자바가 제공하는 다중 구현 메커니즘은 인터페이스와 추상 클래스, 이렇게 두 가지다.

• 자바8부터 인터페이스도 디폴트 메서드(default method)를 제공할 수 있다.(참고)
• 둘의 가장 큰 차이는 추상 클래스가 정의한 타입을 구현하는 클래스는 반드시 추상 클래스의 하위 클래스가 되어야 한다는 점이다.
• 자바는 단일 상속만 지원하기에, 추상 클래스 방식은 새로운 타입을 정의하는데 커다란 제약을 안게 되는 셈이다.

인터페이스는 기존 클래스에도 손쉽게 새로운 인터페이스를 구현해넣을 수 있다.

• 기존 클래스 위에 새로운 추상 클래스를 끼워넣기는 어렵지만 인터페이스를 구현하는 건 쉽다.
  • 자바 플랫폼에서도 Comparable, Iterable, AutoCloseable 인터페이스가 새로 추가됐을 떄 표준 라이브러리의 수많은 기존 클래스가 이 인터페이스들을 구현한 채 릴리스됐다.
• 두 클래스가 같은 추상 클래스를 확장하길 원한다면, 그 추상 클래스는 계층 구조상 두 클래스의 공통 조상이어야 한다. 안타깝게도 이 방식은 클래스 계층구조에 커다란 혼란을 일으킨다.

인터페이스는 믹스인(mixin) 정의에 안성맞춤이다.

• 믹스인이란 클래스가 구현할 수 있는 타입으로, 믹스인을 구현한 클래스에 원래의 ‘주된 타입’ 외에도 특정 선택적 행위를 제공한다고 선언하는 효과를 준다.
  • 예컨대 Comparable은 자신을 구현한 클래스의 인스턴스들끼린 순서를 정할 수 있다고 선언하는 믹스인 인터페이스다.
  • 이처럼 대상 타입의 주된 기능에 선택적 기능을 ‘혼합(mixin)’ 한다고 해서 믹스인이라 부른다.
• 추상 클래스는 기존 클래스에 덧씌울 수 없기에 믹스인을 정의할 수 없다.

인터페이스로는 계층 구조가 없는 타입프레임워크를 만들 수 있다.

• 예를 들어 가수(Singer)인터페이스와 작곡가(Songwriter) 인터페이스가 있다고 해보자.

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public interface Singer {
    AudioClip sing(Song s);
}

public interface Songwriter {
    Song compose(int chartPosition);
}

• 우리 주변엔 작곡도하는 가수가 제법 있는데 이 코드처럼 타입을 인터페이스로 정의하면 가수 클래스가 Singer와 Sonwriter 모두를 구현해도 전혀 문제되지 않는다.
• 심지어 Singer와 Songwriter 모두를 확장하고 새로운 메서드까지 추가한 제3의 인터페이스를 정의할 수도 있다.

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public interface SingeSongwriter extends Singer, Songwriter {
   AudioClip strum();
   void actSensitive(); 
} 

인터페이스 메서드 중 구현 방법이 명백한 것이 있따면, 그 구현을 디폴트 메서드로 제공해 프로그래머들의 일감을 덜어줄 수 있다.

• 디폴트 메서드를 제공할 땐 상속하려는 사람을 위한 설명을 @implSpec 자바독 태그를 붙여 문서화해야 한다(아이템19)

디폴트 메서드에도 제약은 있다.

• 1)equals와 hashCode 같은 Object의 메서드를 정의하고 있지만, 이들은 디폴트 메서드로 제공해선 안된다.
• 2)또한 인터페이스는 인스턴스 필드를 가질 수 없고 Public이 아닌 정적 멤버도 가질 수 없다.(단 Private 정적 메서드는 예외다)
• 3)여러분이 만들지 않은 인터페이스에는 디폴트 메서드를 추가할 수 없다.

추상 골격 구현(skeletal implementation) 클래스

• 인터페이스와 추상 골격 구현(skeletal implementation) 클래스를 함께 제공하는 식으로 인터페이스와 추상 클래스의 장점을 모두 취하는 방법도 있다.
• 인터페이스론 타입을 정의하고, 필요하면 디폴트 메서드 몇 개도 함께 제공한다.
• 그리고 골격 구현 클래스는 나머지 메서드들까지 구현한다.
• 이렇게 해두면 단순히 골격 구현을 확장하는 것만으로 이 인터페이스를 구현하는데 필요한 일이 대부분 완료된다. 바로 템플릿 메서드 패턴이다.
• 관례상 인터페이스 이름이 Interface라면 그 골격 구현 클래스의 이름은 AbstrctInterface로 짓는다.
  • 좋은 예로, 컬렉션 프레임워크의 AbstractCollection, AbstractSet, AbstractList, AbstractMap 각각이 바로 핵심 컬렉션 인터페이스의 골격 구현이다.
  • 제대로 설계했다면 골격 구현은 (독립되 쿨상 클래스든 디폴트 메서드로 이뤄진 인터페이스든) 그 인터페이스로 나름의 구현을 만들려는 프로개르머의 일을 상당히 덜어준다.
  • 예를 보자. 아래 코드는 완벽히 동작하는 List 구현체를 반환하는 정적 팩터리 메서드로, AbstractList 골격 구현으로 활용했다.

