추상 클래스(Abstract Class)

📙 1. 추상클래스란?

public abstract class Player {
    abstract void play();
    abstract void stop();
}

  클래스를 설계도라고 한다면, 추상클래스(Abstract Class)는 미완성 설계도라고 할 수 있다. 여기서 말하는 미완성은 단지 미완성 메서드(추상 메서드)를 포함하고 있다는 의미이다. 미완성 설계도로 완성된 제품을 만들 수 없듯이 추상 클래스로 인스턴스를 생성할 수 없다. 추상 클래스는 상속을 통해서 자손클래스에 의해서만 완성될 수 있다.

 

  추상 클래스 자체로는 클래스로서의 역할을 다 못하지만, 새로운 클래스를 작성하는 데 있어서 바탕이 되는 조상 클래스로서 중요한 의미를 갖는다. 추상 클래스는 클래스에 추상화를 접목시켜 보다 구조적이게 객체를 설계하고, 프로그램의 유지보수성을 올려주며, 만일 프로그램에 어떠한 기능을 업그레이드한다고 하면 수정과 추가에 대해 유연적이게 하여, 퀄리티 높은 프로그램과 솔루션을 개발할 수 있게 해준다.

 

  참고로 추상 메서드를 포함하고 있지 않은 클래스에도 키워드 'abstract'를 붙여서 추상 클래스로 지정할 수도 있다. 추상 메서드가 없는 완성된 클래스라 할지라도 추상클래스로 지정되면 클래스의 인스턴스를 생성할 수 없다.

 

 

📙 2. 추상 메서드

  추상 클래스란 추상 메서드를 일반적으로 포함하고 있는데, 추상 메서드에 대해서 살펴보도록 하자. 메서드는 선언부와 구현부(몸통)로 구성되어 있다. 선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 채로 남겨 둔 것이 추상메서드다.

public abstract class Player {
    abstract void play(); // 추상 메서드
    abstract void stop(); // 추상 메서드
}

  즉, 설계만 해 놓고 실제 수행될 내용은 작성하지 않았기 때문에 미완성 메서드인 것이다. 실제 작업내용인 구현부가 없는 메서드가 무슨 의미가 있을까 싶기도 하겠지만, 메서드를 작성할 때 실제 작업내용인 구현부보다 더 중요한 부분이 선언부이다.

  메서드의 이름과 메서드의 작업에 필요한 매개변수, 그리고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반환할 것인가를 결정하는 것은 쉽지 않은 일이다. 그래서 선언부만 작성해도 메서드의 절반 이상이 완성된 것이라 해도 과언이 아니다.

 

 

📙 3. 추상클래스 사용법

  추상클래스는 아래와 같이 abstract를 이용하여 작성할 수 있다.

public abstract class Player {
    abstract void play();
    abstract void stop();
}

  그리고 추상클래스로부터 상속받는 자손클래스가 오버라이딩을 통해 조상인 추상클래스의 추상 메서드를 모두 구현함으로써 추상클래스의 사용이 가능해진다. 

public class AudioPlayer extends Player {

    @Override
    void play() {
        System.out.println("AudioPlayer Play~");
    }

    @Override
    void stop() {
        System.out.println("AudioPlayer Stop!!");
    }
}

  만일 조상으로부터 상속받은 추상 메서드 중 하나라도 구현하지 않는다면, 자손클래스 역시 추상 클래스로 지정해 주어야 한다.

public abstract class CDPlayer extends Player{

    @Override
    void play() {
        System.out.println("CDPlayer Play~");
    }

    // 추상 메서드인 stop()을 구현하지 않음
}

 

 

📙 4. 추상클래스의 생성자

  앞에서 추상 클래스를 이용하여 새로운 인스턴스를 만들 수 없다고 언급하였다. 즉, 추상 클래스는 클래스의 일종이라고 하지만 new 생성자를 통해 인스턴스 객체를 직접 만들 수 없다. 왜냐하면 추상 클래스는 상속 구조에서 부모 클래스를 나타내는 역할로만 이용되기 때문이다.

public abstract class Player {
    abstract void play();
    abstract void stop();

    public Player() {
        System.out.println("Player Constructor");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Player player = new Player(); // ERROR
}

  따라서 반드시 추상 클래스는 어느 자식의 클래스에 상속시키고, 자식 클래스를 인스턴스화하여 사용해야 한다.

public abstract class Player {
    abstract void play();
    abstract void stop();

    public Player() {
        System.out.println("Player Constructor!!");
    }
}

public class AudioPlayer extends Player {

    @Override
    void play() {
        System.out.println("AudioPlayer Play~");
    }

    @Override
    void stop() {
        System.out.println("AudioPlayer Stop!!");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer(); // Player Constructor!!
}

  인스턴스를 직접 만들 수 없을 뿐, super() 메서드를 이용하여 추상 클래스의 생성자를 호출할 수 있다는 점을 알아두도록 하자.

