[Kotlin In Action] 4. 클래스, 객체, 인터페이스

[Kotlin In Action] 4. 클래스, 객체, 인터페이스

#1. 클래스 계층 정의

인터페이스

코틀린 인터페이스 안에는 추상 메서드뿐 아니라 구현이 있는 메서드도 정의할 수 있다.
상태(필드)는 들어갈 수 없다.

//인터페이스 정의
interface Clickable {
    fun click()
}
//인터페이스 구현
class Button : Clickable { //코틀린은 클래스 확장과 인터페이스 구현 모두 콜론(:)을 붙인다.
    //오버라이드 표시
    override fun click() = println("I was clicked")
}

자바와 마찬가지로 인터페이스는 개수 제한없이 마음대로 구현할 수 있지만, 클래스는 오직 하나만 확장할 수 있다.

상위 클래스에 있는 메서드와 시그니처가 같은 메서드를 우연히 하위 클래스에 선언하는 경우, 컴파일이 안 되기 때문에 override를 붙이거나 메서드 이름을 바꿔야 한다.

  • 예시) 동일한 메서드가 있는 인터페이스를 동시에 구현할 때
interface Clickable {
    fun click()
    fun showOff() = println("I'm clickable!") //디폴트 구현 정의
}
interface Focusable {
    fun setFocus(b: Boolean) =
        println("I ${if (b) "got" else "lost"} focus.")
    fun showOff() = println("I'm focusable!")
}

클래스가 구현하는 두 상위 인터페이스에 정의된 showOff 구현을 대체할 오버라이딩 메서드를 직접 제공하지 않으면 컴파일 오류가 발생한다.

The class 'Button' must
override public open fun showOff() because it inherits
many implementations of it.

이름과 시그니처가 같은 멤버 메서드에 대해 둘 이상의 디폴트 구현이 있는 경우, 인터페이스를 구현하는 하위 클래스에서 명시적으로 새로운 구현을 제공해야 한다.

class Button : Clickable, Focusable {
    override fun click() = println("I was clicked")

    override fun showOff() {
        super<Clickable>.showOff()
        super<Focusable>.showOff()
    }
}

super 처럼 꺽쇠 안에 타입을 지정한다. (자바에서는 Clickable.super)

코틀린은 자바 6과 호환되므로, 자바에서는 코틀린의 디폴트 메서드 구현에 의존할 수 없다.
디폴트 메서드가 있는 인터페이스를 일반 인터페이스와 디폴트 메서드 구현이 정적 메서드로 들어있는 클래스를 조합해 구현된다.

open, final, abstract

코틀린의 클래스와 메서드는 기본적으로 final이다.
상속을 허용하려면 open 변경자를 붙여야 한다.
오버라이드를 허용하고 싶은 메서드나 프로퍼티 앞에도 open 변경자를 붙여야 한다.

open class RichButton : Clickable { //이 클래스는 열려 있다.
    fun disable() {} //이 함수는 오버라이드할 수 없다.
    open fun animate() {} //오버라이드 가능하다.
    override fun click() {} //상위 클래스의 메서드를 오버라이드한다. (오버라이드한 메서드는 기본으로 열려있다.)
}
open class RichButton : Clickable {
    final override fun click() {} //오버라이드한 메서드의 구현을 하위 클래스에서 오버라이드하지 못하게 하려면 final을 붙인다.
}

abstract: 추상 클래스 선언
추상 멤버는 항상 열려 있다. -> open을 붙일 필요가 없다.


인터페이스 멤버는 final, open, abstract를 사용하지 않는다.
인터페이스 멤버는 항상 열려 있으며 final로 변경할 수 없다.

변경자 오버라이드 설명
fianl 불가능 클래스 멤버의 기본 변경자
open 가능 open을 명시해야 오버라이드 가능
abstract 필수 추상 클래스의 멤버에만 붙일 수 있다.
추상 멤버는 구현이 있으면 안 된다.

가시성 변경자

: 선언에 대한 클래스 외부의 접근을 제어한다.

아무 변경자도 없는 경우 모두 public 이다.

코틀린은 package-private을 사용하지 않는다. (패키지를 네임스페이스 관리 용도로만 사용하기 때문)
대신 internal을 도입: 모듈 내부에서만 볼 수 있음

코틀린은 최상위 선언(클래스, 함수, 프로퍼티)에 대해 private 가시성을 제공한다.
-> 그 선언이 들어있는 파일 내부에서만 사용할 수 있다.

