[Java] 인터페이스 개념을 USB로 이해하기

Java 인터페이스 개념을 USB로 이해하기

Java에서 인터페이스는 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념 중 하나이다. 하지만 추상적인 개념이라 처음 배우는 개발자들에게는 이해하기 어려울 수 있다. 이번 포스팅에서는 우리가 일상적으로 사용하는 USB를 통해 인터페이스의 개념을 쉽게 설명해보고자 한다.

USB가 인터페이스를 설명하기 좋은 이유

USB(Universal Serial Bus)는 컴퓨터와 주변 장치들을 연결하는 데 사용되는 표준 인터페이스이다. USB가 인터페이스 개념을 잘 보여주는 이유는 USB 포트라는 하나의 통일된 형태를 통해 마우스, 키보드, USB 메모리, 프린터 등 다양한 종류의 장치를 연결하고 사용할 수 있기 때문이다.

각 장치는 USB 포트에 연결되면 자신의 고유한 기능을 수행하지만, 이들은 모두 USB라는 공통된 규약을 따른다. 이것이 바로 Java 인터페이스의 핵심 개념이다.

인터페이스의 핵심 원리

USB 인터페이스는 '어떻게 연결되는가'에 대한 약속을 제공하며, '연결된 후 무엇을 하는가'는 각 장치에 따라 다르다. 이 점이 바로 인터페이스의 핵심 원리이다.

1단계: UsbDevice 인터페이스 정의하기

모든 USB 장치가 공통적으로 컴퓨터와 연결되었을 때 수행해야 할 기능들을 UsbDevice라는 인터페이스로 정의한다.

package section12.interfaces.usb;

/**
 * USB 장치의 공통 기능을 정의하는 인터페이스
 */
public interface UsbDevice {
    void connect();      // 장치 연결 기능
    void transferData(); // 데이터 전송 기능
    void disconnect();   // 장치 연결 해제 기능
}

인터페이스에서 중요한 점은 다음과 같다:

• public interface UsbDevice: UsbDevice라는 이름의 공개 인터페이스를 선언한다
• 모든 메서드는 추상 메서드이며, Java 8 이후부터는 public abstract 키워드를 생략할 수 있다
• 이 인터페이스를 구현하는 모든 클래스는 이 메서드들을 반드시 구현해야 한다

2단계: 인터페이스를 구현하는 USB 장치 클래스들

이제 UsbDevice 인터페이스의 약속을 지키면서 각자의 방식으로 기능을 수행하는 구체적인 USB 장치 클래스들을 작성한다.

Mouse 클래스

package section12.interfaces.usb;

public class Mouse implements UsbDevice {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("마우스가 USB 포트에 연결됨!");
    }

    @Override
    public void transferData() {
        System.out.println("마우스 움직임 데이터를 전송!");
    }

    @Override
    public void disconnect() {
        System.out.println("마우스가 USB 포트에서 분리됨!");
    }
}

UsbMemory 클래스

package section12.interfaces.usb;

public class UsbMemory implements UsbDevice {
    private String data;  // 캡슐화를 위해 private 사용

    public UsbMemory(String data) {
        this.data = data;
    }

    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("USB 저장장치가 USB 포트에 연결됨!");
    }

    @Override
    public void transferData() {
        System.out.printf("USB 저장장치의 %s 데이터를 전송!\n", this.data);
    }

    @Override
    public void disconnect() {
        System.out.println("USB 저장장치가 포트에서 분리됨!");
    }

    public String getData() {
        return data;
    }
}

Keyboard 클래스 (확장성 시연)

package section12.interfaces.usb;

public class Keyboard implements UsbDevice {
    @Override
    public void connect() {
        System.out.println("키보드가 USB 포트에 연결됨!");
    }

    @Override
    public void transferData() {
        System.out.println("키보드 입력 데이터를 전송!");
    }

    @Override
    public void disconnect() {
        System.out.println("키보드가 USB 포트에서 분리됨!");
    }
}

각 클래스에서 주목할 점:

• implements UsbDevice: 해당 클래스가 UsbDevice 인터페이스를 구현한다고 명시한다
• @Override: 인터페이스의 각 메서드를 오버라이드하여 각 장치에 맞는 실제 동작 로직을 구현한다
• 같은 메서드 이름이지만 각 장치의 특성에 맞는 다른 동작을 수행한다

3단계: USB 포트를 시뮬레이션하는 Computer 클래스

이제 UsbDevice 인터페이스를 통해 다형성을 활용하는 방법을 구현한다. 하나의 컴퓨터 USB 포트가 서로 다른 USB 장치들을 동일한 방식으로 다룰 수 있다.

package section12.interfaces.usb;

public class Computer {
    public void plugInUsb(UsbDevice usbDevice) {
        System.out.println("--- USB 장치 연결 시도 ---");
        usbDevice.connect();
        usbDevice.transferData();
        usbDevice.disconnect();
        System.out.println("--- USB 장치 연결 해제 완료 ---");
    }
}

