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(Java - 19) 열거형(enum)

자바의 enum에 대해서

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1. 타입 안정성(Type-Safety)

String은 타입 안정성이 떨어진다

먼저 String을 사용하면 왜 타입 안전성이 부족한지 알아보자.

등급별 할인 적용을 위한 코드를 작성한다고 가정해보자.

  • BASIC : 10% 할인
  • GOLD : 20% 할인
  • DIAMOND : 30% 할인


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public class StringGrade {
     public static final String BASIC = "BASIC";
     public static final String GOLD = "GOLD";
     public static final String DIAMOND = "DIAMOND";
}

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public class DiscountService {
     public int discount(String grade, int price) {
       
         int discountPercent = 0;
       
         if (grade.equals(StringGrade.BASIC)) {
             discountPercent = 10;
         } else if (grade.equals(StringGrade.GOLD)) {
             discountPercent = 20;
         } else if (grade.equals(StringGrade.DIAMOND)) {
             discountPercent = 30;
			 	 } else {
						 System.out.println(grade + ": 할인X");
         }
       
         return price * discountPercent / 100;
     }
}

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public class StringGradeMain {
     public static void main(String[] args) {
         
         int price = 10000;
       
         DiscountService discountService = new DiscountService();
       
         int basic = discountService.discount(StringGrade.BASIC, price);
         int gold = discountService.discount(StringGrade.GOLD, price);
         int diamond = discountService.discount(StringGrade.DIAMOND, price);
       
				 System.out.println("BASIC 등급의 할인 금액: " + basic); 
         System.out.println("GOLD 등급의 할인 금액: " + gold); 
       	 System.out.println("DIAMOND 등급의 할인 금액: " + diamond);
       
		 } 
}
  • String 사용 시 타입 안정성 부족
    • String 으로 상태나 카테고리를 표현하면, 잘못된 문자열을 실수로 입력할 가능성이 있다
    • 예) StringGrade.BASIC 대신에 그냥 VIP 라고 입력해도 코드는 동작한다
    • 한마디로, 이러한 잘못된 값은 컴파일 시에는 감지되지 않고, 런타임에서만 문제가 발견되기 때문에 디버깅이 어려워질 수 있다
  • 쉽게 말해서 지금 문제는 discount(String grade, int price)에서 grade에 String 타입이 올 수 있고, 특정 값만 사용하도록 강제할 수 없기 때문에 발생한다

이런 문제를 해결하기 위해서 타입 안전 열거형 패턴(Type safe Enum Pattern)이 등장한다.


타입 안전 열거형 패턴(Type-safe Enum Pattern)

타입 안전 열거형 패턴을 알아보자.


enum

  • 먼저 회원 등글을 다루는 클래스를 만들고, 각 회원 등급별로 상수를 선언한다
    • 각 상수마다 별도의 인스턴스를 생성한다
    • 각 BASIC, GOLD, DIAMOND 는 자신만의 객체를 가지게 된다(쉽게 말해서 참조값이 전부 다르다)
  • discount는 매개변수로 ClassGrade 클래스를 사용한다
    • discount(ClassGrade grade, int price)
    • 값을 비교할 때 grade == ClassGrade.BASIC 와 같이 == 참조값 비교를 사용하면 된다
    • 외부에서 임의로 ClassGrade 인스턴스를 생성하는 것을 막기 위해 기본 생성자를 private으로 설정한다

  • 이제 ClassGrade 인스턴스를 사용할 때는 ClassGrade 내부에 정의한 상수를 사용해야 한다. 그렇지 않으면 컴파일 오류가 발생한다

  • ClassGrade 타입의 상수만 사용할 수 있도록 강제를 하면서 이전에 String을 이용한 상수의 문제점을 해결했다
  • 정해진 객체만 사용할 수 있기 때문에, 잘못된 값을 입력하는 문제를 근본적으로 방지한다
    • 클래스는 사전에 정의된 몇 개의 인스턴스만 생성하고, 외부에서는 이 인스턴스들만 사용한다
    • 잘못된 값이 할당되거나 사용되는 것을 컴파일 시점에 방지
  • 정해진 객체만 사용하므로 데이터의 일관성이 보장된다


이 패턴의 문제점은 구현하기 위해서 많은 양의 코드를 작성해야 한다는 것이다. 이외에도 객체 생성방지를 위해서 private 생성자를 추가하는 등, 여러가지 유의사항들이 존재한다. 이 때문에, 자바는 타입 안전 열거형 패턴을 쉽게 사용할 수 있도록 enum이라는 열거형 타입을 제공한다.


