[이펙티브 자바 아이템34. int 상수 대신 열거 타입을 사용하라]

박상준·2024년 6월 9일

이펙티브 자바

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열거 타입이란?

일정 개수의 상수 값을 정의한 타입이다.
ex
- 사계절, 태양계의 행성, 카드 게임의 카드 종류 등이 있다.

기존 정수 열거 패턴의 문제점

타입의 안정성이 부족하다.
- 타입 혼동으로 인한 오류 기능
표현력 부족
- 서로 다른 그룹의 상수끼리 비교가 가능하다.
이름의 충돌
- 접두어 사용으로 이름 충돌을 방지해야한다는 문젝 있다.
클라이언트 코드의 꺠짐
- 상수 값이 변경되는 경우 클라이언트 재컴파일이 필요하다.
가독성이 떨어진다.
- 값이 숫자로만 표현되어서 디버깅이 매우 어렵다.
순회가 어렵다
- 상수 개수의 파악이나 순회 방법이 어렵다
문자열 열거 패턴의 문제점
- 하드코딩으로 인한 버그 발생 및 성능 저하가 우려된다.

자바의 열거 타입의 사용

열거 타입은 완전한 형태의 클래스이다.
각 상수는 열거 타입의 인스턴스로 생성된다.
생성자를 제공치 않아서 인스턴스를 직접 생성할 수 없다.
컴파일타임시에 타입 안정성을 제공한다.
이름 공간을 가지고 있어 이름 충돌을 방지할 수 있다.
toString 같은 메서드로 의미 있는 문자열을 출력할 수 있다.

예제

정수 열거 패턴

public static final int APPLE_FUJI = 0;
public static final int APPLE_PIPPIN = 1;
public static final int APPLE_GRANNY_SMITH = 2;
public static final int ORANGE_NAVEL = 0;
public static final int ORANGE_TEMPLE = 1;
public static final int ORANGE_BLOOD = 2;

열거 타입 사용

public enum Apple { FUJI, PIPPIN, GRANNY_SMITH }
public enum Orange { NAVEL, TEMPLE, BLOOD }

태양계의 행성에 대한 열거 타입과 순회 등

public enum Planet {
    MERCURY(3.302e+23, 2.439e6),
    VENUS(4.869e+24, 6.052e6),
    EARTH(5.975e+24, 6.378e6),
    MARS(6.419e+23, 3.393e6),
    JUPITER(1.899e+27, 7.149e7),
    SATURN(5.685e+26, 6.027e7),
    URANUS(8.683e+25, 2.556e7),
    NEPTUNE(1.024e+26, 2.477e7);

    private final double mass;
    private final double radius;
    private final double surfaceGravity;
    private static final double G = 6.67300E-11;

    Planet(double mass, double radius) {
        this.mass = mass;
        this.radius = radius;
        this.surfaceGravity = G * mass / (radius * radius);
    }

    public double mass() { return mass; }
    public double radius() { return radius; }
    public double surfaceGravity() { return surfaceGravity; }
    public double surfaceWeight(double mass) {
        return mass * surfaceGravity;
    }
}

행성에서의 무게 계산

public class WeightTable {
    public static void main(String[] args) {
        double earthWeight = Double.parseDouble(args[0]);
        double mass = earthWeight / Planet.EARTH.surfaceGravity();
        for (Planet p : Planet.values()) { // 순회 방법
            System.out.printf("%s에서의 무게는 %f이다.%n", p, p.surfaceWeight(mass));
        }
    }
}

특정 클래스나 패키지 내에서만 유용한 기능은 private 이나 package-private 메서드로 구현한다.
널리 쓰이는 열거 타입은 톱레벨 클래스로서, 특정 톱레벨 클래스에서만 쓰인다면 멤버 클래스로 만든다.

