[SeSACx코딩온] Java 인터페이스(interface)

1. 인터페이스란?

인터페이스(interface)는 객체 지향 프로그래밍에서 클래스가 구현해야 할 메서드의 틀을 정의하는 역할을 합니다.
인터페이스는 메서드의 선언부만 제공하며, 그 메서드를 구현하는 것은 해당 인터페이스를 구현하는 클래스의 책임입니다.
일관된 동작을 보장하고, 클래스 간의 호환성을 높일 수 있습니다.

인터페이스의 특징

인터페이스는 추상 메서드만 가질 수 있으며, 구체적인 구현은 없습니다.
다중 상속이 가능합니다. 한 클래스는 여러 인터페이스를 구현할 수 있습니다.
인터페이스는 상수 필드를 가질 수 있으며, 이 상수들은 자동으로 public static final로 선언되므로, 상수 필드를 여러 클래스에서 공유하고 변경되지 않는 값으로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 여러 클래스에서 공통으로 사용할 값이 있다면 인터페이스 상수로 정의해 일관성을 유지할 수 있습니다.
인터페이스의 모든 메서드는 자동으로 public이며, 메서드의 구현은 생략됩니다.

2. 인터페이스 선언과 구현

먼저, RemoteControl이라는 인터페이스와 이를 구현하는 Television 및 Audio 클래스 만들어보겠습니다.

// 인터페이스 선언
public interface RemoteControl {
    // 추상 메서드 선언
    void turnOn();
    void turnOff();
    void setVolume(int volume);

    // 상수 필드 선언
    int MAX_VOLUME = 10;
    int MIN_VOLUME = 0;
}

RemoteControl 인터페이스는 turnOn(), turnOff(), setVolume()이라는 추상 메서드를 정의합니다. 이 메서드들은 구현되지 않았으며, 이를 구현하는 클래스가 구체적인 동작을 정의해야 합니다.
상수 필드인 MAX_VOLUME과 MIN_VOLUME은 인터페이스에 정의되어, 이를 구현하는 모든 클래스에서 공통적으로 사용할 수 있는 값을 제공합니다.
상수 필드를 사용함으로써 public static final 특성을 갖기 때문에 여러 클래스에서 일관된 값을 사용하고, 변경되지 않는 값을 보장할 수 있습니다.

3. 인터페이스 구현하기

RemoteControl 인터페이스를 Television과 Audio 클래스에서 구현하여, 각각의 구체적인 동작을 정의해보겠습니다.

// Television 클래스
public class Television implements RemoteControl {
    private int volume;

    @Override
    public void turnOn() {
        System.out.println("TV 를 켭니다.");
    }

    @Override
    public void turnOff() {
        System.out.println("TV 를 끕니다.");
    }

    @Override
    public void setVolume(int volume) {
        if (volume > MAX_VOLUME) {
            this.volume = MAX_VOLUME;
        } else if (volume < MIN_VOLUME) {
            this.volume = MIN_VOLUME;
        } else {
            this.volume = volume;
        }
        System.out.println("현재 TV 볼륨: " + this.volume);
    }
}

// Audio 클래스
public class Audio implements RemoteControl {
    private int volume;

    @Override
    public void turnOn() {
        System.out.println("Audio 를 켭니다.");
    }

    @Override
    public void turnOff() {
        System.out.println("Audio 를 끕니다.");
    }

    @Override
    public void setVolume(int volume) {
        if (volume > MAX_VOLUME) {
            this.volume = MAX_VOLUME;
        } else if (volume < MIN_VOLUME) {
            this.volume = MIN_VOLUME;
        } else {
            this.volume = volume;
        }
        System.out.println("현재 Audio 볼륨: " + this.volume);
    }
}

Television과 Audio 클래스는 RemoteControl 인터페이스를 구현하여, 각각 turnOn(), turnOff(), setVolume() 메서드를 구체적으로 정의했습니다.
setVolume() 메서드는 볼륨이 최대 또는 최소 값을 벗어나지 않도록 조정하며, 상수인 MAX_VOLUME과 MIN_VOLUME을 사용해 볼륨 값을 일관성 있게 관리합니다.