2. 열거형(enum)

enum 사용

enum이란.

  • 요소 또는 멤버라고 불리는 값의 집합으로 이루어진 자료형
  • 열거형은 서로 관련된 상수들을 같이 묶어 놓은 것이라고 생각하면 편하다(상수들의 집합)
  • enum은 자바의 특수한 클래스로 구분됨


열거형을 정의하는 방법은 다음과 같다

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enum EnumName {상수명1, 상수명2, ...}
  • 상수1 : 0, 상수2 : 1, … 상수n : n 부여
  • ordinal() 메서드를 이용해서 선언 순서를 반환 받을 수 있음


이전의 예제를 이어서 바로 enum을 적용해보자.

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public enum Grade {
     BASIC, GOLD, DIAMOND
}
  • 열거형을 정의할 때는 class 대신에 enum 을 사용한다
  • 원하는 상수의 이름을 나열하면 된다
  • enum은 자동으로 java.lang.Enum을 상속 받는다
  • 외부에서 임의로 생성 불가


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public class DiscountService {
     public int discount(Grade grade, int price) {
       
         int discountPercent = 0;
				
         //enum switch 변경 가능
				 if (grade == Grade.BASIC) {
             discountPercent = 10;
         } else if (grade == Grade.GOLD) {
             discountPercent = 20;
         } else if (grade == Grade.DIAMOND) {
             discountPercent = 30;
         } else {
						 System.out.println("할인X"); 
         }
       
         return price * discountPercent / 100;
       
     }
}

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public class EnumMain {
     public static void main(String[] args) {
       
         int price = 10000;
       
         DiscountService discountService = new DiscountService();
       
         int basic = discountService.discount(Grade.BASIC, price);
         int gold = discountService.discount(Grade.GOLD, price);
         int diamond = discountService.discount(Grade.DIAMOND, price);
       
				 System.out.println("BASIC 등급의 할인 금액: " + basic); 
         System.out.println("GOLD 등급의 할인 금액: " + gold); 
         System.out.println("DIAMOND 등급의 할인 금액: " + diamond);
     } 
}
  • 사용법 자체는 앞의 타입 안전 열거형 패턴과 같다
  • 그래도 enum의 경우 코드를 더 간결하게 할 수 있다


enum열거형 사용


enum 클래스 메서드

모든 열거형은 java.lang.Enum을 자동으로 상속 받는다. 해당 클래스가 제공하는 기능들을 사용할 수 있다.

코드로 알아보자.


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public enum Direction {
    NORTH, EAST, SOUTH, WEST
}

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public class EnumMethod {
    public static void main(String[] args) {

        // 모든 Enum 반환
        Direction[] values = Direction.values();
        System.out.println("values = " + Arrays.toString(values));
        for (Direction value : values) {
            System.out.println("[name = " + value.name() + ", ordinal = " + value.ordinal() + "]");
        }

        // String -> Enum
        String input = "NORTH";
        Direction north = Direction.valueOf(input);
        System.out.println("north = " + north); // toString() 오버라이딩 가능

    }
}
  • values() : 모든 ENUM 상수를 포함하는 배열을 반환
  • valueOf(String s) : 주어진 이름과 일치하는 ENUM 상수를 반환
  • name() : ENUM 상수의 이름을 문자열로 반환
  • ordinal() : ENUM 상수의 선언 순서(0부터 시작)를 반환
  • toString() : ENUM 상수의 이름을 문자열로 반환(오버라이딩 가능)


ordinal()의 사용은 권장되지 않는다

  • ordinal()을 사용해서 상수의 선언 순서를 활용하는 경우, 중간에 선언 위치가 변경되면 전체 상수의 위치가 변경될 수 있기 때문에 위험하다
  • 예) Grade의 BASIC과 GOLD 사이에 SILVER를 추가하면 SILVER 이후의 상수들은 선언 순서가 전부 1 증가한다


열거형을 이용한 리펙토링

열거형을 이용해서 우리의 예제를 리펙토링 해보자.

