[Java]자바 프로그래밍(인터페이스와 다형성)

인터페이스와 다형성

• 추상 클래스
• 인터페이스
• 다형성
• 내부 클래스
• 무명 클래스

인터페이스는 클래스와 클래스를 연결하는 기법

추상 클래스

public abstract class Animal { // 추상 클래스 정의
	// 추상 메소드 정의
	public abstract void move(); // ;으로 종료됨을 유의
	}

• 자바에서는 하나 이상의 추상 메소드를 포함하는 클래스를 “추상 클래스(abstract class)”라고 정의합니다.
• 이러한 추상 클래스는 객체 지향 프로그래밍에서 중요한 특징인 다형성을 가지는 메소드의 집합을 정의할 수 있도록 해줍니다.
• 추상 클래스는 동작이 정의되어 있지 않은 추상 메소드를 포함하고 있으므로, 인스턴스를 생성 할 수 없습니다.

추상 클래스 상속

public abstract class Animal { // 추상 클래스 정의
	// 추상 메소드 정의
	public abstract void speak(); // ;으로 종료됨을 유의
}

public class Dog extends Animal {
	public void speak() {
		System.out.println("멍멍!");
	}
}

public class test {
	public static void main(String[] args) {
		Animal a = new Animal(); // 추상 클래스는 인스턴스를 생성할 수 없다.
		Dog d = new Dog();
		d.speak();
	}
}

• 추상 클래스는 먼저 상속을 통해 자식 클래스를 만들고, 만든 자식 클래스에서 추상 클래스의 모든 추상 메소드를 오버라이딩하고 나서야 비로소 자식 클래스의 인스턴스를 생성할 수 있습니다.
• 만약 추상 클래스를 상속받은 자식 클래스가 추상 메소드를 구현하지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

추상 클래스 사용 이유

• 자바에서 추상 메소드를 선언하여 사용하는 목적은 추상 메소드가 포함된 클래스를 상속받는 자식 클래스가 반드시 추상 메소드를 구현하게 하도록 하기 위함입니다.
• 만약 일반 메소드로 구현한다면 사용자에 따라 해당 메소드를 구현할 수도 있고, 안 할 수도 있습니다.
• 하지만 추상 메소드가 포함된 추상 클래스를 상속받은 모든 자식 클래스는 추상 메소드를 구현해야만 인스턴스를 생성할 수 있으므로, 반드시 구현하게 됩니다.

인터페이스

• 인터페이스는 객체와 객체 사이의 상호 작용을 나타낸다.
• 자바에서 클래스는 다중 상속을 지원하지 않기 때문에 인터페이스에 추상 메소드들로만 정의를 하고 인터페이스를 implements 하고 따로 부모 클래스를 상속 할 수 있습니다.

public interface 인터페이스_이름 { // 인터페이스 안에는 추상 메소드들이 정의된다.
	public void speak();
	public void move();
}

public class 클래스_이름 implements 인터페이스_이름 {
	void speak() { // 인터페이스를 구현하는 클래스는 추상 메소드의 몸체를 구현하여야  한다.
		System.out.println("speak 추상 메소드 구현");
	} 
	void move() {
		System.out.println("move 추상 메소드 구현");
	}
}

인터페이스와 타입

public interface RemoteControl {
	// 추상 메소드 정의
	public void turnOn(); // 전원 킴
	public void turnOff(); // 전원 끔
}

public class Television implements RemoteControl {
	public void turnOn(){ ... }
	public void turnOff() { ... }
}

RemoteControl obj = new Television(); /* 
Television 객체이지만 RemoteControl 인터페이스를
구현하기 때문에 RemoteControl 타입의 변수로 가리 킬 수 있다.
*/
obj.turnOn();
obj.turnOff();// obj를 통해 RemoteControl 인터페이스에 정의된 메소드만을 호출 할 수 있다.

인터페이스 동시 구현

public interface SerialCommunication {
	void send(byte[] data); // 시리얼 포트에 데이터를 전송한다.
	byte[] receive(); // 시리얼 포트에서 데이터를 받는다.
}

public class Television implements RemoteControl, SerialCommunication {
	// RemoteControl와 SerialCommunication의 메소드를 동시에 구현하여야 한다.
	public void turnOn() { ... }
	public void turnOff() { ... }
	public void send(byte[] data) { ... }
	public byte[] receive() { ... }
}

• 클래스는 여러 개의 인터페이스를 다중 구현할 수 있다.