연산 열거 타입과 각 상수의 동작 정의

예제 - 연산 열거 타입

public enum 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;

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

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

    public abstract double apply(double x, double y);

    // valueOf 메서드를 구현하는 방법
    private static final Map<String, Operation> stringToEnum =
        Stream.of(values()).collect(Collectors.toMap(Object::toString, e -> e));

    public static Optional<Operation> fromString(String symbol) {
        return Optional.ofNullable(stringToEnum.get(symbol));
    }
}

각 연산이 상수별로 다른 동작을 하도록 apply 메서드를 재정의하였음.
문자열 표현을 위하여 symbol 필드를 추가하고 toString 메서드를 재정의하였다.
fromString 메서드는 문자열로부터 해당 연산을 찾을 수 있도록 하는 코드임.

규칙

톱레벨 클래스
- 일반적으로 사용되는 열거 타입의 경우 톱레벨 클래스로 정의한다

멤버 클래스

해당 멤버 클래스에서만 사용하는 열거타입의 경우 해당 클래스의 멤버 클래스로 정의한다

public class Member {
    private int memberId;
    private MemberType memberType;
    
    private enum MemberType {
        ADMIN("ADMIN"), USER("USER");
        
        private String memberType;
        
        MemberType(String memberType) {
            this.memberType = memberType;
        }
        
        public String getMemberType() {
            return memberType;
        }
    }
}

Member 외에는 만약 사용되는 않는다면 이런식으로 클래스 내부에서 멤버로 정의할 수 있음.

자바 열거 타입의 활용

급여 명세서에서 요일을 표현하는 열거 타입을 통해 상수별 메서드 구현 및 전략 열거 타입 패턴 구현가능

급여 명세서에서 사용할 요일 열거 타입

switch 문을 이용하여 요일에 따라 분기하는 예시

enum PayrollDay {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY,
    SATURDAY, SUNDAY;
    private static final int MINS_PER_SHIFT = 8 * 60;

    int pay(int minutesWorked, int payRate) {
        int basePay = minutesWorked * payRate;
        int overtimePay;
        switch(this) {
            case SATURDAY: case SUNDAY: // 주말
                overtimePay = basePay / 2;
                break;
            default: // 주중
                overtimePay = minutesWorked <= MINS_PER_SHIFT ?
                              0 : (minutesWorked - MINS_PER_SHIFT) * payRate / 2;
        }
        return basePay + overtimePay;
    }
}

해당 코드의 경우 새로운 요일값을 추가할 때 마다, case 문을 놓칠 가능성이 높다.
이를 방지하기 위해 전략 열거 타입 패턴을 사용한다고 한다.

전략 열거 타입 패턴

public enum PayrollDay {
    MONDAY(PayType.WEEKDAY), TUESDAY(PayType.WEEKDAY), WEDNESDAY(PayType.WEEKDAY), THURSDAY(PayType.WEEKDAY),
    FRIDAY(PayType.WEEKDAY), SATURDAY(PayType.WEEKEND), SUNDAY(PayType.WEEKEND);
    
    private final PayType payType;
    
    PayrollDay(PayType payType) {
        this.payType = payType;
    }
    
    int pay(int minutesWorked, int payRate) {
        return payType.pay(minutesWorked, payRate);
    }
    
    // 전략 열거 타입
    private enum PayType {
        WEEKDAY {
            int overtimePay(int minsWorked, int payRate) {
                return minsWorked <= MINS_PER_SHIFT ? 0 : (minsWorked - MINS_PER_SHIFT) * payRate / 2;
            }
        },
        WEEKEND {
            int overtimePay(int minsWorked, int payRate) {
                return minsWorked * payRate / 2;
            }
        };
        
        private static final int MINS_PER_SHIFT = 8 * 60;
        
        abstract int overtimePay(int mins, int payRate);
        
        int pay(int minsWorked, int payRate) {
            int basePay = minsWorked * payRate;
            return basePay + overtimePay(minsWorked, payRate);
        }
    }
}