[ JAVA ] - 인터페이스(interface) 개념 & 예시

인터페이스(interface) 개념

자바에서 인터페이스는 클래스들이 필수로 구현해야 하는 추상 자료형이며,

객체 간의 의존성 & 결합도를 낮추기 위해 많이 사용된다.

 

즉, 확장에는 열려 있고, 변경에는 닫혀 있는 유연한 방식의 개발을 하기 위함이 인터페이스를 사용하는 가장 큰 이유라고 볼 수 있다.

 

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인터페이스(interface)의 특징

 

1. 다중 상속 가능

• 자바에선 다중 상속을 금지하고 있다.
• 인터페이스의 경우 껍데기만 존재하기 때문에 다중 상속이 가능하다.

2. 메소드 선언 or 상수만 사용 가능

• 인터페이스에선 메소드를 선언만 하며, 구현은 할 수 없다. (추상 메소드)
• 인터페이스를 사용하고자 하는 클래스에서 해당 메소드를 구현하여 사용 해야한다.
  • 반대로 생각하면, 인터페이스 내의 모든 메소드를 강제로 구현하게하는 것이다.

 

인터페이스(interface)의 구조

• 인터페이스는 아래와 같이 메소드의 구현부 없이 선언만 할 수 있음
  • default 키워드를 붙이면 구현까지 가능하기는 함
• 변수는 가질 수 없고, 상수는 가질 수 있음

interface Observer {
    public void notify();
}

 

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인터페이스 예시

 

옵저버 패턴 (Observer Pattern)

• 상태 변화가 있을 때마다 메서드 등을 통해 객체가 직접 목록의 각 옵저버에게 통지하도록 하는 디자인 패턴

개방-폐쇄 원칙 (OCP, Open-Closed Principle)

• 소프트웨어는 확장에 대해 열려 있어야 하고, 수정에 대해서는 닫혀 있어야 함
  • 특정 모듈을 수정할 때, 그 모듈과 관련된 다른 모듈들을 수정 해야 하면 안됨
  • 개방-폐쇄 원칙이 잘 적용되면, 기능을 추가하거나 변경해야 할 때 기존의 코드의 변경 없이 추가나 변경이 가능
• 옵저버 패턴에서도 Subject 객체의 수정 없이 Observer 들을 추가, 삭제, 변경하기 위해서 인터페이스를 통해 일반화하는 것

 

옵저버 패턴 구조

 

• Subject(주제 객체) : 데이터를 제공, 상태 변화를 알리는 클래스
• Observer(옵저버 객체) : 주제 객체에서 데이터를 전달해주기를 기다리는 클래스 (알림을 기다리는 입장이므로 의존성이 있다고 할 수 있다.)
• ConcreteObserverA,B : 옵저버를 구현하는 객체. 알림을 받았을 때 해야 할 일을 구현한다.

 

 

예제 코드 - 날씨 앱

 

class WeatherData {
	getTemperature()
	getHumidity()
	getPressure()
	measurementsChanged() // 기상 관측값이 갱신되면 해당 메소드가 호출됨
}

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안 좋은 예시

• measurementsChanged() 메소드를 통해 화면을 갱신

class WeatherData {
    // 인스턴스 변수 선언
    private CurrentWeatherDisplay currentWeatherDisplay;
    private ForecastWeatherDisplay forecastWeatherDisplay;
    pirvate StaticsticDisplay staticsticDisplay;
    
	public void measurementsChanged() {
		float temp = getTemperature();
		float humidity = getHumidity();
		float pressure = getPressure();

		currentWeatherDisplay.update(temp, humidity, pressure);
		forecastWeatherDisplay.update(temp, humidity, pressure);
		staticsticDisplay.update(temp, humidity, pressure);
	}
}

 