 

 

📙 5. 추상 클래스의 활용

📌 1. 공통 멤버의 통합으로 중복 제거

  아래와 같이 AudioPlayer, CDPlayer 모두 name이라는 필드와 play()와 stop()이라는 메서드를 가진다고 하자.

public class AudioPlayer {

    String name;

    void play() {
        System.out.println("AudioPlayer Play~");
    }

    void stop() {
        System.out.println("AudioPlayer Stop!!");
    }
}

public abstract class CDPlayer{

    String name;

    void play() {
        System.out.println("CDPlayer Play~");
    }

    void stop() {
        System.out.println("CDPlayer Stop!!");
    }
}

  이는 추상 클래스를 이용하여 공통 멤버를 통합하고 중복을 제거할 수 있다.

public abstract class Player {

    String name;
    abstract void play();
    abstract void stop();
}

public class AudioPlayer extends Player {

    @Override
    void play() {
        System.out.println("AudioPlayer Play~");
    }

    @Override
    void stop() {
        System.out.println("AudioPlayer Stop!!");
    }
}

public abstract class CDPlayer extends Player {

    @Override
    void play() {
        System.out.println("CDPlayer Play~");
    }

    @Override
    void stop() {
        System.out.println("CDPlayer Stop!!");
    }
}

  이 부분이 추상클래스와 인터페이스의 차이라고 할 수 있다. Java8의 인터페이스도 추상클래스와 같이 필드를 선언해 줄 수 있지만, 모든 멤버변수는 public static final이어야 한다는 제약사항이 있다. 즉, 공통 상수가 되어 버린다는 것이다.

  하지만, 추상 클래스를 이용한다면 자식 클래스에서 중복되는 변수들을 상속으로 묶어 통합시켜 주는 기능을 제공할 수 있다.

📌 2. 구현의 강제성을 통한 기능 보장

  abstract를 붙여서 추상메서드로 선언하는 이유는 자손 클래스에서 추상 메서드를 반드시 구현하도록 강요하기 위해서다
Animal이라는 추상클래스가 있고 이것을 자손클래스가 상속한다고 가정해 보자.

public abstract class Animal {

    abstract void eat();
}

public class Dog extends Animal {
    
    @Override
    void eat() {
        System.out.println("Dog is eating!!");
    }
}

public class Cat extends Animal {

    @Override
    void eat() {
        System.out.println("Cat is eating!!");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    Animal[] animals = {new Dog(), new Cat()};

    for(Animal animal : animals){
        animal.eat();
    }
}

// 출력
Dog is eating!!
Cat is eating!!

  여기에 Cat이라는 새로운 동물이 추가되었다고 생각해 보자. 만익 Cat 클래스가 eat()이라는 추상 메서드를 구현하지 않았고, 그리고 이것이 문제가 되지 않는다라고 하면 다음 코드에서 런타임 상황에서 문제가 발생할 것이다.

public class Lion extends Animal{
}

public static void main(String[] args) {
    Animal[] animals = {new Dog(), new Cat(), new Lion()};

    for(Animal animal : animals){
        animal.eat();
    }
}

  Lion은 eat()을 오버라이딩 하지 않았기 때문에 animal 배열 안에 있는 Lion은 eat() 메서드를 실행할 수 없다.

  하지만, 추상 클래스는 구현을 강제하기 때문에 컴파일 시점에 eat()을 구현하지 않을 것을 알 수 있어서 위와 같은 문제가 발생하지 않도록 해준다.

📌 3. 규격에 맞는 설계 구현

  추상 클래스를 상속하게 되면 미리 규격에 맞게 선언부가 작성되어 있기 때문에 선언부를 고민할 필요 없이 구현부만 작성하여 규격에 맞게 설계를 구현할 수 있다.

 

해당 글은
남궁성 님의 '자바의 정석',
Inpa 님의 '추상 클래스(Abstract) 용도 완벽 이해하기'
를 참고하였습니다.