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// 코드 20-1 골격 구현을 사용해 완성한 구체 클래스 (133쪽)
public class IntArrays {
    static List<Integer> intArrayAsList(int[] a) {
        Objects.requireNonNull(a);

        // 다이아몬드 연산자를 이렇게 사용하는 건 자바 9부터 가능하다.
        // 더 낮은 버전을 사용한다면 <Integer>로 수정하자.
        return new AbstractList<>() {
            @Override public Integer get(int i) {
                return a[i];  // 오토박싱(아이템 6)
            }

            @Override public Integer set(int i, Integer val) {
                int oldVal = a[i];
                a[i] = val;     // 오토언박싱
                return oldVal;  // 오토박싱
            }

            @Override public int size() {
                return a.length;
            }
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] a = new int[10];
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            a[i] = i;

        List<Integer> list = intArrayAsList(a);
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list);
    }
}

• List 구현체가 여러분에게 제공하는 기능들을 생각하면, 이 코드는 골격 구현의 힘을 잘 보여주는 인상적인 예라 할 수 있다.
• 골격 구현 클래스의 아름다움은 추상 클래스처럼 구현을 도와주는 동시에, 추상 클래스로 타입을 정의할 때 따라오는 심가한 제약에서 자유롭다는 점에 있다.
• 구조상 골격 구현을 확장하지 못하는 처지라면 인터페이스를 직접 구현해야 한다.

골격 구현 작성은 조금 지루하지만 상대적으로 쉽다.

• 1)가장 먼저, 인터페이스를 잘 살펴 다른 메서드들의 구현에 사용되는 기반 메서드들을 선정한다.
  • 이 기반 메서드들은 골격 구현에선 추상 메서드가 될 것이다.
• 2)그 다음으로 기반 메서드들을 사용해 직접 구현할 수 있는 메서드를 모두 디폴트 메서드로 제공한다.
  • 단, equals와 hashCode 같은 Object의 메서드는 디폴트 메서드로 제공하면 안된다는 사실을 항상 유념하자.
• 만약 인터페이스의 메서드 모두가 기반 메서드와 디폴트 메서드가 된다면 골격 구현 클래스를 별도로 만들 이유는 없다.

Map.Entry 인터페이스

• 간단한 예로 Map.Entry 인터페이스를 살펴보자. getKey, getValue는 확실히 기반 메서드이며, 선택적으로 setValue도 포함할 수 있다.
• 이 인터페이스는 equals와 hashCode의 동작 방식도 정의해놨다.
• Object 메서드들은 디폴트 메서드로 제공해선 안되므로, 해당 메서드들은 모두 골격 구현 클래스에 구현한다.
• toString 도 기반 메서드를 사용해 구현해놨다.

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// 코드 20-2 골격 구현 클래스 (134-135쪽)
public abstract class AbstractMapEntry<K,V>
        implements Map.Entry<K,V> {
    // 변경 가능한 엔트리는 이 메서드를 반드시 재정의해야 한다.
    @Override public V setValue(V value) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    
    // Map.Entry.equals의 일반 규약을 구현한다.
    @Override public boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry) o;
        return Objects.equals(e.getKey(),   getKey())
                && Objects.equals(e.getValue(), getValue());
    }

    // Map.Entry.hashCode의 일반 규약을 구현한다.
    @Override public int hashCode() {
        return Objects.hashCode(getKey())
                ^ Objects.hashCode(getValue());
    }

    @Override public String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }
}

Note: Map.Entry 인터페이스나 그 하위 인터페이스로는 이 골격 구현을 제공할 수 없다. 디폴트 메서드는 equals, hashCode, toString 같은 Object 메서드를 재정의할 수 없기 때문이다.

• 골격 구현은 반드시 그 동작 방식을 잘 정리하여 문서로 남겨야 한다.

단순 구현(simple implementation)은 골격 구현의 작은 변종으로, AbstractMap.SimpleEntry가 좋은 예다.

• 단순 구현도 골격 구현과 같이 상속을 위해 인터페이스를 구현한 것이지만, 추상 클래스가 아니란 점이 다르다.
• 쉽게 말해 동작하는 가장 단순한 구현이다.
• 이러한 단순 구현은 그대로 써도 되고 필요에 맞게 확장해도 된다.

핵심정리: 일반적으로 다중 구현용 타입으로는 인터페이스가 가장 적합하다. 복잡한 인터페이스라면 구현하는 수고를 덜어주는 골격 구현을 함께 이용할 수 있다. 또한 디폴트 메서드를 제공하여 그 인터페이스를 구현한 모든 곳에서 사용할 수 있도록 하자.