[Think Data Structures] 01. 인터페이스

01. 인터페이스

01-1. 리스트가 두 종류인 이유

이번 장에서는 interface와 이를 구현하는 클래스를 살펴본다.

몇 가지 예제에서 ArrayList, LinkedList와 유사한 클래스를 구현하며 이들의 동작 방법과 각각의 장단점에 대해 알아보자.

 

01-2. 자바 interface

자바 interface는 메소드 집합을 의미한다.

이 interface를 구현하는 클래스는 이러한 메소드를 제공해야 한다.

 

예시1. Comparable interface

public interface Comparable<T> {
    public int compareTo(T o);
}

이 interface는 타입 파라미터인 T를 사용하여 Comparable이라는 제네릭 타입을 정의한다.

이 interface를 구현하는 클래스는 다음과 같아야 한다.

• T 타입을 명시해야 한다.
• T 타입의 객체를 인자로 받고 int를 반환하는 compareTo 메소드를 제공해야 한다.

 

예시2. Integer 클래스

public class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
    @Override
    public int compareTo(Integer anotherInteger) {
        int thisVal = this.value;
        int anotherVal = anotherInteger.value;
        return (thisVal<anotherVal ? -1 : (thisVal==anotherVal ? 0 : 1));
    }
    
    // 다른 메소드 생략
}

이 클래스는 Number 클래스를 extends하여 Number 클래스의 메소드와 인스턴스 변수를 상속한다.

또한 Comparable<Integer> interface를 구현하여 Integer 객체를 인자로 받고 int를 반환하는 compareTo 메소드를 제공한다.

클래스가 interface를 구현한다고 선언하면 컴파일러는 interface가 정의한 모든 메소드를 제공하는지 확인한다.

 

01-3. List interface

JCF는 List라는 interface를 정의하고 ArrayList와 LinkedList라는 두 구현 클래스를 제공한다.

interface는 List가 된다는 의미가 무엇인지를 정의한다. 이 interface를 구현하는 클래스는 add, get, remove 등을 포함하는 약 20가지 메소드 집합을 제공해야 한다.

ArrayList와 LinkedList 클래스는 이러한 메소드를 제공하므로 상호교환할 수 있다.

List로 동작하는 메소드는 ArrayList와 LinkedList 또는 List를 구현하는 어떤 객체와도 잘 동작한다.

 

예시1. ListClientExample

package com.allendowney.thinkdast;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class ListClientExample {
	@SuppressWarnings("rawtypes")
	private List list;

	@SuppressWarnings("rawtypes")
	public ListClientExample() {
		list = new LinkedList();
	}

	@SuppressWarnings("rawtypes")
	public List getList() {
		return list;
	}

	public static void main(String[] args) {
		ListClientExample lce = new ListClientExample();
		@SuppressWarnings("rawtypes")
		List list = lce.getList();
		System.out.println(list);
	}
}

ListClientExample 클래스는 List를 캡슐화하는 클래스의 필수 요소(List형의 인스턴스 변수)를 가지고 있다.

이 예제의 중요한 점은 필요한 경우가 아니면 ArrayList나 LinkedList 같은 구현 클래스를 사용하지 않고 가능한 한 List interface를 사용한다는 점이다.

예를 들어, 인스턴스 변수는 List interface로 선언하고 getList 메소드는 List형을 반환하지만 구체적인 클래스는 언급하지 않는다.

마음을 바꿔 ArrayList를 사용하고자 한다면 생성자만 바꾸면 되고 나머지는 그대로 두면 된다.

이러한 스타일을 인터페이스 기반 프로그래밍(interface-based programming) 또는 인터페이스 프로그래밍(interface programming)이라고 한다.

라이브러리를 사용할 때 코드는 오직 List와 같은 interface만 의존하고 ArrayList 클래스와 같은 특정 구현에 의존해서는 안 된다.

이러한 방식을 사용하면 나중에 구현이 변경되어도 interface를 사용하는 코드는 그대로 사용할 수 있다.

반면에 interface가 변경된다면 interface를 의존하는 코드는 변경되어야 한다.

이 때문에 라이브러리 개발자는 꼭 필요한 일이 아니면 interface를 잘 변경하지 않는다.

 

01-4. 실습 1

예시1. ListClientExampleTest

package com.allendowney.thinkdast;

import static org.junit.Assert.assertThat;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.*;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import org.junit.Test;

/**
 * @author downey
 *
 */
public class ListClientExampleTest {

	/**
	 * Test method for {@link ListClientExample}.
	 */
	@Test
	public void testListClientExample() {
		ListClientExample lce = new ListClientExample();
		@SuppressWarnings("rawtypes")
		List list = lce.getList();
		assertThat(list, instanceOf(ArrayList.class) );
	}

}

이 클래스는 ListClientExample 클래스에 대한 JUnit 코드이다.

이 클래스에서는 한 가지 테스트를 실행하는데, ListClientExample 클래스의 getList() 메소드를 실행하여 이 메소드의 반환형이 ArrayList 클래스인지 확인한다.

getList() 메소드는 LinkedList 클래스를 반환하므로 테스트에 실패한다.

 

에러 메시지

java.lang.AssertionError: 
Expected: an instance of java.util.ArrayList
     but: <[]> is a java.util.LinkedList

 

다시 ListClientExample 클래스에서 생성자의 LinkedList를 ArrayList로 대체하고 테스트를 실행하면 성공한다.

 

이 테스트를 통과하기 위해 생성자에서 LinkedList 객체 생성 부분만 변경하였고 List 선언 부분은 변경하지 않았다.

선언 부분을 ArrayList로 변경해도 프로그램은 정상 동작한다.

하지만 이것은 과다 지정(overspecified)이다.

나중에 다시 interface로 돌아가려면 더 많은 코드를 수정해야 할 수도 있다.

 

그렇다면 ListClientExample 클래스의 생성자에서 ArrayList 객체를 List interface로 교체하면 어떻게 될까?

왜 List interface로는 인스턴스가 생성되지 않을까?

 

에러메시지

'List' is abstract; cannot be instantiated