STEP 온라인 컴파일러

4) 인터페이스

인터페이스(Interface)는 다른 언어들에서는 찾기 힘든 자바의 고급 기능이다.

이 이해하기 힘든 인터페이스는 도대체 왜 필요하게 된 걸까?

다음의 경우를 생각 해 보자.

난 동물원의 사육사이다.
육식동물이 들어오면 난 고기를 던져준다.
호랑이던 사자던 상관하지 않는다.

이런 케이스를 코드로 담아보자.

Animal.java

public class Animal {
    String name;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

Tiger.java

public class Tiger extends Animal {

}

Lion.java

public class Lion extends Animal {

}

ZooKeeper.java

public class ZooKeeper {    
    public void feed(Tiger tiger) {
        System.out.println("feed tiger");
    }

    public void feed(Lion lion) {
        System.out.println("feed lion");
    }
}

이전 챕터에서 보았던 Dog 클래스와 마찬가지로 Animal을 상속한 Tiger와 Lion이 등장했다. 그리고 사육사 클래스인 ZooKeeper 클래스가 위와 같이 정의되었다. ZooKeeper 클래스는 호랑이가 왔을 때, 사자가 왔을 때 각각 다른 feed 메소드가 호출된다.

※ ZooKepper 클래스의 feed 메소드처럼 입력값의 자료형 타입이 다를 경우(위에서는 Tiger, Lion으로 서로 다르다) 메소드 명을 동일하게(여기서는 메소드명이 feed로 동일하다) 사용할 수 있다. 이런것을 메소드 오버로딩(Method overloading)이라고 한다.

동물원에 호랑이와 사자뿐이라면 ZooKeeper 클래스는 완벽하겠지만 악어, 표범등이 계속 추가된다면 ZooKeeper는 육식동물이 추가될 때마다 매번 다음과 같은 feed 메소드를 추가해야 한다.

...

public void feed(Crocodile crocodile) {
    System.out.println("feed crocodile");
}

public void feed(Leopard leopard) {
    System.out.println("feed leopard");
}

...

이렇게 육식동물이 추가 될 때마다 feed 메소드를 추가해야 한다면 사육사(ZooKeeper)가 얼마나 귀찮겠는가?

이런 어려움을 극복하기 위해서 이제 인터페이스의 마법을 부려보자.

다음과 같이 육식동물(Predator) 인터페이스를 작성 해 보자.

Predator.java

public interface Predator {
}

위 코드와 같이 인터페이스는 class가 아닌 interface 라는 키워드를 이용하여 작성한다.

그리고 Tiger, Lion 은 작성한 인터페이스를 구현하도록 변경한다.

Tiger.java

public class Tiger extends Animal implements Predator {

}

Lion.java

public class Lion extends Animal implements Predator {

}

인터페이스 구현은 위와같이 implements 라는 키워드를 사용한다.

Tiger, Lion이 Predator 인터페이스를 구현하면 ZooKeeper 클래스의 feed 메소드를 다음과 같이 변경 할 수 있다.

변경전

public void feed(Tiger tiger) {
    System.out.println("feed tiger");
}

public void feed(Lion lion) {
    System.out.println("feed lion");
}

변경후

public void feed(Predator predator) {
    System.out.println("feed tiger");
}

feed 메소드의 입력으로 Tiger, Lion을 각각 필요로 했지만 이제 이것을 Predator라는 인터페이스로 대체할 수 있게 되었다. tiger, lion은 각각 Tiger, Lion의 객체이기도 하지만 Predator 인터페이스의 객체이기도 하기 때문에 위와같이 Predator를 자료형의 타입으로 사용할 수 있는 것이다.

tiger - Tiger 클래스의 객체, Predator 인터페이스의 객체
lion - Lion 클래스의 객체, Predator 인터페이스의 객체

※ 이와같이 객체가 한 개 이상의 자료형 타입을 갖게되는 특성을 다형성(폴리모피즘)이라고 하는데 이것에 대해서는 "다형성" 챕터에서 자세히 다루도록 한다.

이제 어떤 육식동물이 추가되더라도 ZooKeeper는 feed 메소드를 추가할 필요가 없다. 다만 육식동물이 추가 될 때마다 다음과 같이 Predator 인터페이스를 구현한 클래스를 작성하기만 하면 되는 것이다.

Crocodile.java

public class Crocodile extends Animal implements Predator {
}

눈치가 빠르다면 이제 왜 인터페이스가 필요한지 감을 잡았을 것이다. 보통 중요 클래스를 작성하는 입장이라면(여기서라면 ZooKeeper가 중요한 클래스가 될 것이다) 클래스의 구현체와 상관없이 인터페이스를 기준으로 중요 클래스를 작성해야만 한다. 구현체(Tiger, Lion, Crocodile,...)는 늘어가지만 인터페이스(Predator)는 하나이기 때문이다.

자, 그런데 위 ZooKeeper 클래스에 약간의 문제가 발생했다. 아래의 ZooKeeper클래스의 feed 메소드를 보면 호랑이가 오던지, 사자가 오던지 무조건 "feed tiger"라는 문자열을 출력한다. 사자가 오면 "feed lion"을 출력해야 하지 않겠는가!

public void feed(Predator predator) {
    System.out.println("feed tiger");
}

역시 인터페이스의 마법을 부려보자.