먼저 DicsountService 코드를 살펴보자.

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public class DiscountService {

    public int discount(Grade grade, int price) {
        int discountPercent = 0;

        if (grade == Grade.BASIC) {
            discountPercent = 10;
        } else if (grade == Grade.GOLD) {
            discountPercent = 20;
        } else if (grade == Grade.DIAMOND) {
            discountPercent = 30;
        } else {
            System.out.println("할인X");
        }

        return price * discountPercent / 100;
    }
}
  • 이 코드에서 할인율(discountPercent)은 각각의 회원 등급별로 판단된다 → 따라서 열거형 Grade가 할인율(discountPercent)을 가지고 관리하도록 변경하자
  • if 문 사용 제거


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public enum Grade {
  
    BASIC(10), GOLD(20), DIAMOND(30);

    private final int discountPercent;

    Grade(int discountPercent) {
        this.discountPercent = discountPercent;
    }

    public int getDiscountPercent() {
        return discountPercent;
    }
  	
  	// 기존 DiscountService 제거
  	public int discount(int price) {
         return price * discountPercent / 100;
     }

}

  • discountPercent 필드를 추가하고, 생성자를 통해서 필드에 값을 저장한다

  • 생성자를 통해서만 discountPercent 를 설정하도록 했고, 중간에 이 값이 변하지 않도록 불변으로 설계했다

  • 열거형은 상수로 지정하는 것 외에 일반적인 방법으로 생성이 불가능하다
    • 생성자에 접근제어자를 선언할 수 없게 막혀있다
    • private 이라고 생각하면 된다
  • BASIC(10) 과 같이 상수 마지막에 괄호를 열고 생성자에 맞는 인수를 전달하면 적절한 생성자가 호출된다

  • 값을 조회하기 위해 getDiscountPercent() 메서드를 추가

  • 정리하면 상수를 정의할 때 각각의 등급에 따른 할인율(discountPercent)이 정해진다

  • Grade 내부에 discount() 메서드를 만들어서, 이제 할인율을 스스로 계산한다
    • 객체지향 관점에서 DiscountService를 통해 자신의 데이터를 외부에 노출하는 것 보다는, Grade 클래스가 자신의 할인율을 어떻게 계산하는지 스스로 관리하는 것이 캡슐화 원칙에 더 맞다


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public class EnumRefMain {
    public static void main(String[] args) {
      
        int price = 10000;
      
        System.out.println("BASIC 등급의 할인 금액: " + Grade.BASIC.discount(price));
        System.out.println("GOLD 등급의 할인 금액: " + Grade.GOLD.discount(price));
        System.out.println("DIAMOND 등급의 할인 금액: " + Grade.DIAMOND.discount(price));
    }
}
  • 각각의 등급별로 자신의 discount()를 직접 호출하면 할인율을 구할 수 있다
  • DiscountService 를 제거해도 된다


열거형 정리

  • 허용 가능한 타입을 제한해서, 타입 안전성(Type-safety)을 제공한다 → 잘못된 값을 넣을 경우 컴파일러가 잡아준다

  • 코드의 가독성이 좋아진다

  • Enum 클래스를 자동으로 상속받느다
    • Enum 클래스는 여러 메서드를 제공한다
  • 열거형은 스레드 안전하다하다
    • 불변(immutable)
    • 모든 스레드의 enum 상수가 정합성을 가지도록 함


Reference

  1. 티스토리 Inpa Dev - 열거형
2. 프로그래밍 언어(Programming Language), Java
java
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