[이펙티브 자바] 아이템 38: 확장할 수 있는 열거 타입이 필요하면 인터페이스를 사용하라

본문은 Effective Java를 읽고 간단하게 정리한 글입니다. 필요에 따라 생략/수정된 부분이 있을 수 있으며, 내용이 추후 변경될 수 있습니다.

 

선결론

• 열거 타입 자체는 확장할 수 없지만, 인터페이스와 그 인터페이스를 구현하는 기본 열거 타입을 함께 사용하여 열거 타입을 확장하는 것 같은 효과를 낼 수 있다

 

열거 타입 확장을 지양하라

1. 열거 타입 vs 타입 안전 열거 패턴

• 열거 타입은 거의 모든 상황에서 타입 안전 열거 패턴(typesafe enum pattern)보다 우수하다
• 하지만, 타입 안전 열거 패턴은 확장할 수 있는 반면 열거 타입은 그럴 수 없다는 단점이 있다
  • 즉, 타입 안전 열거 패턴은 열거한 값을 그대로 가져온 후에 값을 더 추가하여 다른 목적으로 쓸 수 있는 반면, 열거 타입은 그렇게 하지 못한다
  • 타입 안전 열거 패턴은 클래스 타입에서 사용하기 때문이다

타입 안전 열거 패턴 예시

// https://www.infoworld.com/article/3543350/how-to-use-typesafe-enums-in-java.html

// 선언
public final class Suit // Should not be able to subclass Suit.
{
   public static final Suit CLUBS = new Suit();
   public static final Suit DIAMONDS = new Suit();
   public static final Suit HEARTS = new Suit();
   public static final Suit SPADES = new Suit();
   private Suit() {} // Should not be able to introduce additional constants.
}

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// 사용
Suit suit = Suit.DIAMONDS;

 

2. 열거 타입 확장을 지양해야 할 이유

1) 확장한 타입의 원소는 기반 타입의 원소로 취급하지만 그 반대는 성립하지 않을 수 있다

2) 기반 타입과 확장된 타입들의 원소 모두를 순회할 방법이 마땅치 않다

3) 확장성을 높이기 위해서 고려할 요소가 늘어나 설계와 구현이 더 복잡해진다

 

+) 확장할 수 있는 열거 타입이 어울리는 쓰임이 최소한 하나는 있는데, 그것은 바로 연산 코드이다

• 연산 코드의 각 원소는 특정 기계가 수행하는 연산을 의미한다
• 이따금 API가 제공하는 기본 연산 외에 사용자 확장 연산을 추가할 수 있도록 열어줘야 할 때가 있다

 

확장된 열거 타입 사용하기(흉내내기)

기본 아이디어

• 열거 타입이 임의의 인터페이스를 구현할 수 있다는 사실을 이용한다
  • 연산 코드용 인터페이스를 정의하고 열거 타입이 이 인터페이스를 구현하게 한다
  • 이때, 열거 타입이 그 인터페이스의 표준 구현체 역할을 한다

Operation 인터페이스

public interface Operation {
    double apply(double x, double y);
}

• 연산의 타입을 정의했다

 

Operation 인터페이스를 구현한 BasicOperation 클래스 - 인터페이스를 이용해 확장 가능 열거 타입을 흉내냈다

public enum BasicOperation implements Operation {
    PLUS("+") {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x + y;
        }
    },
    MINUS("-") {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x - y;
        }
    },
    TIMES("*") {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x * y;
        }
    },
    DIVIDE("/") {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x / y;
        }
    };

    private final String symbol;

    BasicOperation(String symbol) {
        this.symbol = symbol;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return symbol;
    }
}

• 열거 타입인 BasicOperation은 확장할 수 없지만 인터페이스 타입인 Operation은 확장할 수 있다
• Operation을 구현한 또 다른 열거 타입을 정의해 기본 타입인 BasicOperation을 대체할 수 있다

 

