추상 클래스

우리는 4장 3절에서 상속으로 클래스 계층을 만들고 코드 재사용성을 높이는 방법을 배웠습니다.

하지만 경우에 따라 부모 클래스를 직접 인스턴스화하길 원하지 않고, 자식 클래스가 따라야 할 공통 구조와 동작의 청사진으로만 두고 싶을 때가 있습니다.

이때 사용하는 것이 추상 클래스(Abstract Classes)입니다.

추상 클래스는 클래스의 특정 메서드를 추상 메서드(Abstract Method)로 선언하고, 해당 구현을 자식 클래스에 강제합니다.

덕분에 구체 클래스의 필수 멤버 구현 누락을 타입 검사에서 줄일 수 있습니다. abstract의 직접 생성 제한도 TypeScript 검사 규칙이며, 반지름 같은 런타임 값 조건이나 계산 결과의 정확성을 자동으로 증명하지는 않습니다.

추상 클래스 선언과 특징

추상 클래스는 abstract 키워드를 사용하여 선언합니다.

주요 특징은 다음과 같습니다.

// 'Shape'라는 추상 클래스를 정의합니다.
abstract class Shape {
  // 일반 속성
  protected name: string;

  // 일반 생성자
  constructor(name: string) {
    this.name = name;
  }

  // 일반 메서드
  displayInfo(): void {
    console.log(`이 도형은 ${this.name}입니다.`);
  }

  // 추상 메서드: 구현부가 없습니다.
  // 이 메서드는 이 클래스를 상속받는 모든 자식 클래스에서 반드시 구현해야 합니다.
  abstract calculateArea(): number;
  abstract getPerimeter(): number; // 다른 추상 메서드 추가

  // 추상 속성도 선언 가능
  // abstract color: string;
}

// 오류: 추상 클래스는 직접 인스턴스화할 수 없습니다.
// const myShape = new Shape("도형"); // Error: Cannot create an instance of an abstract class.

// Shape를 상속받는 구체적인 클래스 'Circle'
class Circle extends Shape {
  radius: number;

  constructor(name: string, radius: number) {
    super(name); // 부모 생성자 호출
    this.radius = radius;
  }

  // 추상 메서드 'calculateArea'를 반드시 구현해야 합니다.
  calculateArea(): number {
    return Math.PI * this.radius * this.radius;
  }

  // 추상 메서드 'getPerimeter'도 반드시 구현해야 합니다.
  getPerimeter(): number {
    return 2 * Math.PI * this.radius;
  }
}

// Shape를 상속받는 구체적인 클래스 'Rectangle'
class Rectangle extends Shape {
  width: number;
  height: number;

  constructor(name: string, width: number, height: number) {
    super(name);
    this.width = width;
    this.height = height;
  }

  // 추상 메서드 구현
  calculateArea(): number {
    return this.width * this.height;
  }

  // 추상 메서드 구현
  getPerimeter(): number {
    return 2 * (this.width + this.height);
  }
}

const circle = new Circle("원", 5);
circle.displayInfo();         // 이 도형은 원입니다.
console.log(`원의 넓이: ${circle.calculateArea().toFixed(2)}`); // 원의 넓이: 78.54
console.log(`원의 둘레: ${circle.getPerimeter().toFixed(2)}`); // 원의 둘레: 31.42

const rectangle = new Rectangle("직사각형", 10, 5);
rectangle.displayInfo();      // 이 도형은 직사각형입니다.
console.log(`직사각형의 넓이: ${rectangle.calculateArea()}`); // 직사각형의 넓이: 50
console.log(`직사각형의 둘레: ${rectangle.getPerimeter()}`); // 직사각형의 둘레: 30

// 다형성을 이용하여 추상 클래스 타입으로 배열을 만들 수 있습니다.
const shapes: Shape[] = [circle, rectangle];
shapes.forEach(s => {
  s.displayInfo(); // protected name은 공개 메서드로 읽습니다.
  console.log(`넓이: ${s.calculateArea().toFixed(2)}`);
});
// 이 도형은 원입니다.
// 넓이: 78.54
// 이 도형은 직사각형입니다.
// 넓이: 50.00

위 예시에서 Shape 클래스는 calculateArea와 getPerimeter라는 추상 메서드를 가지고 있으며, 이들의 실제 구현은 Circle과 Rectangle 같은 자식 클래스에게 맡겨집니다.