변경자 클래스 멤버 최상위 선언
public (default) 모든 곳에서 모든 곳에서
internal 같은 모듈 안에서만 같은 모듈 안에서만
protected 하위 클래스 안에서만 (최상위 선언에 적용 불가능)
private 같은 클래스 안에서만 같은 파일 안에서만
  1. 어떤 클래스의 기반 타입 목록에 들어있는 타입이나 제네릭 클래스의 타입 파라미터에 들어있는 타입의 가시성은 클래스 자신의 가시성과 같거나 높아야 하고,
  2. 메서드 시그니처에 사용된 모든 타입의 가시성은 그 메서드의 가시성과 같거나 높아야 한다.


코틀린에서는 외부 클래스가 내부 클래스나 중첩된 클래스의 private 멤버에 접근할 수 없다.

내부 클래스와 중첩된 클래스

코틀린의 중첩 클래스는 명시적으로 요청하지 않는 한 바깥 클래스 인스턴스에 대한 접근 권한이 없다.

바깥 클래스에 대한 참조를 포함하고 싶다면 inner 변경자를 붙여야 한다.

클래스 계층을 만들되 그 계층에 속한 클래스의 수를 제한하고 싶은 경우 중첩 클래스를 쓰면 편리하다.

sealed 클래스

상위 클래스를 상속한 하위 클래스 정의를 제한할 수 있다.
sealed 클래스의 하위 클래스를 정의할 때는 반드시 상위 클래스 안에 중첩시켜야 한다.(1.0 버전)

1.1 버전부터는 같은 파일 안에 하위 클래스를 만들 수 있다. 1.5 버전부터는 sealed 인터페이스도 정의 가능하다.

sealed class Expr {
    class Num(val value: Int) : Expr()
    class Sum(val left: Expr, val right: Expr) : Expr()
}

when 식에서 sealed 클래스의 모든 하위 클래스를 처리한다면 else 분기는 필요 없다.

#2. 뻔하지 않은 생성자와 프로퍼티를 갖는 클래스 선언

코틀린은 주 생성자(primary constructor), 부 생성자(secondary constructor), 초기화 블럭을 제공한다.

constructor 키워드로 주 생성자나 부 생성자를 정의한다.

클래스 초기화: 주 생성자와 초기화 블럭

주 생성자

  1. 생성자 파라미터 지정
  2. 초기화되는 프로퍼티를 정의
class User constructor(_nickname: String) { //주 생성자 정의
    val nickname: String

    init { //초기화 블럭
        nickname = _nickname
    }
}

초기화 블럭은 인스턴스화될 때 실행될 초기화 코드가 들어가며, 주 생성자와 함께 사용된다.
(주 생성자는 별도의 코드를 포함할 수 없으므로 초기화 블럭이 필요하다.)
초기화 블럭은 여러 개 생성 가능하다.

프로퍼티를 초기화하는 식이나 초기화 블럭 안에서만 주 생성자의 파라미터를 참조할 수 있다.

주 생성자의 파라미터로 프로퍼티를 초기화한다면, 그 파라미터에 val을 추가하는 방식으로 프로퍼티 정의와 초기화를 간략히 쓸 수 있다.

class User(val nickname: String,
           val isSubscribed: Boolean = true) //생성자 파라미터에도 디폴트 값을 정의할 수 있다.

객체 생성 시에는 new 키워드없이 직접 호출한다.

val alice = User("Alice")

모든 생성자 파라미터에 디폴트 값을 지정하면 컴파일러가 자동으로 파라미터가 없는 생성자를 만들어준다. 별도로 생성자를 정의하지 않았을 때도 자동으로 파라미터가 없는 디폴트 생성자를 만들어준다. 기반 클래스가 있는 경우, 반드시 기반 클래스의 생성자를 호출해야 한다.

open class User(val nickname: String) { ... }
class TwitterUser(nickname: String) : User(nickname) { ... } //기반 클래스에 생성자 파라미터를 넘김
class RadioButton: Button() //Button의 생성자 호출

클래스 외부에서 인스턴스화하지 못하게 막고 싶다면 모든 생성자를 private으로 만든다.

class Secretive private constructor() {} //주 생성자를 private으로 만드는 예시

부 생성자

클래스에 주 생성자가 없다면 모든 부 생성자는 반드시 상위 클래스를 초기화하거나 다른 생성자에게 생성을 위임해야 한다.
부 생성자의 주 목적은 자바 상호운용성이지만, 클래스 인스턴스를 생성할 때 파라미터 목록이 다른 생성 방법이 여럿 존재하는 경우에는 부 생성자를 여럿 둘 수 밖에 없다.

class MyButton : View {
    constructor(ctx: Context): this(ctx, MY_STYLE) { //this: 자신의 다른 생성자에 위임한다.
        // ...
    }
    constructor(ctx: Context, attr: AttributeSet): super(ctx, attr) { //super: 상위 클래스의 생성자를 호출한다.
        // ...
    }
}

인터페이스에 선언된 프로퍼티 구현

코틀린에서는 인터페이스에 추상 프로퍼티 선언을 넣을 수 있다.

interface User {
    val nickname: String
}

-> nickname의 값을 얻을 수 있는 방법을 제공해야 한다는 뜻이다.