Computer 클래스의 핵심 특징:

• plugInUsb(UsbDevice device): UsbDevice 인터페이스 타입의 객체를 매개변수로 받는다
• 이는 UsbDevice 인터페이스를 구현하는 어떤 장치라도 이 메서드에 전달될 수 있음을 의미한다
• 런타임에 실제 객체에 따라 다른 구체적인 동작이 실행되는 다형성을 보여준다

4단계: 실제 사용 예제

package section12.interfaces.usb;

public class UsbInterfaceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();

        // 다양한 USB 장치 생성
        UsbDevice mouse = new Mouse();
        UsbDevice usbMemory = new UsbMemory("중요한 문서들");
        UsbDevice keyboard = new Keyboard();

        // 다형성을 통한 장치 사용
        System.out.println("=== 마우스 연결 테스트 ===");
        computer.plugInUsb(mouse);

        System.out.println("\n=== USB 메모리 연결 테스트 ===");
        computer.plugInUsb(usbMemory);

        System.out.println("\n=== 키보드 연결 테스트 ===");
        computer.plugInUsb(keyboard);

        // 배열을 통한 여러 장치 처리 예제
        System.out.println("\n=== 여러 장치 일괄 처리 ===");
        UsbDevice[] devices = {
            new Mouse(),
            new UsbMemory("백업 파일"),
            new Keyboard()
        };

        for (UsbDevice device : devices) {
            computer.plugInUsb(device);
            System.out.println();
        }
    }
}

실행 결과

=== 마우스 연결 테스트 ===
--- USB 장치 연결 시도 ---
마우스가 USB 포트에 연결됨!
마우스 움직임 데이터를 전송!
마우스가 USB 포트에서 분리됨!
--- USB 장치 연결 해제 완료 ---

=== USB 메모리 연결 테스트 ===
--- USB 장치 연결 시도 ---
USB 저장장치가 USB 포트에 연결됨!
USB 저장장치의 중요한 문서들 데이터를 전송!
USB 저장장치가 포트에서 분리됨!
--- USB 장치 연결 해제 완료 ---

=== 키보드 연결 테스트 ===
--- USB 장치 연결 시도 ---
키보드가 USB 포트에 연결됨!
키보드 입력 데이터를 전송!
키보드가 USB 포트에서 분리됨!
--- USB 장치 연결 해제 완료 ---

인터페이스의 핵심 장점

이 USB 예제를 통해 인터페이스가 제공하는 핵심 장점들을 확인할 수 있다:

1. 표준화된 연결

UsbDevice 인터페이스는 어떤 장치든 USB 포트에 연결될 때 지켜야 할 공통적인 행동 규약을 제공한다. 모든 USB 장치는 연결, 데이터 전송, 연결 해제라는 동일한 프로세스를 따른다.

2. 유연성과 다형성

Computer 클래스는 자신이 Mouse, UsbMemory, Keyboard 같은 특정 장치들을 다룬다는 것을 직접 알 필요가 없다. 단지 UsbDevice라는 인터페이스 규약만 알면 된다. 이를 통해 런타임에 실제 객체의 타입에 따라 적절한 메서드가 호출되는 다형성을 구현할 수 있다.

3. 확장성

만약 새로운 USB 장치(예: 웹캠, 외장하드, 프린터)가 개발되어도, 이들이 UsbDevice 인터페이스만 구현한다면 Computer 클래스의 코드를 전혀 수정하지 않고도 해당 장치를 사용할 수 있다. 이는 개방-폐쇄 원칙(Open-Closed Principle)을 잘 보여주는 예시이다.

4. 코드의 재사용성

배열이나 컬렉션을 통해 서로 다른 타입의 USB 장치들을 동일한 방식으로 처리할 수 있다. 이는 코드의 중복을 줄이고 유지보수를 용이하게 만든다.

실무에서의 활용

이러한 인터페이스 패턴은 실무에서 다음과 같은 상황에서 자주 사용된다:

• 결제 시스템: 신용카드, 계좌이체, 간편결제 등 다양한 결제 방식을 통일된 인터페이스로 처리
• 데이터베이스 연결: MySQL, Oracle, PostgreSQL 등 다양한 데이터베이스를 동일한 인터페이스로 접근
• 파일 처리: Excel, CSV, JSON 등 다양한 형식의 파일을 통일된 방식으로 읽고 쓰기
• 알림 시스템: 이메일, SMS, 푸시 알림 등을 동일한 인터페이스로 발송

마무리

USB 예제를 통해 Java 인터페이스의 개념을 살펴보았다. 인터페이스는 단순히 문법적 요소가 아니라 객체지향 설계의 핵심 원칙들을 구현하는 강력한 도구이다.

인터페이스를 잘 활용하면 유연하고 확장 가능하며 유지보수가 용이한 코드를 작성할 수 있다. 실제로 Java의 Collection Framework, JDBC, Spring Framework 등 많은 라이브러리와 프레임워크들이 인터페이스를 기반으로 설계되어 있다.