아이템 38. 확장할 수 있는 열거 타입이 필요하면 인터페이스를 사용하라

• 열거 타입은 확장할 수 없다. 그러나 연산 코드(operation code 혹은 opcode)에는 확장할 수 있는 열거 타입이 어울린다.
  • 연산 코드의 각 원소는 특정 기계가 수행하는 연산을 뜻한다.
• 이때 열거 타입이 임의의 인터페이스를 구현할 수 있다는 사실을 이용하여 확장과 비슷한 효과를 낼 수 있다.
• 연산 코드용 인터페이스를 정의하고 열거 타입이 이 인터페이스를 구현하게 하면 된다.
• 열거 타입이 해당 인터페이스의 표준 구현체 역할을 한다.

인터페이스를 이용해 확장 가능 열거 타입을 흉내 낸다.

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.

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;
    }
}

• 위는 지수 연산(EXP)과 나머지 연산(REMAINDER)을 추가한 것이다. Operation 인터페이스를 구현한 열거 타입을 작성하기만 하면 된다.
• 새로 작성한 연산은 기존 연산을 쓰던 곳이면 어디든 쓸 수 있다. Operation 인터페이스를 사용하도록 작성되어 있기만 하면 된다.
• apply가 인터페이스(Operation)에 선언되어 있으니 열거 타입에 따로 추상 메서드로 선언하지 않아도 된다. 이 부분이 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.

타입 수준에서의 확장된 열거 타입 1

• 첫 번째 방법은 Class 객체를 넘기는 것이다.

public enum ExtendedOperation implements Operation {

    // ...

    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.

타입 수준에서의 확장된 열거 타입 2

• 두 번째 방법은 Class 객체 대신 한정적 와일드카드 타입인 Collection<? extends Operation>을 넘기는 것이다.

public enum ExtendedOperation implements Operation {

    // ...

    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 없다는 문제가 있다.
• 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 또는 다른 타입을 만들 수 있다.
• 만약 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.