구현 방법 1) 주 생성자 안에 직접 선언하기

class PrivateUser(override val nickname: String) : User

User의 프로퍼티를 구현하는 것이므로, override를 붙여줘야 한다.

구현 방법 2) Custom Getter

class SubscribingUser(val email: String) : User {
    override val nickname: String
        get() = email.substringBefore('@') )
}

-> 뒷받침하는 필드(backing field)에 저장하지 않고, 매번 이메일 주소에서 nickname을 계산해 반환한다.

구현 방법 3) 프로퍼티 초기화 식 

class FacebookUser(val accountId: Int) : User {
    override val nickname = getFacebookName(accountId)
}

-> 초기화 단계에서 getFacebookName이 한 번만 호출된다.
객체 초기화 시 계산한 데이터를 뒷받침하는 필드에 저장했다가 불러오는 방식을 활용한다.

인터페이스에는 추상 프로퍼티 뿐만 아니라 Getter와 Setter가 있는 프로퍼티를 선언할 수 있다.
Getter, Setter는 뒷받침하는 필드를 참조할 수 없다.

interface User {
    val email: String //반드시 오버라이드해야 한다.
    val nickname: String
        get() = email.substringBefore('@')
}

Getter와 Setter에서 뒷받침하는 필드(Backing field) 접근

class User(val name: String) {
    var address: String = "unspecified"
        set(value: String) {
            println("""
                Address was changed for $name:
                "$field" -> "$value".""".trimIndent()) //field로 값 읽기
            field = value //backing field 값 변경
        }
}

field라는 식별자를 통해 뒷받침하는 필드에 접근할 수 있다.
Getter에서는 field 값을 읽을 수만 있고, Setter에서는 field 값을 읽거나 쓸 수 있다.
field를 사용하지 않는 커스텀 접근자를 구현하면 뒷받침하는 필드는 존재하지 않는다.
(val인 경우 Getter에 field가 없으면 되지만, var인 경우 Getter/Setter 모두 없어야 한다.)

접근자의 가시성 변경

접근자의 가시성은 기본적으로 프로퍼티의 가시성과 같다.
변경을 원한다면 get이나 set 앞에 가시성 변경자를 추가한다.

class LengthCounter {
    var counter: Int = 0
        private set //Setter를 private으로 만든다.
}

#3. 데이터 클래스와 클래스 위임

모든 클래스가 정의해야 하는 메서드

  1. toString()

기본 제공되는 객체의 문자열 표현은 Client@5e9f23b4와 같은 방식인데, 기본 구현을 바꾸려면 toString()을 오버라이드 해야 한다. (자바와 동일)

  1. equals()

객체의 동등성 검사

코틀린에서는 == 연산자로 equals 검사를 한다.
참조 동일성 검사는 ===을 이용한다.

data class

데이터를 저장하는 역할만 하는 클래스
data class는 필요한 메서드를 컴파일러가 자동으로 만들어 준다.

  • equals()
  • hashCode()
  • toString()

equals와 hashCode는 주 생성자에 나열된 모든 프로퍼티를 고려해 만들어진다.
-> 주 생성자 밖에 정의된 프로퍼티는 고려 대상이 아니다.

copy()

데이터 클래스의 모든 프로퍼티를 읽기 전용으로 만들어서 불변 클래스로 만드는 것을 권장한다.
(HashMap 등의 컨테이너에 객체를 담는 경우에는 불변성이 필수적이다.)
다중 스레드 프로그램인 경우 불변성이 더욱 중요하다.

데이터 클래스를 불변 객체로 더 쉽게 활용할 수 있도록 객체를 복사하면서 일부 프로퍼티를 바꿀 수 있는 copy 메서드를 제공한다.