이 예제의 구체 자식 클래스들은 Shape의 추상 메서드들을 모두 구현해야 인스턴스를 만들 수 있습니다. 중간 자식 클래스도 abstract로 선언하면 구현을 다음 구체 클래스에 맡길 수 있습니다.

다음 다이어그램은 Shape가 공통 상태와 표시 메서드를 제공하고, 구체 도형들이 계산 계약을 구현하는 상속 관계입니다. 화살표는 계산의 실행 순서가 아닙니다.

추상 클래스와 인터페이스의 비교

추상 클래스와 인터페이스는 모두 다른 클래스들이 따라야 할 규칙을 정의한다는 점에서 유사합니다.

하지만 둘 사이에는 중요한 차이점이 있습니다.

• 추상 클래스 (abstract class)
  • 여러 클래스가 공통된 기본 구현(코드)을 공유하면서도, 일부 메서드는 각 클래스에 맞게 다르게 구현되어야 할 때
  • 상속 계층을 통해 강한 Is-a 관계(예: Circle은 Shape이다)를 명확히 표현하고 싶을 때
  • protected 멤버를 사용하여 자식 클래스에게만 특정 내부 구현을 노출하고 싶을 때
  • 클래스들이 공유하는 상태(속성)가 존재하고, 그 상태를 추상 클래스에서 초기화하거나 관리하고 싶을 때
• 인터페이스 (interface)
  • 클래스들이 특정 기능을 수행해야 한다는 계약(Contract)만을 정의하고 싶을 때
  • 다중 구현을 통해 하나의 클래스가 여러 역할(기능 집합)을 수행하도록 하고 싶을 때
  • 서로 다른 상속 계층에 있는 클래스들이 동일한 기능을 수행해야 할 때
  • 단순히 객체의 모양(Shape)을 정의하고 싶을 때

예를 들어 모든 직원의 기본 급여 계산 방식은 같지만 보너스 계산 방식은 직책마다 다르다는 시나리오에서는 Employee 추상 클래스를 만들고 calculateBonus()를 추상 메서드로 두는 것이 적합합니다.

반면 "모든 탈것은 start()와 stop() 메서드를 가져야 한다" 같은 시나리오에서는 Vehicle 인터페이스를 정의하는 편이 더 적절할 수 있습니다.

추상 클래스는 공통 상태나 기본 구현을 공유하면서 일부 동작을 하위 클래스에 맡길 때 사용합니다.

구조적 계약만 필요하면 인터페이스가 더 단순하고, 상속 계층과 재사용할 구현이 함께 필요하면 추상 클래스가 더 적합합니다.

추상 클래스와 인터페이스를 고를 때는 공통 상태, 기본 구현, 다중 역할, 테스트 대체 가능성을 한 번에 비교하면 설계 방향이 더 선명해집니다.

표시와 계산 호출을 구별하기

원의 반지름 5에서 면적은 π×5×5≈78.5398이므로 toFixed(2)가 78.54를 만들고, 둘레는 2×π×5≈31.4159이므로 31.42입니다. 직사각형은 10×5=50, 2×(10+5)=30입니다. Shape[] 반복문은 displayInfo 다음 calculateArea를 호출부에서 실행합니다. 원 displayInfo 자체가 calculateArea를 호출하거나 계산 순서를 강제하는 것은 아닙니다.

혼자 도형과 계약 확장하기

원 예제 정의를 유지하고 new Circle('작은 원', 2)와 new Rectangle('새 직사각형', 3, 4)를 만듭니다. 각 면적·둘레를 소수점 둘째 자리 문자열로 적으세요. 이어 Shape를 상속한 구체 클래스가 calculateArea만 구현하고 getPerimeter를 빠뜨리면 어떻게 될까요? 공통 이름 상태나 displayInfo 구현이 필요 없는 면적 계산 객체에는 반드시 Shape 상속을 써야 하는지도 판단합니다.