[Java] 추상 클래스

추상 클래스

추상 클래스의 개념

자바는 일종의 미완성 클래스인 추상 클래스 Abstract Class를 지원한다. 일반 클래스는 new 연산자를 사용해 인스턴스를 생성할 수 있지만, 추상 클래스는 인스턴스를 생성할 수 없고 오직 상속을 통하여 완성된 자식 클래스로 구현해서 인스턴스를 생성할 수 있다. 추상 클래스는 단독으로 사용할 수 없지만, 새로운 클래스를 작성하는 데 밑바탕은 될 수 있다

다음과 같이 도형, 원, 사각형, 원기둥을 모델링해 Shape, Circle, Rectangle, Cylinder 클래스로 작성한다고 하자

원기둥은 원의 특별한 형태이므로 원의 특성과 동작을 가진다. 원기둥을 모델링한 Cylinder 클래스는 원을 모델링한 Circle 클래스를 상속해 정의할 수 있다 원과 사각형은 도형의 일종이므로 도형의 특성과 동작을 가진다. 따라서 Circle 클래스와 Rectangle 클래스는 Shape 클래스를 상속해 정의 할 수 있다 원, 사각형, 원기둥과 달리 도형 자체는 구체적인 유형이 없어 그린다는 동작은 다소 추상적이다. 즉 Shape 클래스의 draw() 메서드를 어떻게 구현해야 할지 알 수 없어 본체를 완전하게 작성할 수 없다.그러나 Shape 클래스는 메서드 이름과 매개변수 정보를 제시할 수 있다. 이런 완성하지 못한 메서드를 추상 메서드 Abstract Method 라고 한다. 추상 메서드는 무엇을 할지는 선언하지만, 어떻게 할지는 정의하지 않는다. 추상 메서드를 포함하는 클래스는 인스턴스 를 생성할 수 없으므로 추상 클래스이다. 추상 클래스는 보통 하나 이상의 추상 메서드를 포함하는데, 포함하지 않을 수도 있다.

추상클래스는 주로 상속 계층에서 자식멤버(필드, 메서드)의 이름을 통일하는 데 사용된다. 추상 클래스는 구현 클래스를 만드는 부모 클래스로만 사용할 뿐 new 연산자로는 인스턴스를 생성하지 못한다.

추상클래스 s = new 추상클래스();✖ // 추상클래스는 인스턴스를 생성하지 못한다

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추상 클래스의 선언

추상 클래스도 필드와 메서드를 포함할 수 있다. 심지어 생성자도 포함할 수 있는데 자식 객체가 부모 생성자 super()를 호출할 수 있기 때문이다. 추상 클래스는 다음과 같이 abstract 키워드로 선언하고 구현 클래스처럼 public 으로 지정할 수 있다.

abstract class 클래스 이름 {     // abstract 는 추상 클래스라는 것을 나타낸다
  // 필드     
  // 생성자
  // 메서드            // 일반적으로 하나 이상의 추상 메서드를 포함한다
}

추상 메서드도 abstract 키워드를 붙여 선언하는데, 실체가 없기 때문에 본체 없이 세미콜론으로 끝난다. public 이나 protected 로 지정할 수 있다.

abstract 반환타입 메서드 이름();     // 항상 세미콜론으로 끝나야 한다
// 메서드 본체가 없고 abstract 가 추상 메서드라는 것을 나타낸다

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추상 클래스의 활용

원주율을 표시하는 필드, findArea() 메서드와 draw() 메서드로 구성된 Shape 클래스를 작성해보자. 도형은 넓이가 얿으므로 findArea() 메서드는 0.0을 반환하고, 그릴 수 없으므로 draw() 메서드는 본체 없는 추상 메서드로 선언할 수 있다.

abstract  class Shape {
  double pi = 3.14;     // 추상 클래스도 멤버 필드를 포함할 수 있다
  
  abstract void draw();     // 추상 메서드는 본체가 없다
  
  public double findArea() {
    return 0.0;             // 추상 클래스도 구현 메서드를 포함할 수 있다
  }
}

Circle 클래스는 Shape 의 자식으로 작성할 수 있는데, 이때는 Shape 클래스의 추상 메서드인 draw() 메서드를 반드시 구현해야 한다. Rectangle 클래스도 Circle 클래스와 비슷하게 작성할 수 있다.

class Circle extends Shape {
  int radius;
  
  public Circle(int radius) {
    this.radius = radius;
  }
  
  public void draw() {
    System.out.println("원을 그리다.");      // 부모 클래스에서 추상 메서드로 선언했으므로 자식 클래스에서 반드시 구현해야 한다
  }
  
  public double findArea() {
    return pi * radius * radius;        // 부모 클래스의 메서드를 오버라이딩 한다
  }     // pi 는 부모 클래스인 Shape에서 물려받은 변수이다 
}

Shape 클래스의 생성자로 Shape 객체를 생성하면 오류가 발생한다. 따라서 Circle 클래스와 Rectangle 클래스를 사용해 객체를 생성해야 한다

public class AbstractClassDemo {
  public static void main(String[] args) {
    // Shape s = new Shape();       // Shape 클래스는 추상 클래스이므로 생성자를 사용해 객체를 생성할 수 없다.
    
    Circle c = new Circle(3);
    c.draw();
    System.out.printf("원의 넓이는 %.1f\n", c.findArea());
    
    Rectangle r = new Rectangle(3, 4);
    r.draw();
    System.out.printf("사각형의 넓이는 %.1f\n", r.findArea());
  }
}

출력값

원을 그리다.
원의 넓이는 28.3
사각형을 그리다.
사각형의 넓이는 12.0

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