PHP 추상 클래스: 추상 메서드와 사용 시점

PHP 추상 클래스는 abstract class Name으로 선언하며 new로 만들 수 없습니다. 다른 클래스의 기반이 됩니다. 속성, 생성자, 완성된 메서드를 가질 수 있고, 모든 자식 클래스가 구현해야 하는 본문 없는 abstract 메서드도 가질 수 있습니다.

<?php
abstract class Shape
{
    public function __construct(protected string $label) {}

    abstract public function area(): float;

    public function describe(): string
    {
        return sprintf('%s: %.2f', $this->label, $this->area());
    }
}

class Rectangle extends Shape
{
    public function __construct(private float $w, private float $h)
    {
        parent::__construct('Rectangle');
    }

    public function area(): float
    {
        return $this->w * $this->h;
    }
}

class Circle extends Shape
{
    public function __construct(private float $r)
    {
        parent::__construct('Circle');
    }

    public function area(): float
    {
        return M_PI * $this->r ** 2;
    }
}

foreach ([new Rectangle(3, 4), new Circle(1.5)] as $shape) {
    echo $shape->describe(), "\n";
}

describe()는 Shape에 한 번 작성되고, 각 자식이 제공하는 area()를 호출합니다. 추상 클래스가 메서드의 존재를 보장하므로 describe()는 그것에 기댈 수 있습니다.

추상 클래스는 new로 만들 수 없다

추상 클래스는 일부러 미완성입니다. Shape::area()에는 본문이 없으므로 그냥 Shape 객체는 실행할 것이 없습니다. PHP는 만들기를 거부하고 Error를 던집니다.

<?php
abstract class Shape
{
    abstract public function area(): float;
}

try {
    $s = new Shape();
} catch (Error $e) {
    echo get_class($e), ': ', $e->getMessage(), "\n";
}

$r = new ReflectionClass('Shape');
var_dump($r->isAbstract());

추상 메서드의 규칙

추상 메서드는 본문 대신 시그니처와 세미콜론을 가집니다. 각 자식은 호환되는 시그니처와 같거나 더 넓은 접근 제어로 구현해야 합니다. abstract protected 메서드는 자식에서 protected나 public이 될 수 있지만 private은 될 수 없습니다. 추상 메서드가 하나라도 있는 클래스는 그 자체가 abstract로 선언되어야 합니다.

<?php
abstract class Notification
{
    public function __construct(protected string $recipient) {}

    abstract protected function channel(): string;

    abstract protected function format(string $text): string;

    public function send(string $text): string
    {
        return "[{$this->channel()}] to {$this->recipient}: " . $this->format($text);
    }
}

class SmsNotification extends Notification
{
    protected function channel(): string
    {
        return 'SMS';
    }

    protected function format(string $text): string
    {
        return rtrim(mb_substr($text, 0, 20)) . (mb_strlen($text) > 20 ? '...' : '');
    }
}

class EmailNotification extends Notification
{
    public function channel(): string   // protected widened to public: allowed
    {
        return 'Email';
    }

    protected function format(string $text): string
    {
        return "Hello,\n\n$text\n\nRegards";
    }
}

echo (new SmsNotification('+3912345'))->send('Your parcel arrives tomorrow between 9 and 12'), "\n\n";
echo (new EmailNotification('ada@example.com'))->send('Your parcel arrives tomorrow.'), "\n";

자식이 추상 메서드를 빠뜨리면, 자식도 abstract로 선언해 그 메서드를 자신의 자식에게 맡기지 않는 한, 스크립트는 아무것도 실행되기 전에 멈춥니다.

PHP Fatal error:  Class Square contains 1 abstract method and must therefore be declared abstract or implement the remaining methods (Shape::area) in /home/index.php on line 3

템플릿 메서드 패턴

추상 클래스를 쓰는 가장 흔한 이유입니다. 고정된 단계의 순서 중 몇 단계만 다른 경우입니다. 기반 클래스가 final 메서드로 순서를 소유하고 자식이 단계를 채웁니다. 여기서는 같은 보고서가 일반 텍스트와 HTML 표로 실행됩니다.

<?php
abstract class Report
{
    public function __construct(protected array $rows) {}

    final public function render(): string
    {
        $out = $this->open();
        foreach ($this->rows as $row) {
            $out .= $this->row($row);
        }
        return $out . $this->close();
    }

    abstract protected function row(array $row): string;

    protected function open(): string { return ''; }
    protected function close(): string { return ''; }
}

class TextReport extends Report
{
    protected function row(array $row): string
    {
        return str_pad($row[0], 10) . $row[1] . "\n";
    }
}

class HtmlReport extends Report
{
    protected function open(): string { return "<table border=\"1\">\n"; }
    protected function close(): string { return "</table>\n"; }

    protected function row(array $row): string
    {
        return '<tr><td>' . htmlspecialchars($row[0]) . '</td><td>' . $row[1] . "</td></tr>\n";
    }
}

$rows = [['Apples', 12], ['Pears', 7], ['Plums', 30]];
echo (new HtmlReport($rows))->render();
echo '<pre>' . (new TextReport($rows))->render() . '</pre>';

실행하면 Page 탭에 일반 텍스트 버전 위로 HTML 표가 보입니다. open()과 close()에는 기본 본문이 있으므로 HtmlReport만 그것을 오버라이드하고, row()는 적절한 기본값이 없으므로 abstract입니다. render()를 final로 만들면 자식이 단계의 순서를 바꾸지 못합니다.

추상 클래스는 인터페이스를 구현할 수 있다

추상 클래스는 implements를 선언하고 인터페이스 메서드 일부를 자식에게 맡길 수 있습니다. 인터페이스(타입)와 기반 클래스(공유 코드)를 짝짓는 표준적인 방법입니다.

<?php
interface Cache
{
    public function get(string $key): mixed;
    public function set(string $key, mixed $value): void;
    public function has(string $key): bool;
}

abstract class BaseCache implements Cache
{
    // has() is written once, in terms of get()
    public function has(string $key): bool
    {
        return $this->get($key) !== null;
    }
}

class ArrayCache extends BaseCache
{
    private array $items = [];

    public function get(string $key): mixed
    {
        return $this->items[$key] ?? null;
    }

    public function set(string $key, mixed $value): void
    {
        $this->items[$key] = $value;
    }
}

$cache = new ArrayCache();
$cache->set('user:1', 'Ada');
var_dump($cache->has('user:1'), $cache->has('user:2'));
var_dump($cache instanceof Cache);

코드는 인터페이스 Cache를 타입 힌트로 쓰므로, 이미 다른 것을 상속해서 BaseCache를 상속할 수 없는 클래스도 Cache를 직접 구현할 수 있습니다.

추상 클래스를 쓸 때와 쓰지 말아야 할 때

가족의 클래스들이 속성, 생성자, 모두에게 같은 메서드처럼 실제 코드를 공유할 때 추상 클래스를 쓰세요. 기반에 추상 메서드밖에 없다면 그것은 변장한 인터페이스이며, 클래스는 인터페이스를 여러 개 구현할 수 있지만 클래스는 하나만 상속할 수 있으므로 인터페이스가 더 나은 선택입니다. 관련 없는 클래스 사이에 헬퍼 메서드 몇 개만 공유하고 싶다면 한 부모 밑으로 억지로 넣지 말고 트레이트를 쓰세요.

abstract class를 쓰기 전에 빠르게 확인해 보세요. 모든 자식이 정말 기반의 한 종류인가요(Circle은 Shape이다)? 솔직한 답이 "이것 중 하나다"가 아니라 "이것을 할 수 있다"라면 인터페이스를 쓰세요.