타입 안전 열거 패턴과 열거 타입
타입 안전 열거 패턴은 확장할 수 있으나 열거 타입은 확장할 수 없다. 즉, extends 하여 새로운 타입을 정의할 수 없다. 사실 대부분 상황에서 열거 타입을 확장하는건 좋지 않은 생각이다. 이와 관련해서는 여기에 자세히 설명되어 있다.
하지만 확장할 수 있는 열거 타입이 어울리는 경우가 있긴 하다. 앞전 아이템에서 작성한 연산 코드(operation code)인데, 연산 코드의 각 원소는 특정 기계가 수행하는 연산을 뜻한다. 또한 API가 제공하는 기본 연산 외에 사용자 확장 연산을 추가할 수 있도록 열어줘야 할 때가 있다.
인터페이스를 통한 열거 타입의 확장 효과
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// 코드 38 -1 인터페이스를 이용해 확장 가능 열거 타입을 흉내 냈다.
public interface Operation {
double apply(double x, double y);
}
위는 Operation인터페이스에는 apply 메서드가 정의되어 있다.
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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 인터페이스인 Operation은 확장할 수 있고, 이 인터페이스를 연산의 타입으로 사용하면 된다.
이렇게 하면 Operation을 구현한 또 다른 열거 타입을 정의해 기본 타입인 BasicOperation을 대체할 수 있다.
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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;
}
}
위는 지수 연산(EXP)과 나머지 연산(REMAINDER)을 추가한 새로운 ExtendedOperation 열거 타입을 정의한것이다. Operation 인터페이스를 구현한 열거 타입을 작성하기만 하면 된다.
새로 작성한 연산은 기존 연산을 쓰던 곳이면 어디든 쓸 수 있다. 단, Operation 인터페이스를 사용하도록 작성되어 있기만 하면 된다.
apply가 인터페이스(Operation)에 선언되어 있으니 열거 타입에 따로 추상 메서드로 선언하지 않아도 되며 이 부분이 코드 34-5의 상수별 메서드 구현과 다른 점이다.
이 패턴을 사용하는 자바 라이브러리의 java.nio.file.LinkOption 열거 타입은 CopyOption과 OpenOption 인터페이스를 구현했다.
타입 수준에서의 확장된 열거 타입
개별 인스턴스 수준에서뿐 아니라, 타입 수준에서도 기본 열거 타입 대신 확장된 열거 타입을 사용할 수 있다. 아래에서 두 가지 대안을 확인해보자.
대안1) Class 객체를 넘기는 것
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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 ExtendOperation의 class 리터럴을 넘겨 확장된 연산들이 무엇인지 알려준다.
여기서 class 리터럴은 한정적 타입 토큰 역할을 한다. opEnumType 매개변수의 선언(<T extends Enum<T> & Operation>) Class<T>)은 Class 객체가 열거 타입인 동시에 Operation의 하위 타입이어야 한다는 뜻이다.
열거 타입이어야 원소를 순회할 수 있고, Operation이어야 원소가 뜻하는 연산을 수행할 수 있기 때문이다.
대안2) Class 객체 대신 한정적 와일드카드 타입인 Collection<? extends Operation>을 넘기는 것
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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));
}
}
이 코드는 덜 복잡하고 test 메서드가 여러 구현 타입의 연산을 조합해 호출할 수 있게 되었다.
반면 특정 연산에서는 EnumSet과 EnumMap을 사용하지 못한다.
인터페이스를 이용한 확장된 열거 타입의 문제점
- 열거 타입끼리는 구현을 상속할 수 없다
- 개인적으로 내가 잘 이해한건지는 모르겠으나 위 내용은 일반적인 열거 타입의 특징 때문이 아닌가 싶다. 인터페이스를 이용한 확장된 열거 타입의 문제점이 아닌..
- 만약 아무 상태에도 의존하지 않는다면, 디폴트 구현을 이용해 인터페이스에 추가하는 방법이 있다.
- 반면 여기서의 Operation 예는 연산 기호를 저장하고 찾는 로직이 BasicOperation과 ExtendedOperation 모두에 들어가야만 한다.
- 이 경우에는 중복량이 적으니 문제되지 않지만, 공유하는 기능이 많다면 그 부분을 별도의 도우미 클래스나 정적 도우미 메서드로 분리하는 방식으로 코드 중복을 없앨 수 있을 것이다.
핵심 정리: 열거 타입 자체는 확장할 수 없지만, 인터페이스와 그 인터페이스를 구현하는 기본 열거 타입을 함께 사용해 같은 효과를 낼 수 있다. 이렇게 하면 클라이언트는 이 인터페이스를 구현해 자신만의 열거 타입(혹은 다른 타입)을 만들 수 있다. 그리고 API가 (기본 열거 타입을 직접 명시하지 않고) 인터페이스 기반으로 작성되었다면 기본 열거 타입의 인스턴스가 쓰이는 모든 곳을 새로 확장한 열거 타입의 인스턴스로 대체해 사용할 수 있다.
TIP
이전 아이템도 그렇고 SOLID 패턴 중 DIP와 관련된 내용들을 설명하고 있다.
DIP(의존성 역전 원칙) 와 관련해서 여기에 쉽게 잘 설명되어 있으니 참고하면 좋다.