아이템[38]. 확장할 수 있는 열거 타입이 필요하면 인터페이스를 사용하라

열거 타입은 거의 모든 상황에서 타입 안전 열거 패턴보다 우수합니다.

단, 예외가 하나 있으니, 타입 안전 열거 패턴은 확장할 수 있으나 열거 타입은 그럴 수 없다는 점입니다.

달리 말하면, 타입 안전 열거 패턴은 열거한 값들을 그대로 가져온 다음 값을 더 추 가하여 다른 목적으로 쓸 수 있는 반면, 열거 타입은 그렇게 할 수 없다는 뜻입니다.

실수로 이렇게 설계한 것은 아닙니다.

사실 대부분 상황에서 열거 타입을 확장하는 건 좋지 않은 생각입니다.

기반 타입과 확장된 타입들의 원소 모두를 순회할 방법도 마땅치 않습니다.

마지막으로, 확장성을 높이려면 고려할 요소가 늘어나 설계와 구현이 더 복잡해집니다.

그런데 확장할 수 있는 열거 타입이 어울리는 쓰임이 최소한 하는 있습니다.

바로 연산 코드(operation code 혹은 opcode)입니다.

연산 코드의 각 원소는 특정 기계가 수행하는 연산을 뜻합니다.

(아이템 34의 Operation 타입도 그 중 하나로, 간단한 계산기의 연산 기능을 의미했습니다.)

이따끔 API가 제공하는 기본 연산 외에 사용자 확장 연산을 추가할 수 있도록 열어줘야 할 때가 있습니다.

다행히 열거 타입으로 이 효과를 내는 멋진 방법이 있습니다.

기본 아이디어는 열거 타입이 임의의 인터페이스를 구현할 수 있다는 사실을 이용하는 것입니다.

연산 코드용 인터페이스를 정의하고 열거 타입이 이 인터페이스를 구현하게 하면 됩니다.

이 때 열거 타입이 그 인터페이스의 표준 구현체 역할을 합니다.

다음은 아이템 34의 Operation 타입을 확장할 수 있게 만든 코드입니다.

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 됩니다.

이렇게 하면 Operation을 구현한 또 다른 열거 타입을 정의해 기본 타입인 BasicOperation을 대체할 수 있습니다.

예를 들어 앞의 연산 타입을 확장해 지수 연산(EXP)과 나머지 연산(REMAINDER)을 추가해 봅시다.

이를 위해 우리가 할 일은 Operation 인터페이스를 구현한 열거 타입을 작성하는 것 뿐입니다.

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 있습니다.

(BasicOperation이 아닌) Operation 인터페이스를 사용하도록 작성되어 있기만 하면 됩니다.

apply가 인터페이스에 선언되어 있으니 열거 타입에 따로 추상 메서드로 선언하지 않아도 됩니다.

개별 인스턴스 수준에서뿐 아니라 타입 수준에서도, 기본 열거 타입 대신 확장된 열거 타입을 넘겨 확장된 열거 타입의 원소 모두를 사용하게 할 수도 있습니다.

다음 코드는 Operation 코드를 사용하는 테스트 프로그램을 가져와 ExtendedOperation의 모든 원소를 테스트하도록 수정한 모습입니다.

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 알려줍니다.

여기서 class 리터럴은 한정적 타입 토큰(아이템 33) 역할을 합니다.

opEnumType 매개변수의 선언(<T extends Enum<T> & Operation> Class<T>)은 솔직히 복잡한데, Class 객체가 열거 타입인 동시에 Operation의 하위 타입이어야 한다는 뜻입니다.

열거 타입이어야 원소를 순회할 수 있고, Operation이어야 원소가 뜻하는 연산을 수행할 수 있기 때문입니다.

두 번째 대안은 Class 객체 대신 한정적 와일드카드 타입(아이템 31)인 Collection<? extends Operation>을 넘기는 방법입니다.

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 Operion> opSet,
        double x, double y) {
    for (Operation op : opEnumType.getEnumConstants())
        System.out.printf("%f %s %f = %f%n",
              x, op, y, op.apply(x,y));
}

이 코드는 그나마 덜 복잡하고 test 메서드가 살짝 더 유연해졌습니다.

다시 말해 여러 구현 타입의 연산을 조합해 호출할 수 있게 되었습니다.

반면, 특정 연산에서는 EnumSet(아이템 36)과 EnumMap(아이템 37)을 사용하지 못합니다.

인터페이스를 이용해 확장 가능한 열거 타입을 흉내 내는 방식에도 한 가지 사소한 문제가 있습니다.

바로 열거 타입끼리 구현을 상속할 수 없다는 점입니다.

아무 상태에도 의존하지 않는 겨웅에는 디폴트 구현(아이템 20)을 이용해 인터페이스에 추가하는 방법이 있습니다.

반면 Operation 예는 연산 기호를 저장하고 찾는 로직이 BasicOperation과 ExtendedOperation 모두에 들어가야만 합니다.

이 경우에는 중복량이 적으니 문제되진 않지만, 공유하는 기능이 많다면 그 부분을 별도의 도우미 클래스나 정적 도우미 메서드로 분리하는 방식으로 코드 중복을 없앨 수 있을 것입니다.

자바 라이브러리도 이번 아이템에서 소개한 패턴을 사용합니다.

그 예로, java.nio.file.LinkOption 열거 타입은 CopyOption과 OpenOption 인터페이스를 구현했습니다.

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(혹은 다른 타입)을 만들 수 있다.
• 그리고 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.