해당 코드의 문제점

• currentWeatherDisplay.update(...) 처럼 구체적인 구현에 맞춰 구현했기 때문에 다른 화면을 추가하고자 하면 measurementsChanged() 메소드를 고치지 않고서는 불가능하다.
  • Display 클래스를 새로 만들고(추가) 다시 measurementsChanged()로 와서 수정 해야 하는 번거로움이 있음
• 위와 같은 이유로 바뀔 수 있는 부분(각 화면 단)을 분리 해야 한다. 위의 코드는 분리 되어있지 않다.
  1. Display 추가시 소스의 추가가 너무 많아짐 - 확장이 어렵다.
  2. 특정 Display에 보내는 걸 까먹을 수도 있음 - 실수 유발 가능성
  3. WeatherData의 일이 많아짐 - 클래스는 하나의 원칙만 다뤄야 하는데 전달에 대한 규모가 커짐

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옵저버 패턴을 이용

Subject 인터페이스

interface Subject {
	registerObserver() // 옵저버 등록
	removeObserver() // 옵저버 삭제
	notifyObserver() // 옵저버에게 업데이트 알림
}

 

Subject 구현체 (변경을 알리는 객체)

class SubjectImpl implements Subject {
    registerObserver() { ... } // 옵저버를 등록하는 메소드
    removeObserver() { ... }   // 옵저버를 제거하는 메소드
    notifyObserver() { ... }   // 옵저버에게 알리는 메소드
}

 

Observer 인터페이스

interface Observer{ // 옵저버가 될 객체에서는 반드시 Observer 인터페이스를 구현해야함.
	update()          // 주제의 상태가 바뀌었을 때 호출됨 
	// Subject 객체에서 notify 메소드를 실행하면 update() 메소드가 실행 됨
}

 

Observer 구현체 (변경을 기다리는 객체)

class ObserverImpl implements Observer {
	update() { 
		// Subject 객체에서 알림이 왔을 때 각자 할 일을 작성
	}
}

 

 

옵저버 패턴이 적용된 날씨 앱

 

WeatherData 객체에서 Subject를 구현

• WeatherData 객체가 주제 객체가 되고, WeatherData의 상태가 변하면 옵저버들에게 알려주는 것

interface Subject {
	registerObserver()
	removeObserver()
	notifyObserver()
}

class WeatherData implements Subject {
	registerObserver()
	removeObserver()
	notifyObserver()
    
	getTemperature()
	getHumidity()
	getPressure()
	measurementsChanged()
}

 

Display (화면) 객체에서 구현해야할 인터페이스 정의

interface Observer {
	update() // 새로 갱신된 주제 데이터를 전달하는 인터페이스
}

interface DisplayElement {
	display() // 화면에 표현시키는 인터페이스
}

 

위의 인터페이스를 구현한 Display(화면) 객체 생성

class CurrentWeather implements Observer, DisplayElement{
	update()
	display() { // 현재 측정 값을 화면에 표시 }
}

class ForcastWeather implements Observer, DisplayElement{
	update()
	display() { // 날씨 예보 표시 }
}

class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement{
	update()
	display() { // 평균 기온, 평균 습도 등 표시 }
}

• 이렇게 인터페이스로 구성을 하면 새로운 화면도 쉽게 추가할 수 있다.
  • 어떤 객체든 DisplayElement, Observer 인터페이스만 구현하면 되기 때문

class DiscomfortDisplay implements Observer, DisplayElement{
	update()
	display() { // 불쾌지수를 화면에 표시 }
}

 

 