클래스 위임: by

by 키워드를 통해 그 인터페이스에 대한 구현을 다른 객체에 위임중이라는 것을 명시할 수 있다.

class CountingSet<T>(
        val innerSet: MutableCollection<T> = HashSet<T>()) : MutableCollection<T> by innerSet { //MutableCollection의 구현을 innerSet에 위임한다.
    var objectsAdded = 0
    override fun add(element: T): Boolean { //이 메서드는 위임하지 않고 새로운 구현을 제공한다.
        objectsAdded++
        return innerSet.add(element)
    }
}

#4. object: 클래스 선언과 인스턴스 생성

클래스를 정의하면서 동시에 인스턴스를 생성한다.

  • object는 싱글턴 정의 방법 중 하나이다.
  • companion object(동반객체)는 인스턴스 메서드는 아니지만 어떤 클래스와 관련있는 메서드와 팩토리 메서드를 담을 때 쓰인다.
  • object 식은 자바의 무명 내부 클래스 대신 쓰인다.

객체 선언: 싱글턴 쉽게 만들기

: 클래스 선언과 클래스에 속한 단일 인스턴스의 선언을 합친 말이다.

객체 선언에 생성자는 쓸 수 없다.
싱글턴 객체가 객체 선언문이 있는 위치에서 즉시 만들어진다.

구현 내부에 다른 상태가 필요하지 않은 경우에 유용하다.

코틀린 객체를 자바에서 사용할 때
코틀린 객체 선언은 유일한 인스턴스에 대한 정적 필드가 있는 자바 클래스로 컴파일된다.
인스턴스 필드 이름은 항상 INSTANCE 이다.

동반 객체: 팩토리 메서드와 정적 멤버가 들어갈 장소

코틀린은 static 키워드를 지원하지 않는다.
대신 최상위 함수와 객체 선언을 제공한다. (대부분의 경우 최상위 함수를 더 권장한다.)

*최상위 함수는 클래스의 private 멤버에 접근할 수 없다.
-> 클래스 내부 정보에 접근해야 하는 함수가 필요할 때는 클래스에 중첩된 객체 선언의 멤버 함수로 정의해야 한다.

동반 객체는 companion object 키워드로 만들 수 있다.
동반 객체는 자신을 둘러싼 클래스의 모든 private 멤버, private 생성자에 접근할 수 있다.
-> 팩토리 패턴을 구현하기 적합하다.

class User private constructor(val nickname: String) { //주 생성자를 비공개로 만든다.
    companion object {
        fun newSubscribingUser(email: String) = //동반 객체 안에 팩토리 메서드를 정의한다.
            User(email.substringBefore('@'))
        fun newFacebookUser(accountId: Int) =
            User(getFacebookName(accountId))
    }
}

동반 객체를 일반 객체처럼 사용

동반 객체는 클래스 안에 정의된 일반 객체이다.
-> 객체에 이름을 붙이거나, 동반 객체가 인터페이스를 상속하거나, 동반 객체 안에 확장 함수와 프로퍼티를 정의할 수 있다.

class Person(val name: String) {
    companion object Loader { //동반 객체에 이름을 붙인다.
        fun fromJSON(jsonText: String): Person = ...
    }
}
//접근할 때
Person.Loader.fromJSON(...)
  • 동반 객체에서 인터페이스 구현
interface JSONFactory<T> {
    fun fromJSON(jsonText: String): T
}
class Person(val name: String) {
    companion object : JSONFactory<Person> {
        //...
    }
}

동반 객체의 인스턴스를 전달할 수도 있다.

fun loadFromJSON<T>(factory: JSONFactory<T>): T {
    //...
}
loadFromJSON(Person) //인스턴스를 넘길 때 Person 클래스(동반 객체를 감싸는 클래스)의 이름으로 넘긴다.
  • 동반 객체 확장

클래스에 동반 객체가 있으면 그 객체 안에 함수를 정의함으로써 클래스에 대해 호출할 수 있는 확장 함수를 만들 수 있다.

객체 식: 무명 내부 클래스를 다른 방식으로 작성

무명 객체(anonymous object)를 정의할 때도 object 키워드를 쓴다.

window.addMouseListener(
    object : MouseAdapter() {
        override fun mouseClicked(e: MouseEvent) {
            // ...
        }
        override fun mouseEntered(e: MouseEvent) {
            // ...
        }
    }
}

객체에 이름을 붙여야 한다면 변수에 무명 객체를 대입하면 된다.
코틀린의 무명 클래스는 여러 인터페이스를 구현하거나 클래스를 확장하면서 인터페이스를 구현할 수 있다.

무명 객체는 싱글턴이 아니다. 자바와 달리 final이 아닌 변수도 객체 식 안에서 사용할 수 있다.

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