📚[Java] 계산기 - 제네릭을 활용한 기능 확장

계산기 기능확장

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구조 변경

int 형 두 수의 값을 구하던 Calculator 가 double 형의 값이 입력돼도 사용 가능하도록 확장시킬 것

도전과제에서 가장 중요한 요구사항이다. 단순히 double 로의 형변환이 아니라 제네릭을 적용해야 한다.
여기서 제네릭이란 키워드에 접근하기도 전에 문제가 생긴다.

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입력값의 딜레마

2단계까지의 계산기는 Scanner 의 nextInt() 메서드를 통해 숫자를 입력받았다.
하지만 해당 메서드는 정수만 입력 가능하며 실수를 입력받을 시 InputMismatchException 예외가 발생한다.
그렇다고 nextDouble() 을 사용하기엔 단순히 형변환을 하는것이 아니라는 요구사항과 정수, 실수 두 가지의 선택사항을 모두 반영하지 못 하는 것이라 생각했다.
고민의 시간을 거쳐 문자열을 받아 자료형에 맞게 파싱하는 방법을 선택했다.

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NumberParser

public class NumberParser {

    public Number parseNumber(String number){
        if(number.contains(".")){
            return Double.parseDouble(number);
        } else {
            return Integer.parseInt(number);
        }
    }

}

문자열을 해당 타입으로 변환 시키는 parseNumber() 메서드를 가진 Parser를 만들었다.
소수점을 나타내는 . 기호를 기준으로 래퍼클래스 Double 형과 Integer 타입으로 변환시켰고 하나의 메서드에서 서로 다른 숫자 타입을 반환할 수 없기에 Number 를 반환 타입으로 설정하여 처리했다.

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Number 타입의 허점

'제네릭을 써야한다' 는 압박감에 억지로 제네릭을 활용하려다 보니 오히려 제네릭의 장점을 살리지 못하게 되었다.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArithmeticCalculator<T extends Number> {
    private enum OperatorType {
        PLUS("+"), MINUS("-"), TIMES("*"), DIVINED("/");

        private final String oper;

        OperatorType(String oper) {
            this.oper = oper;
        }

        public String getOper() {
            return oper;
        }

        public static OperatorType operChoice(String c){
            for(OperatorType oper : OperatorType.values()) {
                if (oper.getOper().equals(c)){
                    return oper;
                }
            }
            throw new IllegalArgumentException("해당하는 연산자가 없습니다.");
        }
    }

    private final List<Number> operationResults = new ArrayList<>();

    public void clearOperationResults() {
        operationResults.clear();
    }

    public void removeOperationResult(int i) {
        operationResults.remove(i);
    }

    public void setOperationResults(Number sum) {
        operationResults.add(sum);
    }

    public Number getOperationResult() {
        return operationResults.get(operationResults.size()-1);
    }

    public List<Number> getOperationResults() {
        return operationResults;
    }

    public void checkNegative(T num1, T num2) throws IllegalArgumentException{
        if(num1.doubleValue() < 0 || num2.doubleValue() < 0){
            throw new IllegalArgumentException("입력값은 음수가 될 수 없습니다. (입력값>=0)");
        }
    }

    public void calculator (T num1, T num2, String c){
        OperatorType oper = OperatorType.operChoice(c);
        checkNegative(num1, num2);

        switch (oper) {
            case PLUS:
                setOperationResults(num1.doubleValue() + num2.doubleValue());
                break;

            case MINUS:
                setOperationResults(num1.doubleValue() - num2.doubleValue());
                break;

            case TIMES:
                setOperationResults(num1.doubleValue() * num2.doubleValue());
                break;

            case DIVINED:
                if(num2.doubleValue() == 0){
                    throw new IllegalArgumentException("나누기 진행 시 두 번째 값이 0이 될수 없습니다. 다시 시도해주세요.");
                }
                setOperationResults(num1.doubleValue() / num2.doubleValue());
                break;
        }

        System.out.println("계산 결과는: " + getOperationResult() + " 입니다.");

