Effective Java ( 이펙티브 자바 ) - 아이템 38

확장할 수 있는 열거 타입이 필요하면 인터페이스를 사용하라

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열거 타입은 거의 모든 상황에서 이 책 초판에서 소개한 타입 안전 열거 패턴보다 우수하다. 단, 예외가 있으니 타입 안전 열거 패턴은 확장할 수 있으나 열거 타입은 그럴 수 없다는 점이다. 달리 말하면, 열거 타입은 값들을 그대로 가져온 다음 값을 추가하여 다른 목적으로 쓸 수 없다는 뜻이다. 실수로 이렇게 설계한 것은 아니다. 사실 대부분 상황에서 열거 타입을 확장하는건 좋지 않은 생각이다. 확장한 타입의 원소는 기반 타입의 원소로 취급하지만 그 반대는 성립하지 않는다면 이상하지 않은가! 확장성을 높이려면 고려할 요소가 늘어나 설계와 구현이 더욱 복잡해진다.

 

  그런데 확장할 수 있는 열거 타입이 어울리는 쓰임이 최소한 하나는 있다. 바로 연산 코드(opcode)다. 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. 

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

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. 예를 들어 앞의 연산 타입을 확장해 지수 연산(EXP)과 나머지 연산(REMAINDER)을 추가해보자. 이를 위해 우리가 할 일은 Operation 인터페이스를 구현한 열거 타입을 작성하는 것뿐이다.

 

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 작성한 연산은 기존 연산을 쓰던 곳이면 어디든 쓸 수 있다. Operation 인터페이스를 사용하도록 작성되어 있기만 하면 된다. apply가 인터페이스에 선언되어 있으니 열거 타입에 따로 추상 메서드로 선언하지 않아도 된다. 코드 34-5의 상수별 메서드 구현과 다른 점이다. 

 

  개별 인스턴스 수준에서뿐 아니라 타입 수준에서도, 기본 열거 타입 대신 확장된 열거 타입을 넘겨 확장된 열거 타입의 원소 모두를 사용하게 할 수도 있다. 다음 코드는 215쪽의 테스트 프로그램을 가져와 ExtendedOperation의 모든 원소를 테스트하도록 수정한 모습이다.

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));
}

main 메서드는 test 메서드에 ExtendedOperation의 class 리터럴을 넘겨 확장된 연산들이 무엇인지 알려준다. opEnumType 매개변수의 선언(<T extends Enum<T> & Operation> Class<T>)은 솔직히 복잡한데, Class 객체가 열거 타입인 동시에 Operation의 하위 타입이어야 한다는 뜻이다. 

 

 두 번째 대안은 Class 객체 대신 한정적 와일드카드 타입인 Collection<? extends Operation>을 넘기는 방법이다.

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));
}

이 코드는 그나마 덜 복잡하고 test 메서드가 살짝 더 유연해졌다. 반면, 특정 연산에서는 EnumSet, EnumMap을 사용하지 못한다.

  두 대안 프로그램 모두 명령줄 인수로 4, 2를 넣어 실행하면 다음 결과를 출력한다.

4.000000 ^ 2.000000 = 16.000000
4.000000 % 2.000000 = 0.000000

이러한 방식에도 사소한 문제가 있다. 바로 열거 타입끼리 구현을 상속할 수 없다는 점이다. Operation 예는 연산 기호를 저장하고 찾는 로직이 BasicOperation 과 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 이번 아이템에서 소개한 패턴을 사용한다. 그 예로 java.nio.file.LinkOption 열거 타입은 CopyOption과 OpenOption 인터페이스를 구현했다.

 

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 인터페이스 기반으로 작성되었다면 기본 열거 타입의 인스턴스가 쓰이는 모든 곳을 새로 확장한 열거 타입의 인스턴스로 대체해 사용할 수 있다.