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Abstract Class, Interface, Generic

Abstract Class

추상 메소드란 자식 클래스에서 반드시 오버라이딩해야만 사용할 수 있는 메소드를 의미합니다.
추상 메소드가 포함된 클래스를 상속받는 자식 클래스가 반드시 추상 메소드를 구현하도록 하기 위해 사용합니다.
예를 들어 중복 또는 공통적인 부분을 미리 만들어진 것을 사용하고 자신에게 필요한 부분만을 재정의하여 사용함으로써 생산성이 향상되고 배포 등이 쉬워지기 때문입니다.
추상 메소드는 선언부만 존재하면 구현부는 작성하지 않습니다.
이 작성되어 있지 않은 구현부를 자식 클래스에서 오버라이딩하여 사용하게 됩니다.

abstract int fun();

위와 같이 선언부만 있고 구현부가 없다는 의미로 선언부 끝에 세미콜론(;)을 추가합니다.

추상 클래스란 하나 이상의 추상 메소드를 포함하는 클래스를 가리켜 추상 클래스하고 합니다.
객체 지향 프로그래밍에서 중요한 특징인 다형성을 가지는 메소드의 집합을 정의할 수 있도록 해줍니다.
즉 반드시 사용되어야 하는 메소드를 추상 클래스에 추상 메소드로 선언해 놓으면, 이 클래스를 상속받는 모든 클래스에서는 이 추상 메소드를 반드시 재정의해야 합니다.
구현의 강제를 통해 프로그램의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

abstract class A {
  ...
  abstract int fun();
  ...
}

이러한 추상 클래스는 동작이 정의되어 있지 않은 추상 메소드를 포함하고 있으므로, 인스턴스를 생성할 수 없습니다.
상속을 통해 자식 클래스를 만든 후, 자식 클래스에서 추상 클래스의 모든 추상 메소드를 오버라이딩하고 나서 인스턴스를 생성할 수 있게 됩니다.

abstract class Animal { abstract void cry(); }
class Cat extends Animal { void cry() { System.out.println("냐옹냐옹!"); } }
class Dog extends Animal { void cry() { System.out.println("멍멍!"); } }

public class Polymorphism02 {
    public static void main(String[] args) {
        // Animal a = new Animal(); // 추상 클래스는 인스턴스를 생성할 수 없음.
        Cat c = new Cat();
        Dog d = new Dog();

        c.cry();
        d.cry();
    }
}

Interface

자바에서는 메소드 출처의 모호성 등의 문제로 인해 클래스를 통한 다중 상속이 지원되지 않습니다.
이를 보완하기 위해 인터페이스라는 것을 통해 다중 상속을 지원합니다.
인터페이스란 다른 클래스를 작성할 때 기본이 되는 틀을 제공하면서,
다른 클래스 사이의 중간 매개 역할까지 담당하는 일종의 추상 클래스를 의미합니다.

✅ Abstract Class vs Interface
추상 클래스는 추상 메소드뿐만 아니라 생성자, 필드, 일반 메소드도 포함할 수 있지만,
인터페이스는 최고 수준의 추상화 단계로, 오로지 추상 메소드와 상수만을 포함할 수 있습니다.
JDK 8부터 인터페이스에서 default method와 static method를 통해 구현부도 작성할 수 있게 되었습니다.

Generic

제네릭이란 데이터의 타입을 일반화한다는 것을 의미합니다.
클래스나 메소드에서 사용할 내부 데이터 타입을 컴파일 시에 미리 지정하는 방법으로, 컴파일 시 미리 타입 검사를 수행하게 됩니다.
이로써 클래스나 메소드 내부에서 사용되는 객체의 타입 안정성을 높일 수 있고, 반환값에 대한 타입 변환 및 타입 검사에 들어가는 노력을 줄일 수 있습니다.

JDK 1.5이전에서는 여러 타입을 사용하는 대부분의 클래스나 메소드에서 인수나 반환값으로 Object 타입을 사용했으나, 반환된 객체를 다시 원하는 타입으로 변환해야 하며 이 때 오류가 발생할 수 있습니다.
이를 보완하기 위해 JDK 1.5부터 도입된 제네릭을 통해 컴파일 시에 미리 타입이 정해져 번거로운 작업을 생략할 수 있게 됩니다.

제네릭 클래스의 선언은 다음과 같이 할 수 있습니다.

class MyArray<T> {
    T element;
    void setElement(T element) { this.element = element; }
    T getElement() { return element; }
}

T를 타입 변수(type variable)라고 하며, 임의의 참조형 타입을 의미합니다.
어떠한 문자를 사용해도 상관없으며, 여러 개의 타입 변수는 쉼표(,)로 구분하여 명시할 수 있습니다.
타입 변수는 클래스에서뿐만 아니라 메소드의 매개변수나 반환값으로도 사용할 수 있습니다.

제네릭 클래스를 생성할 때는 다음과 같이 타입 변수 자리에 실제 사용할 타입을 명시해야 합니다.

MyArray<Integer> myArr = new MyArray<Integer>();

이렇게 실제 사용할 타입을 명시하면 내부적으로는 정의된 타입 변수가 명시된 실제 타입으로 변환되어 처리됩니다.
타입을 명시할 때 기본 타입을 바로 사용할 수 없고, Wrapper Class를 사용해야 합니다.

Java SE 7부터 인스턴스 생성 시 타입을 추정할 수 있는 경우 타입을 생략할 수 있습니다.

MyArray<Integer> myArr = new MyArray<Integer>();

제네릭 타입은 컴파일 시 컴파일러에 의해 자동으로 검사되어 타입 변환됩니다.
이 때 코드 내의 모든 제네릭 타입은 제거되어 컴파일된 클래스 파일에는 어떠한 제네릭 타입도 포함되지 않게 됩니다.
제네릭을 사용하지 않는 코드와의 호환성을 유지하기 위해 이렇게 동작됩니다.

💡 Java Generic vs C++ Template
- Template에는 int와 같은 기본 타입을 인자로 넘길 수 있지만, Generic에서는 Integer을 대신 사용해야 합니다.
- Template은 인자로 주어진 타입으로부터 객체를 만들어 낼 수 있지만, Generic에서는 불가능합니다.
- Generic Class로 만든 모든 객체는 전부 동등한 타입이지만, Template는 다른 타입 인자 사용 시 서로 다른 타입의 객체입니다.
- Generic은 타입 인자를 특정한 타입이 되도록 제한할 수 있습니다.
- Generic은 정적 메서드나 변수를 선언하는 데 사용할 수 없지만, Template는 가능합니다.