Effective Java - Item 20

추상 클래스보다는 인터페이스를 우선하라

자바가 제공하는 다중 구현 메커니즘 : 인터페이스, 추상 클래스

자바 8부터 인터페이스도 디폴트 메서드(default method)를 제공할 수 있게 되어, 이제는 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 상속만 지원 -> 추상 클래스 방식은 새로운 타입을 정의하는 데 커다란 제약을 안게 된다.

인터페이스가 선언한 메서드를 모두 정의하고 그 일반 규약을 잘 지킨 클래스라면 다른 어떤 클래스를 상속했든 같은 타입으로 취급된다.

기존 클래스에도 손쉽게 새로운 인터페이스를 구현해넣을 수 있다. 인터페이스가 요구하는 메서드를 (아직 없다면) 추가하고, 클래스 선언에 implements 구문만 추가하면 끝이다. 반면에, 기존 클래스 위에 새로운 추상 클래스를 끼워넣기는 어려운 게 일반적이다.

인터페이스는 믹스인(mixin) 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 클래스로는 믹스인을 정의할 수 없다. 기존 클래스에 덧씌울 수 없기 때문이다.

인터페이스로는 계층구조가 없는 타입 프레임워크를 만들 수 있다.

거대한 클래스 계층구조에는 공통 기능을 정의해놓은 타입이 없으니, 자칫 매개변수 타입만 다른 메서드들을 수없이 많이 가진 거대한 클래스를 낳을 수 있다.

래퍼 클래스 관용구와 함께 사용하면 인터페이스는 기능을 향상시크는 안전하고 강력한 수단이 된다. 타입을 추상 클래스로 정의해두면 그 타입에 기능을 추가하는 방법은 상속뿐이다.(상속해서 만든 클래스는 래퍼 클래스보다 활용도가 떨어지고 깨지기는 더 쉽다.)

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

디폴트 메서드에도 제약은 있다.

• equals, hashCode 같은 Object의 메서드들은 디폴트 메서드로 제공해서는 안 된다.
• 인터페이스는 인스턴스 필드를 가질 수 없고 public이 아닌 정적 멤버도 가질 수 없다. (private 정적 메서드 제외)
• 여러분이 만들지 않은 인터페이스에는 디폴트 메서드를 추가할 수 없다.

인터페이스와 추상 골격 구현(skeletal implementation) 클래스를 함께 제공하는 식으로 인터페이스와 추상 클래스의 장점을 모두 취하는 방법도 있다.

• 인터페이스로는 타입을 정의하고, 필요하면 디폴트 메서드 몇 개도 함께 제공한다.
• 골격 구현 클래스는 나머지 메서드들까지 구현한다.
• 골격 구현을 확장하는 것만으로 인터페이스를 구현하는 데 필요한 일이 대부분 완료된다. -> 템플릿 메서드 패턴

제대로 설계했다면 골격 구현은 (독립된 추상 클래스든 디폴트 메서드로 이뤄진 인터페이스든) 그 인터페이스로 나름의 구현을 만들려는 프로그래머의 일을 상당히 덜어준다.

static List<Integer> intArrayAsList(int[] a) {
    Object.requireNonNull(a);

    // 다이아몬드 연산자(<>) 사용 자바 9부터
    return new AbstractList<>() {
        @Override
        public Integer get(int i) {
            return a[i];
        }

        @Override
        public Integer set(int i, Integer val) {
            int oldVal = a[i];
            a[i] = val;
            return oldVal;
        }

        @Override
        public int size() {
            return a.length;
        }
    }
}

골격 구현 클래스의 아름다움은 추상 클래스처럼 구현을 도와주는 동시에, 추상 클래스로 타입을 정의할 때 따라오는 심각한 제약에서는 자유롭다는 점에 있다.

구조상 골격 구현을 확장하지 못하는 처지라면 인터페이스를 직접 구현해야 한다. 이런 경우라도 인터페이스가 직접 제공하는 디폴트 메서드의 이점을 여전히 누릴 수 있다.

// 골격 구현 클래스
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 가정한다. -> 아이템 19 설계 및 문서화 지침 모두 따라야 한다.

단순 구현(simple implementation)은 골격 구현의 작은 변종으로, AbstractMap.SimpleEntry가 좋은 예다.

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

핵심정리

• 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 가장 적합하다.
• 복잡한 인터페이스라면 구현하는 수고를 덜어주는 골격 구현을 함께 제공하는 방법을 고려해보자.
• 골격 구현은 ‘가능한 한’ 인터페이스의 디폴트 메서드로 제공하며 그 인터페이스를 구현한 모든 곳에서 활용하도록 하는 것이 좋다.