[Effective Java] 확장할 수 있는 열거 타입이 필요하면 인터페이스를 사용하라

열거 타입은 거의 모든 상황에서 타입 안전 열거 패턴보다 우수하다. 단, 타입 안전 열거 패턴은 확장할 수 있으나 열거 타입은 그럴 수 없다는 예외가 하나 있다.

확장 불가능한 열거 타입

열거 타입은 열거한 값들을 그대로 가져온 다음 값을 더 추가하여 다른 목적으로 사용할 수 없다. 즉, 확장이 불가능하다.

열거 타입이 확장 불가능하도록 설계한 이유는 다음과 같다.

1. 확장한 타입의 원소는 기반 타입의 원소로 취급하지만 그 반대는 성립하지 않는 것은 이상하다.
2. 기반 타입과 확장된 타입들의 원소 모두를 순회할 방법도 마땅치 않다.
3. 확장성을 높이려면 고려할 요소가 늘어나 설계와 구현이 더 복잡해진다.

인터페이스를 이용해 확장 가능 열거 타입 흉내내기

확장할 수 있는 열거 타입을 활용하기 좋은 연산코드를 구현해보자.

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

기본 아이디어는 열거 타입이 임의의 인터페이스를 구현할 수 있다는 사실을 이용하는 것이다.

• 연산 코드용 인터페이스를 정의하고 열거 타입이 이 인터페이스를 구현하게 하면 된다.
• 이때 열거 타입이 그 인터페이스의 표준 구현체 역할을 한다.

인터페이스 정의

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

열거 타입

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

앞의 연산을 확장해 지수 연산(EXP)과 나머지 연산(REMAINDER)을 추가해보자.

• 우리가 할 일은 Operation 인터페이스를 구현한 열거 타입을 작성하는 것 뿐이다.

확장한 열거 타입

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

• 새로 추가된 연산은 Operation 인터페이스를 사용하도록 작성되어 있기만 하면 어디든 쓸 수 있다.
• 또한 apply가 인터페이스에 선언되어 있기 떄문에 열거 타입에 따로 추상 메서드로 선언하지 않아도 된다.

확장한 열거 타입 사용 예제

열거 타입의 Class 객체를 이용해 확장된 열거 타입의 모든 원소를 사용하는 예

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 op : opEnumType.getEnumConstants())
        System.out.printf("%f %s %f = %f%n",
                x, op, y, op.apply(x, y));
}
/* 결과
4.000000 ^ 2.000000 = 16.000000
4.000000 % 2.000000 = 0.000000
*/

• main메서드는 test메서드에 ExtendedOperation의 class 리터럴을 넘겨 확장된 연산들이 무엇인지 알려준다.
• 여기서 class 리터럴은 한정적 타입 토큰(아이템 33) 역할을 한다.
• <T extends Enum<T> & Operation> Class<T> 는 복잡한데, Class 객체가 열거 타입인 동시에 Operation의 하위 타입이어야 한다는 뜻이다.

컬렉션 인스턴스를 이용해 확장된 열거 타입의 모든 원소를 사용하는 예

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> opSet,
                         double x, double y) {
    for (Operation op : opSet)
        System.out.printf("%f %s %f = %f%n",
                x, op, y, op.apply(x, y));
}

/* 결과
4.000000 ^ 2.000000 = 16.000000
4.000000 % 2.000000 = 0.000000
*/

• Class 객체 대신 한정적 와일드 카드 타입(아이템 31)인 Collection<? extends Operation> 을 넘기는 방법이다.
• 이 코드는 덜 복잡하고 test 메서드가 살짝 더 유연해졌다. 여러 구현 타입의 연산을 조합해 호출할 수 있기 때문이다.
• 반면, 특정 연산에서는 EnumSet과 enumMap을 사용하지 못한다.

문제점 - 열거 타입끼리 구현 상속 불가능

• Operation 예는 연산 기호를 저장하고 찾는 로직이 BasicOperation과 extendedOperation 모두에 들어가야만 한다.
• 이 경우에는 중복량이 적으니 문제되진 않지만, 공유하는 기능이 많다면 그 부분을 별도의 도우미 클래스나 정적 도우미 메서드로 분리하는 방식으로 코드 중복을 없앨 수 있을 것이다.

자바 라이브러리도 이러한 패턴을 사용한다.
java.nio.file.LinkOption 열거 타입은 CopyOption과 OpenOption 인터페이스를 구현했다.

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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 타입을 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.

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참고

https://javabom.tistory.com/51 https://catsbi.oopy.io/4678b976-bd7e-4353-b4f0-04c06f66df03