Predator 인터페이스에 다음과 같은 메소드를 추가 해 보자.

Predator.java

public interface Predator {
    public String getName();
}

getName이라는 메소드를 추가했다. 그런데 좀 이상하다. 메소드에 몸통이 없다?

인터페이스의 메소드는 이름만 있고 그 내용은 없다. 그 이유는 인터페이스는 규칙이기 때문이다. 위에서 설정한 getName이라는 메소드는 인터페이스를 implements한 클래스들이 구현해야만 하는 것이다.

인터페이스에 위처럼 메소드를 추가하면 Tiger, Lion등 Predator 인터페이스를 구현한 클래스들에서 컴파일 오류가 발생할 것이다. 오류를 해결하기 위해 Tiger, Lion에 getName 메소드를 구현하도록 하자.

Tiger.java

public class Tiger extends Animal implements Predator {
    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

Lion.java

public class Lion extends Animal implements Predator {
    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

getName 메소드는 인스턴스 변수인 name을 리턴하도록 작성했다. 이상없이 컴파일이 잘 될 것이다.

이제 ZooKeeper 클래스도 다음과 같이 변경이 가능하다.

public class ZooKeeper {    
    public void feed(Predator predator) {
        System.out.println("feed "+predator.getName());
    }
}

feed 메소드가 "feed tiger"를 출력하던 것에서 "feed "+predator.getName()을 출력하도록 변경되었다. predator.getName()을 호출하면 Predator 인터페이스를 구현한 구현체(Tiger, Lion)의 getName()이 호출된다.

그리고 main 메소드를 다음과 같이 작성하고 ZooKeeper 클래스를 실행시켜 보자.

public class ZooKeeper {    
    public void feed(Predator predator) {
        System.out.println("feed "+predator.getName());
    }

    public static void main(String[] args) {
        Tiger tiger = new Tiger();
        tiger.setName("tiger");

        Lion lion = new Lion();
        lion.setName("lion");

        ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper();
        zooKeeper.feed(tiger);
        zooKeeper.feed(lion);
    }
}

원하던 데로 결과값이 출력되는 것을 확인할 수 있을것이다.

feed tiger
feed lion

자, 잠시 다음으로 진행하기 전에 Tiger와 Lion에 있는 getName 메소드가 중복되어 있음을 알 수 있다. getName 메소드는 Animal로 끌어올리면 더 좋을 것 같다.

Tiger의 getName 메소드를 Animal 클래스로 이동시키고 Tiger와 Lion의 getName 메소드는 삭제하도록 하자.

※ 이렇게 중복된 메소드를 하나로 합치고 메소드의 위치를 이동하는 등의 행위를 리팩토링(Refactoring)이라고 한다.

리팩토링까지 모두 마치고 만들어진 최종 클래스들을 살펴 보도록 하자.

Animal.java

public class Animal {
    String name;

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

Predator.java

public interface Predator {
    public String getName();
}

Tiger.java

public class Tiger extends Animal implements Predator {

}

Lion.java

public class Lion extends Animal implements Predator {

}

ZooKeeper.java

public class ZooKeeper {    
    public void feed(Predator predator) {
        System.out.println("feed "+predator.getName());
    }

    public static void main(String[] args) {
        Tiger tiger = new Tiger();
        tiger.setName("tiger");

        Lion lion = new Lion();
        lion.setName("lion");

        ZooKeeper zooKeeper = new ZooKeeper();
        zooKeeper.feed(tiger);
        zooKeeper.feed(lion);
    }
}

이제 ZooKeeper 클래스는 Predator 인터페이스를 이용하여 Tiger, Lion, Crocodile등에 관계없이 feed 메소드를 수행할 수 있게 되었다.

이 챕터에서 가장 중요한 부분은 왜 인터페이스가 필요한지에 대해서 이해하는 것이다. 물론 인터페이스를 모르고 프로그램을 만들 수 있다. 다만 객체지향적인 프로그램과는 거리가 멀어질 뿐이다.

이번에는 좀 더 개념적으로 인터페이스를 생각해 보자.

아마도 여러분은 컴퓨터의 USB 포트에 대해서 알고 있을 것이다. USB 포트에 연결할 수 있는 기기는 하드디스크, 메모리스틱, 디지털카메라 등등 무척 많다.

바로 이 USB포트가 물리적 세계의 인터페이스라고 할 수 있다.

USB포트의 규격만 알면 어떤 기기도 만들 수 있다. 또 컴퓨터는 USB 포트만 제공하고 어떤 기기가 만들어지는 지 신경쓸 필요가 없다. 바로 이 점이 인터페이스의 핵심이다.

위에서 만든 사육사(ZooKeeper)가 어떤 육식동물(Tiger, Lion...)이던지 상관하지 않고 먹이를 주는 것처럼.. ^^

다음은 이해를 돕기 위한 비교 표이다.

물리적세계	자바세계
컴퓨터	ZooKeeper
USB 포트	Predator
하드디스크, 디지털카메라,...	Tiger, Lion, Crocodile,...

※ USB 포트에는 전자기기들이 지켜야만 하는 각종 규칙들이 있다. (인터페이스의 메소드)