4. 인터페이스 활용

RemoteControl 인터페이스를 구현한 Television과 Audio 클래스를 사용해 인터페이스가 어떻게 작동하는지 보겠습니다.

public class RemoteControlEx {
    public static void main(String[] args) {
        // 인터페이스 타입 변수 선언
        RemoteControl rc;

        // Television 객체 대입
        rc = new Television();
        rc.turnOn();
        rc.setVolume(5);
        rc.turnOff();

        // Audio 객체 대입
        rc = new Audio();
        rc.turnOn();
        rc.setVolume(15);
        rc.turnOff();
    }
}

RemoteControl 인터페이스는 변수의 타입으로 사용할 수 있습니다. 인터페이스도 참조형 타입이기 때문에, 이를 통해 다양한 구현체(예: Television, Audio)를 동일한 방식으로 처리할 수 있습니다.
rc 변수는 RemoteControl 타입이므로, 다형성을 이용해 Television과 Audio 객체를 모두 참조할 수 있습니다.
각각의 객체가 어떤 구체적인 클래스인지에 상관없이 동일한 메서드(turnOn(), turnOff(), setVolume())를 호출할 수 있습니다.

5. 다중 상속과 인터페이스

자바에서는 클래스 간의 다중 상속은 불가능하지만, 인터페이스는 다중 상속을 지원합니다. 이를 통해 여러 기능을 하나의 클래스에서 구현할 수 있으며, 다양한 인터페이스를 결합해 유연한 설계를 할 수 있습니다.

interface Move {
    void moveForward();
    void moveBackward();
}

interface Power {
    void powerOn();
    void powerOff();
}

interface Car extends Move, Power {
    void changeGear(int gear);
}

class Suv implements Car {
    @Override
    public void changeGear(int gear) { System.out.println("기어 변경: " + gear); }
    @Override
    public void moveForward() { System.out.println("전진"); }
    @Override
    public void moveBackward() { System.out.println("후진"); }
    @Override
    public void powerOn() { System.out.println("시동 ON"); }
    @Override
    public void powerOff() { System.out.println("시동 OFF"); }
}

Car 인터페이스는 Move와 Power 인터페이스를 상속받습니다. 이를 통해 하나의 인터페이스가 여러 인터페이스를 통합할 수 있으며, Suv 클래스는 Car 인터페이스를 구현하여 다양한 동작을 정의할 수 있습니다.
다중 상속을 통해 여러 인터페이스의 추상 메서드를 한 클래스에서 구현할 수 있으며, 유연한 설계가 가능합니다. 특히, 여러 기능을 하나의 객체에서 제공할 수 있어 확장성이 뛰어난 구조를 설계할 수 있습니다.

6. 인터페이스와 추상 클래스의 차이

1) 공통점

둘 다 추상 메서드를 포함하여 구현을 강제할 수 있습니다.
자식 클래스는 부모 클래스의 메서드를 반드시 구현해야 합니다.

2) 차이점

(1) 목적

인터페이스: 동작을 보장하는 데 목적이 있습니다. 인터페이스는 어떻게 동작할지 정의하고, 이를 구현하는 클래스들이 동일한 동작을 보장합니다.
추상 클래스: 기본적인 특성(속성)을 정의하면서 확장성을 제공하는 데 목적이 있습니다. 일부 구현을 제공하면서 상속받은 클래스들이 추가적인 기능을 확장할 수 있도록 설계됩니다.

(2) 구현 상속 여부

인터페이스는 구현 상속을 제공하지 않으며, 오직 메서드 선언만 포함합니다. 구체적인 구현은 인터페이스를 구현하는 클래스에서 해야 합니다.
추상 클래스는 일부 메서드의 구현을 포함할 수 있어, 상속받는 클래스에서 그 기능을 확장할 수 있습니다.

(3) 상속 관계

추상 클래스는 단일 상속만 가능합니다. 한 클래스는 하나의 부모 클래스만 상속받을 수 있습니다.
인터페이스는 다중 상속이 가능하여, 한 클래스가 여러 인터페이스를 구현할 수 있습니다.