[Java] 추상 클래스와 추상 메서드 그리고 인터페이스 (김영한의 실전 자바_기본편)

1. 추상클래스와 추상 메서드란?

 1.1 추상 클래스 : abstract키워드로 선언된 클래스이며, 객체를 직접 생성할 수 없다.

 1.2 추상 메서드 : 메서드 몸체(바디)가 없는 메서드로, 선언만 되어 있고 구현은 자식 클래스에서 이루어진다.

 

2. 강의를 통해 알게된 주요 개념

 2.1 추상 클래스에 메서드 바디가 있는 메서드도 포함될 수 있다.

추상 클래스는 추상 메서드뿐만 아니라 일반 메서드도 포함할 수 있다.

일반 메서드는 메서드 바디가 존재하며 반드시 자식 클래스에서 오버라이딩 할 필요는 없다.

 

 2.2 추상 클래스의 추상 메서드는 자식 클래스에서 오버라이딩이 필수.

추상 메서드는 자식 클래스에서 반드시 구현해야 한다.

만약 구현하지 않으면 자식 클래스도 추상 클래스가 되어야 한다.

 

 2.3 추상 메서드는 호출 불가

추상 메서드는 몸체가 없으므로 호출이 불가능하다.

이를 막기 위해 추상 메서드를 포함한 클래스에 abstract를 선언하여 객체 생성을 차단한다. 

 

 2.4 추상 클래스는 객체 생성 불가

Animal a = new Animal();은 컴파일 에러를 발생시킨다.

추상 클래스는 실체가 없는 개념적 클래스이며, 자식 클래스에서 구체화되어야 한다.

 

 2.5 자식 클래스의 오버라이딩

추상 메서드가 포함된 추상 클래스를 상속받은 자식 클래스는 추상 메서드를 반드시 오버라이딩 해야한다.

오버라이딩하지 않으면 자식 클래스도 추상 클래스로 선언해야 한다.

 

2.6 예시: public abstract void ();

메서드 바디가 없는 sound() 메서드는 추상 메서드로 선언된다. 이를 구현하지 않으면 자식 클래스에서 사용할 수 없다.

 

2.7 추상 클래스의 목적

상속을 강제하여 자식 클래스에서 특정 메서드를 구현하게 만듦.

실체화되지 않은 개념을 모델링하는데 사용됨

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<실습 코드>

// 추상 클래스 선언
abstract class Animal {
    // 추상 메서드
    public abstract void sound();

    // 일반 메서드
    public void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

// 자식 클래스
class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Animal a = new Animal(); // 에러: 추상 클래스는 인스턴스화할 수 없음
        Animal dog = new Dog();     // 업캐스팅
        dog.sound();                // "Bark" 출력
        dog.eat();                  // "This animal eats food." 출력
    }
}

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3. 왜 객체를 직접 생성할 수 없게 abstract 키워드로 막는걸까?

 

3.1 추상 클래스의 목적

추상 클래스는 실체화될 수 없는 공통된 개념이나 기본 설계도를 정의하기 위해 사용된다.

추상적 개념이란, 구체적인 동물, 차량, 도형이 아니라, 이들의 공통적인 속성과 행동만을 정의한다.

상속과 구현 강제화란,추상 클래스는 자식 클래스에서 공통된 기능을 상속받게 하고, 특정 메서드를 반드시 구현하도록 강제한다.

따라서, 추상 클래스 자체는 완전하지 않은 클래스이다. 실체가 없기 떄문에 이를 인스턴스화하는 것은 논리적으로 맞지 않다.

 

3.2 객체 생성이 불가능해야 하는 이유

  3.2.1 구체적인 행동이 정의되지 않음.

추상클래스는 하나 이상의 추상 메서드를 포함할 수 있다. 추상 메서드는 메서드 바디가 없으므로, 해당 메서드를 가진 객체가 존재한다면 이를 호출할 수 없다는 문제가 발생한다.

abstract class Animal {
    public abstract void sound(); // 구현되지 않은 메서드
}

Animal a = new Animal(); // 에러: 객체를 생성하면 sound()를 호출할 방법이 없음

 

  3.2.2 불완전한 설계로 인해 실체화할 수 없음

추상 클래스는 구체적인 동작을 정의하지 않으며, 자식 클래스에서 이를 구체화하도록 설계되었다. 

따라서 추상 클래스 자체가 인스턴스화되면, 클래스 설계의 본질이 깨진다.

 

  3.2.3 추상 클래스와 인터페이스 비교

추상 클래스와 인터페이스는 비슷한 용도로 사용되지만, 

추상 클래스는 일부 구현된 메서드를 포함할 수 있는 반면, 인터페이스는 기본적으로 모든 메서드가 구현되지 않은 형태(추상 메서드)이다.

- 추상 클래스 : 공통된 기능과 구조를 공유하기 위한 기본 설계도.

- 인터페이스 : 클래스 간의 계약을 정의하며, 다형성을 극대화한다. 

 

<잘못된 사용>

abstract class Animal {
    public abstract void sound();
}

Animal a = new Animal(); // 에러: 추상 클래스는 직접 인스턴스화할 수 없음
a.sound(); // 호출할 수 없는 메서드

 

<올바른 사용>

abstract class Animal {
    public abstract void sound(); // 추상 메서드

    public void eat() {
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog(); // 업캐스팅
        dog.sound();            // "Bark"

        Animal cat = new Cat(); // 업캐스팅
        cat.sound();            // "Meow"
    }
}

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4. 인터페이스

 4.1 인터페이스는 모든 메서드가 추상 메서드

인터페이스 내 모든 메서드는 기본적으로 추상 메서드이다. (구현이 없다.)

Java 8 이후에는 default 메서드를 통해 인터페이스에도 메서드 구현이 가능해졌지만, 일반적으로는 추상 메서드만 포함한다.

 

 4.2 다중 상속 지원

Java에서 클래스는 하나의 부모 클래스만 상속받을 수 있지만, 인터페이스는 여러 개를 구현(implements)할 수 있다.

다형성을 극대화하며, 서로 다른 여러 기능을 조합하는 데 유용하다.

 

 4.3 객체 생성 불가

인터페이스도 추상적 개념이기 때문에 직접 생성할 수 없다.

인터페이스를 구현한 구체 클래스의 객체만 생성 가능하다.

 

 4.4 인터페이스 구현

인터페이스를 구현하는 클래스는 implements 키워드를 사용하여 해당 인터페이스를 구현한다.

인터페이스에 정의된 모든 메서드를 구현해야 한다.

interface Animal {
    void sound(); // 추상 메서드
    default void eat() { // Java 8 이후 default 메서드
        System.out.println("This animal eats food.");
    }
}

class Dog implements Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

class Cat implements Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
        dog.sound(); // 출력: Bark
        dog.eat();   // 출력: This animal eats food.

        Animal cat = new Cat();
        cat.sound(); // 출력: Meow
    }
}

 

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5. 추상 클래스와 인터페이스의 차이점