11주차 과제

자바의 열거형에 대해 학습

enum

enum이란, 자바 데이터 타입 중 참조 타입의 한 종류

참조 타입

배열 타입
열거 타입
클래스
인터페이스

한정된 값만 갖는 데이터 타입이며, 한정적으로 정의된 열거 상수 중 하나의 상수를 저장하는 데이터 타입

요일 : 월, 화, 수, 목, 금, 토, 일 -> 열거 상수 목록
계절 : 봄, 여름, 가을, 겨울 -> 열거 상수 목록

⏫Top

enum 정의하는 방법

열거 타입 이름의 관례는 클래스와 동일하며 열거상수는 모두 대문자로 작성(여러 단어일 경우 언더바)

가장 기본적인 열거 타입 정의

public enum 열거타입이름 {
  열거상수1,
  열거상수2,
  . . .
}

public enum Week {
  MONDAY,
  TUESDAY,
  WEDNESDAY,
  THURSDAY,
  FRIDAY,
  SATURDAY,
  SUNDAY
}

public enum LoginResult { LOGIN_SUCCESS, LOGIN_FAILED }

데이터와 메소드가 있는 열거 타입 정의

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;              // 질량(단위: kg)
  private final double radius;            // 반지름(단위: m)
  private final double surfaceGravity;    // 표면중력(단위: m / s^2)

  // 중력상수(단위: m^3 / kg s^2)
  private static final double G = 6.67300E-11;

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

  public double mass() { return mass; }
  public double radius() { return radius; }
  public double surfaceGravity() { return surfaceGravity; }
  /* 해당 행성에서의 무게를 구한다 */
  public double surfaceWeight(double mass) {
    return mass * surfaceGravity; // F = ma
  }
}

switch문 활용해 동작 정의하는 방법

public enum Operation {
  PLUS,
  MINUS,
  MULTIPLY,
  DIVIDE
  ;

  public double apply(double x, double y) {
    switch(this) {
      case PLUS: return x + y; break;
      case MINUS: return x - y; break;
      case MULTIPLY: return x * y; break;
      case DIVIDE: return x / y; break; // divide by zero exception 생략
      default:
        throw new IllegalArgumentException("Unknown Operation");
    }
  }
}

열거 상수 추가될 때마다 switch 코드도 수정 필요

열거 상수에 상수의 동작까지 정의 하는 방법

위 방법에서 개선한 방법

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; }
  },
  MULTIPLY {
    public double apply(double x, double y) { return x * y; }
  },
  DIVIDE {
    // divide by zero exception 생략
    public double apply(double x, double y) { return x / y; }
  };

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

중복 코드가 너무 많음

공통 부분 자바 인터페이스로 추출한 방법

위 방법에서 개선한 방법

public interface Operator {
  double apply(double x, double y);
}

public enum Operation {
  PLUS ((x, y) -> x + y),
  MINUS ((x, y) -> x - y),
  MULTIPLY ((x, y) -> x * y),
  DIVIDE ((x, y) -> x / y)
  ;

  private final Operator operator;

  Operation(Operator operator) {
    this.operator = operator;
  }

  public double apply(double x, double y) {
    return operator.apply(x, y);
  }
}

열거 타입의 데이터로 열거 타입을 꺼내는 방법

public enum Operation {
  PLUS ("+", (x, y) -> x + y),
  MINUS ("-", (x, y) -> x - y),
  MULTIPLY ("*", (x, y) -> x * y),
  DIVIDE ("/", (x, y) -> x / y)
  ;

  private final String symbol;
  private final Operator operator;

  Operation(String symbol, Operator operator) {
    this.symbol = symbol;
    this.operator = operator;
  }

  // 파라미터로 넘겨준 symbol로 적절한 열거 객체 찾아서 반환
  public static Operation of(String symbol) {
    return Arrays.stream(values())
            .filter(op -> op.symbol.equals(symbol))
            .findFirst()
            .orElseThrow(IllegalArgumentException::new);
  }

  public double apply(double x, double y) {
    return operator.apply(x, y);
  }
}

열거형의 데이터 구조

열거 타입 선언 시 데이터 구조

열거 상수는 열거 객체로 생성되며 Week 타입의 경우 MONDAY부터 SUNDAY까지 7개의 Week 객체가 생성. 메소드 영역에 생성된 열거 상수가 해당 Week 객체를 각각 참조

열거 타입의 객체 선언 시 데이터 구조

Week today = Week.MONDAY;

열거 타입의 변수 today가 stack 영역에 생성되고, 해당 변수는 열거 상수가 참조하는 객체의 번지 값 저장(같은 객체 참조)

today == Week.MONDAY // true

⏫Top

enum이 제공하는 메소드

열거 객체는 열거 상수의 문자열을 내부 데이터로 저장

다음은 열거 객체의 데이터와 메소드 목록

데이터
- 열거 상수 문자열
- 그 외 개발자가 추가 정의한 데이터
메소드
- String name() : 열거 객체의 문자열 리턴
- int ordinal() : 열거 객체의 순번(0부터 시작) 리턴
- int compareTo() : 열거 객체를 비교해서 순번 차이 리턴
- 열거타입 valueOf(String name) : 주어진 문자열의 열거 객체 리턴
- 열거배열 values() : 모든 열거 객체를 배열로 리턴
- 그 외 개발자가 추가 정의한 메소드

name()

열거 객체가 가지고 있는 문자열 리턴

열거 객체가 가지고 있는 문자열이란 열거 타입을 정의할 때 사용한 상수 이름

Week today = Week.MONDAY;
String name = today.name();
System.out.println(name);

실행결과

MONDAY

ordinal()