    }
}

import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        NumberParser np = new NumberParser();
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        ArithmeticCalculator<Number> ac = new ArithmeticCalculator();

        while(true) {
            try {
                System.out.println("계산을 진행할 두 숫자를 입력하세요. (입력값 >=0)");
                System.out.print("첫 번째 입력값: ");
                Number num1 = np.parseNumber(sc.nextLine());
                System.out.print("두 번째 입력값: ");
                Number num2 = np.parseNumber(sc.nextLine());
                System.out.println("계산에 맞는 연산기호(+, -, *, /)를 입력하세요!");
                String c = sc.nextLine();
                ac.calculator(num1, num2, c);
                System.out.println("숫자를 입력하면 지금까지의 계산값 중 입력값보다 큰 값을 출력합니다.");
                Number num3 = np.parseNumber(sc.nextLine());

                PrintList printList = () -> {
                    List<Number> f = ac.getOperationResults().stream().filter(num -> num.doubleValue() > num3.doubleValue())
                            .toList();
                    if(f.isEmpty()){
                        System.out.println("입력값보다 큰 값이 없습니다.");
                    } else {
                        System.out.println("입력값보다 큰 값은: " + f);
                    }
                };
                printList.prt();

                System.out.println("계속해서 계산을 진행하시려면 엔터를 입력하세요.('exit' 를 입력시 종료됩니다.)");
                String check = sc.nextLine();
                if(check.equals("exit")){
                    break;
                }

            } catch (NumberFormatException e) {
                System.out.println("잘못된 입력입니다.");
            } catch (IllegalArgumentException e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }

        }

        sc.close(); //스캐너 종료 위치 수정

    }
}

ArithmeticCalculator<T extends Number>라는 제네릭 클래스를 작성했지만 결국 매개변수를 Number 로 받는 것과 다를 바 없다.
형식만 제네릭이지 실질적인 타입 추상화의 이점을 전혀 누리지 못한 코드인 것이다.
또한 입력값 파싱을 Number로 고정했기에 calculator() 메서드에선 연산을 위한 다운캐스팅이 필요했다.
만약 제네릭을 의미 있게 쓰고자 했다면 num1, num2가 int-int, int-double, double-int, double-double 조합일 경우를 각각 고려해 타입별로 처리를 해야 했겠지만 그렇게 구현할 시 코드 가독성은 급격히 떨어지고 유지보수도 어려워지게 된다.
결론적으로 현재 구조는 제네릭을 쓰기 위한 설계 자체가 잘못됐다고 생각된다.

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enum 의 아쉬운 활용

enum(열거형)을 사용시 다양한 장점을 얻을 수 있다.

enum의 장점
1. 의미 있는 상수를 그룹화 할 수 있다.

• 예시) 요일(MONDAY, TUESDAY ...) 등

2. switch문과 잘 어울린다.
   • 조건 분기에서 enum 사용시 가독성도 좋고 관리도 쉬워진다.
3. 값뿐만 아니라 동작도 담을 수 있다.
   • enum 안에 생성자, 필드, 메서드도 넣을 수 있어 단순한 값 이상의 의미를 가진다.
4. 유지보수와 확장성이 좋다.
   • 새로운 값이 필요해도 기존 코드를 거의 건드리지 않고 enum 에 새로운 상수만 추가하면 된다.

enum 사용에 익숙치 않아 결국 1, 2번의 두 가지 장점밖엔 구현을 하지 못했다.
연산 메서드를 넣어보려 노력은 했었으나 여기서도 Number 형이 발목을 잡았다.
enum 에 연산 메서드를 넣는 이유는 연산을 enum 안에서 처리하고자 하는 목적이지만 Number 를 연산하기 위해선 형변환이 필요하다는 제약이 있었기에 현재 상황에서의 구현은 내 능력 범위를 벗어난다고 느꼈다.

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내가 감당할 수 있는 범위 내에서 요구사항을 최대한 반영하려 부단히 노력했다.

그러나 구조를 설계하고 구현에 들어가는 준비 단계가 익숙하지 않아 무작정 부딪히듯 작업을 이어가다 보니 마무리 단계에 이르러서야 문제점을 발견하게 되었고 그 시점에는 이미 내가 해결할 수 있는 범위를 벗어난 코드가 되어 있었다.

enum, 람다식, Stream 역시 기본적인 수준에서만 사용했을 뿐 각각의 특성과 활용법을 충분히 이해하지 못한 상태였기에 그 장점과 가능성을 살리기보다는 구현에 급급한 모습이었다.

여러모로 아쉬움이 남는 과제였지만 중점적으로 학습해야 할 방향을 분명히 알게 되었다는 점에 의의를 두고자 한다.