인터페이스 상속

public interface AdvancedRemoteControl extends RemoteControl {
	public void volUp();
	public void volDown();
}

• 인터페이스도 다른 인터페이스를 상속받을 수 있다.

인터페이스 활용

interface Days { // 상수가 정의된 인터페이스 
	public static final int SUNDAY = 1, MONDAY = 2, TUESDAY = 3,
				WEDNESDAY = 4, THURSDAY = 5, FRIDAY = 6, SATURDAY = 7;
}

public class DayTest implements Days {
	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("일요일 : " + SUNDAY);
	}
}

다형성

• 다형성(polymorphism) 이란
  • 객체들의 타입이 다르면 똑같은 메세지가 전달되더라도 서로 다른 동작을 하는 것
  • 하나의 객체가 여러 가지 타입을 가질 수 있는 것을 의미합니다.

상향 형변환

Shape s;
s = new Shape(); // 당연히 가능
s = new Rectangle(); // Rectangle 객체도 가리킬 수 있다.

왜 가능한 것인가?

• 서브 클래스 객체는 수퍼 클래스 객체를 포함하고 있기 때문이다.

class Shape {
	int x, y;
}

class Rectangle extends Shape {
	int width, height;
}

public class ShapeTest {
	public static void main(String[] args) {
		Shape s;
		Rectangle r = new Rectangle();
		s = r; // 수퍼 클래스의 참조변수로 서브 클래스의 객체를 가리키는 것은 합법적
		s.x = 0; // Shape 클래스의 필드와 메소드에 접근하는 것은 OK
		s.y = 0;
		s.width = 100; // s를 통해서는 Rectangle 클래스의 필드와 메소드에 접근할 수 없다.
		s.height = 100; // 컴파일 오류가 발생함 
	}
}

• s 를 통해서는 x, y만을 사용할 수 있다. 그러나 r을 통해서는 모든 필드를 전부 사용할 수 있다.

내부 클래스

• 내부 클래스(inner class) : 클래스 안에 다른 클래스를 정의하는 것

public class OuterClass {
	// 클래스의 필드와 메소드 정의

	private class InnerClass {
		// 내부 클래스의 필드와 메소드 정의
		// 내부 클래스는 다른 클래스 내부에 정의된 클래스이다.
		// 외부 클래스의 모든 멤버를 자유롭게 사용할 수 있다.
	}
}

내부 클래스 사용 이유

• 멤버 변수를 private로 유지하면서 자유롭게 사용할 수 있다.
• 하나의 장소에서만 사용되는 클래스들을 한곳에 모을 수 있다.
• 보다 읽기 쉽고 유지보수가 쉬운 코드가 된다.

예제

public class OuterClass {
	private String secret = "Secret Message";

	public OuterClass() {
		InnerClass obj = new InnerClass(); // 내부 클래스의 객체를 생성하고 내부 클래스 메소드 호출
		obj.print();
	}

	private class InnerClass {
		public InnerClass() {
			System.out.println("내부 클래스 생성자 접근");
		}
		
		public void print() {
			System.out.println(secret); // 외부클래스의 private 변수인 secret를 자유롭게 사용할 수 있다.
		}
	}
}

👉 내부 클래스 생성자 접근
Secret Message

무명 클래스

• 무명 클래스(anonymous class) : 클래스 몸체는 정의되지만 이름이 없는 클래스

new ClassOrInterface() { 클래스 몸체 }
// 상속받고자 하는 수퍼 클래스의 이름이나 구현하고자 하는 인터페이스의 이름을 적어준다.

예제

• 이름이 있는 클래스의 경우

class TV implements RemoteControl {
	...
}
RemoteControl obj = new TV();

• 무명 클래스의 경우

RemoteControl obj = new RemoteControl() { ... };

interface RemoteControl {
	void turnOn();
	void turnOff();
}

public class test {
	public static void main(String[] args) {
		RemoteControl ac = new RemoteControl() {
			public void turnOn() {
				System.out.println("TV turnOn()");
			}
			public void turnOff() {
				System.out.println("TV turnOff()");
			}
		};
		ac.turnOn();
		ac.turnOff();
	}
}

👉 TV turnOn()
TV turnOff()