전체 열거 객체 중 몇 번째 열거 객체인지 순번 리턴(0번부터 시작)

Week today = Week.MONDAY;
int ordinal = today.ordinal();
System.out.println(ordinal);

실행결과

단, 이 메소드는 EnumSet과 EnumMap에 쓸 목적으로 설계되었기 때문에 이 값에 의존하는 코드를 작성하는 것은 지양

compareTo()

매개값으로 주어진 열거 객체를 기준으로 전후로 몇 번째에 위치하는지 비교

열거 객체 순번 < 매개값 열거 객체 순번 : 음수
열거 객체 순번 > 매개값 열거 객체 순번 : 양수
열거 객체 순번 - 매개값 열거 객체 순번 결과와 동일

Week day1 = Week.MONDAY;  // 순번 0
Week day2 = Week.FRIDAY;  // 순번 4

int result1 = day1.compareTo(day2); // -4
int result2 = day2.compareTo(day1); // 4

valueOf()

매개값으로 주어지는 문자열과 동일한 문자열을 가지는 열거 객체를 리턴

Week weekDay = Week.valueOf("MONDAY");

values()

열거 타입의 모든 열거 객체를 배열로 만들어 배열 첫번째 인덱스의 주소값 리턴

Week[] days = Week.values();
for(Week day : days) {
  System.out.println(day);
}

열거 타입이 제공하는 모든 메소드는 java.lang.Enum 클래스에 선언된 메소드인데 모든 열거 타입은 컴파일 시 java.lang.Enum 클래스를 상속하기 때문에 사용 가능한 것

⏫Top

java.lang.Enum

모든 열거 타입은 컴파일 시 java.lang.Enum 클래스를 상속

클래스 정의

public abstract class Enum<E extends Enum<E>>
        implements Comparable<E>, Serializable { }

추상 클래스이기 때문에 Enum의 객체 생성 불가능

메소드

10개의 의미있는 메소드를 제공하고 있으며, 그 중 일부는 Object 클래스에서 상속 받은 것

대부분 final로 정의되었으며 열거 상수를 수정하는 동작은 불가능

public final String name()
public final int ordinal()
public String toString()
public final boolean equals(Object obj)
public final int hashCode()
public int compareTo(E obj)
public static <T extends Enum> T valueOf(Class enumType,String name)
public final Class <E> getDeclaringClass() // enum 객체의 타입 반환
public final Object clone() throws CloneNotSupportedException
protected final void finalize()

대부분 enum이 제공하는 메소드에서 설명한 것과 동일하게 동작

⏫Top

EnumSet

Big flag나 Set이 필요할 때 사용. 내부적으로 Big flag를 사용하고 있어 빠르고 안전하게 사용 가능

enum 타입에 사용하기 위한 특수한 Set 구현
내부적으로 bit vector로 표현되어 매우 효율적
EnumSet을 구현하려면 시간/공간 퍼포먼스가 비트 플래그의 대안으로 사용할 수 있을정도로 고수준이어야 함

EnumSet<Operation> ops = EnumSet.of(Operation.PLUS, Operation.MINUS);
EnumSet<Operation> all = EnumSet.allOf(Operation.class); // Operatoion에 정의한 모든 연산자
EnumSet<Operation> none = EnumSet.noneOf(Operation.class); // 비어있는 EnumSet 생성
EnumSet<Operation> inner = EnumSet.range(Operation.MINUS, Operation.DIVIDE); // MINUS부터 DIVIDE까지 범위 내의 EnumSet 생성

정적 팩토리 메소드를 사용해 EnumSet을 생성가능한데 그 이유는
- 사용자는 EnumSet을 생성할 때 어떤 구현체가 적절한지 몰라도 상관없기 떄문
- 사용자는 빈번하게 발생하는 EnumSet 초기화를 간단하게 진행할 수 있기 때문
- EnumSet이 내부적으로 변경되거나 새로운 구현 클래스가 추가되어도 기존에 사용하던 코드에는 아무런 영향이 없기 때문(확장성)

EnumMap

마찬가지로 HashMap을 사용하는 것보다 훨씬 효율적

Map<Operation, String> enumMap = new EnumMap<>(Operation.class);

⏫Top

Reference

신용권, 『이것이 자바다』, 한빛미디어(2015)
Java enum의 사용
EnumSet이 new 연산자를 사용하지 않는 이유
Java.lang.Enum Class in Java

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목차

enum

enum 정의하는 방법

가장 기본적인 열거 타입 정의

데이터와 메소드가 있는 열거 타입 정의

switch문 활용해 동작 정의하는 방법

열거 상수에 상수의 동작까지 정의 하는 방법

공통 부분 자바 인터페이스로 추출한 방법

열거 타입의 데이터로 열거 타입을 꺼내는 방법

열거형의 데이터 구조

열거 타입 선언 시 데이터 구조

열거 타입의 객체 선언 시 데이터 구조

enum이 제공하는 메소드

name()

ordinal()

compareTo()

valueOf()

values()

java.lang.Enum

클래스 정의

메소드

EnumSet

EnumMap

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enum

enum 정의하는 방법

가장 기본적인 열거 타입 정의

데이터와 메소드가 있는 열거 타입 정의

switch문 활용해 동작 정의하는 방법

열거 상수에 상수의 동작까지 정의 하는 방법

공통 부분 자바 인터페이스로 추출한 방법

열거 타입의 데이터로 열거 타입을 꺼내는 방법

열거형의 데이터 구조

열거 타입 선언 시 데이터 구조

열거 타입의 객체 선언 시 데이터 구조

enum이 제공하는 메소드

name()

ordinal()

compareTo()

valueOf()

values()

java.lang.Enum

클래스 정의

메소드

EnumSet

EnumMap

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