 가지고 있어 충돌이 발생할 여지가 없고, 따라서 다중 구현이 가능하다.

장점

역할과 구현을 분리시켜 사용자 입장에서 복잡한 구현의 내용 또는 변경과 상관없이 해당 기능 사용 가능하다.
코드 변경의 번거로움을 최소화하고 손쉽게 해당 기능을 사용할 수 있게 한다.
개발자의 입장에서도 선언과 구현을 분리시켜 개발시간을 단축할 수 있고, 독립적인 프로그래밍을 통해 한 클래스의 변경이 다른 클래스에 미치는 영향을 최소화 할 수있다.