[Modern Java in Action] Chapter13. 디폴트 메서드

모던 자바 인 액션 13장에서는 디폴트 메서드에 대해 소개하고 있다.
디폴트 메서드가 무엇인지, 기존의 문제를 어떻게 디폴트 메서드를 이용하여 어떻게 해결하는지 알아본다.

기존에는 인터페이스가 변경되면 상속받은 모든 클래스의 수정이 필요했다.
하지만 자바 8에서는 인터페이스 내부의 정적 메서드, 기본 구현을 제공하는 디폴트 메서드로 이 문제를 해결했다.
디폴트 메서드를 이용하면 기본 구현을 그대로 상속하므로 호환성을 유지하면서 라이브러리를 자유롭게 변경할 수 있다.
또한 디폴트 메서드는 다중 상속 동작이라는 유연성을 제공해주기 때문에 유용하게 사용할 수 있다.

13.1 변화하는 API

예제를 통해 릴리즈된 인터페이스가 수정되었을 때 발생되는 문제에 대해 자세히 알아본다.

버전 1

public interface Resizable extends Drawable {
  int getWidth();
  int getHeight();
  void setWidth(int width);
  void setHeight(int height);
  void setAbsoluteSize(int width, int height);
}

// implments
public Ellipse implements Resizeable {
    ...
}

버전 2

public interface Resizable {
  int getWidth();
  int getHeight();
  void setWidth(int width);
  void setHeight(int height);
  void setAbsoluteSize(int width, int height);
  // 신규 메서드
  void setRelativeSize(int wFactor, int hFactor);
}

새로운 메서드가 추가되면 바이너리 호환성(추가된 메서드를 호출하지 않으면 잘 동작)은 유지 된다. 하지만 다음과 같은 문제들이 발생된다.

메서드를 사용한다면 AbstractMethodError 런타임 에러가 발생
애플리케이션을 재빌드하면 컴파일 에러 발생

이를 해결하기 위해 예전 버전과 새로운 버전을 직접 관리하는 방법도 있지만 다음과 같은 문제가 있다.

라이브러리 관리 복잡
사용자는 같은 코드에 두가지 라이브러리를 모두 사용해야 함

13.2 디폴트 메서드란 무엇인가?

디폴트 메서드는 호환성을 유지하하면서 API를 변경할 수 있는 자바 8의 새로운 기능이다.
default 키워드로 시작하며, 인터페이스를 구현한 클래스에서 구현하지 않은 메서드가 존재하면 인터페이스 자체에서 제공하게 된다.

public interface Size {
    int size();
    default boolean isEmpty() {
        return size() == 0;
    }
}

// Fix Resizable
default void setRelativeSize(int wFactor, int hFactor) {
    setAbsoluteSize(getWidth() / wFactor, getHeight() / hFactor);
} 

추상 클래스와 인터페이스 차이

추상 클래스
- 클래스가 하나의 추상 클래스만 상속 가능
- 인스턴스 변수로 공통 상태를 가짐
인터페이스
- 클래스가 여러 개 인터페이스 구현 가능
- 인스턴스 변수를 가질 수 없음

13.3 디폴트 메서드 활용 패턴

디폴트 메서드를 활용하는 방식 선택형 메서드, 동작 다중 상속을 소개한다.

선택형 메서드(optional method)

클래스에서 메서드의 기능이 필요없는 경우, 디폴트 메서드를 이용하면 기본 구현을 제공할 수 있으므로 클래스에서 빈 구현을 제공할 필요가 없다.
자바 8의 Iterator 인터페이스는 remove 메서드를 다음과 같이 정의한다.

interface Iterator<T> {
    boolean hasNext();
    T next();
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

동작 다중 상속(multiple inheritance of behavior)

디폴트 메서드를 이용하면 동작 다중 상속 기능 구현이 가능해서 기존 코드를 재사용할 수 있다.
또한 디폴트 메서드 덕분에 인터페이스를 직접 수정할 수 있게 되었고 구현하는 모든 클래스도 자동으로 변경한 코드를 상속받는다.

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable {
}

13.4 해석 규칙

인터페이스는 다중 상속이 가능하다.
만약 같은 시그니처를 갖는 디폴트 메서드를 상속받는 경우 자바 컴파일러가 충돌을 어떻게 해결하는지 알아본다.

public interface A {
    default void hello() {
        System.out.println("Hello from A");
    }
}

public interface B extends A {
    default void hello() {
        System.out.println("Hello from B");
    }
}

public class C implements B, A {
    public static void main(String... args) {
        new C().hello();
    }
}

세가지 규칙

클래스가 항상 이긴다.
- 클래스나 슈퍼클래스에서 정의한 메서드가 디폴트 메서드보다 우선권을 가진다.
1번 규칙 이외의 상황에서는 서브 인터페이스가 이긴다.
- 상속관계를 갖는 인터페이스에서 같은 시그니처를 갖는 메서드를 정의할 때는 서브 인터페이스가 이긴다. (B 가 A 를 상속받으며 B 우선)
여러 인터페이스를 상속받는 클래스가 명시적으로 호출
- 디폴트 메서드의 우선순위가 정해지지 않았으면 클래스가 명시적으로 디폴트 메서드를 오버라이드하고 호출해야 한다.

디폴트 메서드를 제공하는 서브 인터페이스가 이긴다

위에서 작성한 코드 예제의 UML 다이어그램을 살펴보면 위와 같다.
2번 규칙에 의해 서브 인터페이스가 이긴다고 했으므로 “Hello from B” 가 출력된다.

충돌 그리고 명시적인 문제 해결

위와 같이 B가 A 를 상속 받는 상황이 아니라면 2번 규칙이 적용될 수 없다.
이런 경우에는 자바 컴파일러는 “Error: class C inherits unrelated defaults for hello() from types B and A” 에러가 발생된다.
메서드를 구별할 방법이 없으므로 명시적으로 호출을 해줘야 한다. 자바 8에서는 X.super.m(...) 형태의 문법을 제공한다.

public class C implements B, A {
    void hello() {
        B.super.hello();
    }
}

다이아몬드 문제

public interface A {
    default void hello() {
        System.out.println("Hello from A");
    }
}

public interface B extends A { }
public interface C extends A {
    void hello();
}
public class D implements B, C {
    public static void main(String... args) {
        new D().hello();
    }
}

위와 같은 상황에서는 C 는 A를 상속받으므로 A의 디폴트 메소드보다 우선권을 가진다.
그러므로 컴파일 에러가 발생되며, 클래스 D 는 어떤 hello 메서드를 사용할지 명시적으로 해결해야 한다.