실제 코드

Interface

public interface Subject {
	public void registerObserver(Observer o);
	public void removeObserver(Observer o);
	public void notifyObservers();
}

public interface Observer {
	public void update(float temp, float humidity, float pressure);
}

public interface DisplayElement {
	public void display();
}

WeatherData.java

public class WeatherData implements Subject {
	private List<Observer> observers;  -> 주제 객체가 옵저버들의 목록을 가지고 있음
	private float temperature;
	private float humidity;
	private float pressure;
	
	public WeatherData() {
		observers = new ArrayList<Observer>();
	}
	
	public void registerObserver(Observer o) {  -> 옵저버 추가
		observers.add(o);
	}
	
	public void removeObserver(Observer o) {  -> 옵저버 제거
		observers.remove(o);
	}
	
	public void notifyObservers() {  -> 각 옵저버들에게 알림을 보냄
		for (Observer observer : observers) {  
			observer.update(temperature, humidity, pressure); -> 각 옵저버는 파라미터를 이용하여 각자 데이터를 처리
		}
	}
	
	public void measurementsChanged() {  
		notifyObservers();   -> 옵저버들에게 알림
	}
	
	public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
		this.temperature = temperature;
		this.humidity = humidity;
		this.pressure = pressure;
		measurementsChanged();  -> 값이 변경되면 measurementsChanged()를 호출
	}

	public float getTemperature() {
		return temperature;
	}
	
	public float getHumidity() {
		return humidity;
	}
	
	public float getPressure() {
		return pressure;
	}

}

 

Display

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
	private float temperature;
	private float humidity;
	private WeatherData weatherData;

	public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {  -> 생성자를 통해 주제 객체를 받아옴
		this.weatherData = weatherData;
		weatherData.registerObserver(this);  -> 가져온 주제 객체를 통해 옵저버로 자신을 등록
	}

	public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {  -> 주제 객체에서 알림을 받으면 해당 로직을 처리
		this.temperature = temperature;
		this.humidity = humidity;
		display();
	*}*

	public void display() {
		System.out.println("Current conditions: " + temperature
			+ "F degrees and " + humidity + "% humidity");
	}
}

public class ForecastDisplay implements Observer, DisplayElement {
	private float currentPressure = 29.92f;
	private float lastPressure;
	private WeatherData weatherData;

	public ForecastDisplay(WeatherData weatherData) {
		this.weatherData = weatherData;
		weatherData.registerObserver(this);
	}

	public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
        lastPressure = currentPressure;
		currentPressure = pressure;

		display();
	}

	public void display() {
		System.out.print("Forecast: ");
		if (currentPressure > lastPressure) {
			System.out.println("Improving weather on the way!");
		} else if (currentPressure == lastPressure) {
			System.out.println("More of the same");
		} else if (currentPressure < lastPressure) {
			System.out.println("Watch out for cooler, rainy weather");
		}
	}
}

public class StatisticsDisplay implements Observer, DisplayElement {
	private float maxTemp = 0.0f;
	private float minTemp = 200;
	private float tempSum= 0.0f;
	private int numReadings;
	private WeatherData weatherData;

	public StatisticsDisplay(WeatherData weatherData) {
		this.weatherData = weatherData;
		weatherData.registerObserver(this);
	}

	public void update(float temp, float humidity, float pressure) {
		tempSum += temp;
		numReadings++;

		if (temp > maxTemp) {
			maxTemp = temp;
		}

		if (temp < minTemp) {
			minTemp = temp;
		}

		display();
	}

	public void display() {
		System.out.println("Avg/Max/Min temperature = " + (tempSum / numReadings)
			+ "/" + maxTemp + "/" + minTemp);
	}
}

 

메인

public class WeatherStation {

	public static void main(String[] args) {
		WeatherData weatherData = new WeatherData();

		CurrentConditionsDisplay currentDisplay = new CurrentConditionsDisplay(weatherData);
		StatisticsDisplay statisticsDisplay = new StatisticsDisplay(weatherData); -> 디스플레이 추가
		ForecastDisplay forecastDisplay = new ForecastDisplay(weatherData);

		weatherData.setMeasurements(80, 65, 30.4f);
		weatherData.setMeasurements(82, 70, 29.2f);
		weatherData.setMeasurements(78, 90, 29.2f);

		weatherData.removeObserver(forecastDisplay);
		weatherData.setMeasurements(62, 90, 28.1f);
	}
}