Operation 인터페이스를 구현한 ExtendedOperation 클래스 - 확장 가능 열거 타입

public enum ExtendedOperation implements Operation {
    EXP("^") {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return Math.pow(x, y);
        }
    },
    REMAINDER("%") {
        @Override
        public double apply(double x, double y) {
            return x % y;
        }
    };

    private final String symbol;

    ExtendedOperation(String symbol) {
        this.symbol = symbol;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return symbol;
    }
}

• Oepration이라는 연산 타입을 확장해 지수 연산(EXP)과 나머지 연산(REMAINDER)을 추가했다
  • 이를 통해 기본 타입인 BasicOperation을 대체할 수 있다
• apply가 인터페이스에 선언되어 있으므로 열거 타입에 별도로 추상 메서드로 선언하지 않아도 된다
  • 상수별 메서드 구현에선 열거 타입에 추상 메서드를 선언했고, 각 상수마다 이를 재정의했다

 

타입 수준에서 확장된 열거 타입 사용하기

• 위에서 설명한 내용은 개별 인스턴스 수준에서 확장된 열거 타입을 사용한 것이다.
• 개별 인스턴스 수준 뿐만 아니라 타입 수준에서도 기본 열거 타입 대신 확장된 열거 타입을 넘겨 확장된 열거 타입의 원소 모두를 사용하게 할 수 있다

1. Class 객체 넘기기

public class Item38 {

    public static void main(String[] args) {
        double x = Double.parseDouble(args[0]);
        double y = Double.parseDouble(args[1]);
        test(ExtendedOperation.class, x, y);
    }

    private static <T extends Enum<T> & Operation> void test(Class<T> opEnumType, double x, double y) {
        for (Operation operation : opEnumType.getEnumConstants()) {
            System.out.printf("%f %s %f = %f%n", x, operation, y, operation.apply(x, y));
        }
    }
}

• main 메서드는 test 메서드에 ExtendedOperation의 class 리터럴을 넘겨 확장된 연산들이 무엇인지 알려준다
  • 여기서 class 리터럴은 한정적 타입 토큰(아이템 33)의 역할을 한다
• opEnumType 매개변수의 선언은 Class 객체가 열거 타입인 동시에 Operation의 하위 타입이어야 한다는 뜻이다
  • opEnumType 매개변수의 선언: <T extends Enum<T> & Operation> Class<T>
  • 열거 타입이어야 원소를 순회할 수 있고, Operation이어야 원소가 뜻하는 연산을 수행할 수 있기 때문이다
• 이 방법은 매개변수의 선언이 다소 복잡하다는 단점이 있다

2. 한정적 와일드카드 타입(아이템 31)인 Collection<? extends Operation>을 넘기는 방법

public class Item38 {

    public static void main(String[] args) {
        double x = Double.parseDouble(args[0]);
        double y = Double.parseDouble(args[1]);
        test(Arrays.asList(ExtendedOperation.values()), x, y);
    }

    private static void test(Collection<? extends Operation> operations, double x, double y) {
        for (Operation operation : operations) {
            System.out.printf("%f %s %f = %f%n", x, operation, y, operation.apply(x, y));
        }
    }
}

• 해당 방법은 1번 방법에 비해 덜 복잡하고 test 메서드의 유연성을 확보했다
  • 즉, 여러 구현 타입의 연산을 조합해 호출할 수 있다
• 반면, 특정 연산에서 EnumSet과 EnumMap을 사용하지 못한다는 단점이 있다

 

인터페이스를 이용한 확장된 열거 타입의 문제점

• 인터페이스를 이용해 확장 가능한 열거 타입을 흉내내는 방식에도 한 가지 사소한 문제가 있다
• 바로 열거 타입끼리 구현을 상속할 수 없다는 점이다
  • 아무 상태에도 의존하지 않는 경우에는 디폴트 구현(아이템 20)을 이용해 인터페이스에 추가하는 방법이 있다
  • 열거 타입 간에 공통 기능이 포함된 경우, 공유하는 기능이 많다면 그 부분을 별도의 도우미 클래스나 정적 도우미 메서드로 분리하는 방식을 사용하여 코드 중복을 줄일 수 있다