[Java] Enum이란?

• 이 글은 "자바 온라인 스터디" 내용을 공부하여 작성한 글입니다.

상수의 표현

• 기존에 상수를 표현할 때는 해당 클래스 내부에 final static String, final static int와 같이 정의를 하였습니다.

• 이처럼 정의하는 방식은 상수가 많아질 경우 가독성이 떨어지고, 어떤 것에 관한 상수인지 파악하기가 어렵습니다.

• 그래서 새로운 상수 클래스 또는 상수 인터페이스를 만들어서 정의를 하지만 이 역시도 여러가지 불편함이 존재하였습니다.

interface UNIVERSITY{
    int SEOUL = 1;
    int YONSEI = 2;
    int KOREA = 3;
}

interface MAJOR{
    int KOREAN = 1;
    int MATH = 2;
    int ENGLISH = 3;
    int SCIENCE = 4;
}


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

        if(UNIVERSITY.SEOUL == MAJOR.KOREAN){
            System.out.println("두 상수는 같습니다");
        }

        int major = MAJOR.MATH;

        switch (major){
            case MAJOR.KOREAN:
                System.out.println("국어 전공");
                break;
            case MAJOR.MATH:
                System.out.println("수학 전공");
                break;
            case MAJOR.ENGLISH:
                System.out.println("영어 전공");
                break;
            case MAJOR.SCIENCE:
                System.out.println("과학 전공");
                break;
        }
    }
}

다음 코드는 인터페이스를 통해 상수를 표현하였습니다. 한 클래스 내부에서 final static int 와 같이 표현하는 것보다는 집합끼리 상수를 분리함으로써 구별하기가 쉬워졌습니다. 하지만 위 방법에도 문제가 존재하는데 UNIVERSITY의 상수와 MAJOR 상수의 비교부분에 있습니다. 다른 집합의 상수끼리는 비교를 하면 안되기 때문에 컴파일 단계에서 에러를 확인할 수 있어야 합니다. 현재 코드는 두 상수 int형 타입이고 1이라는 값도 동일하기 때문에 에러가 발생하지 않습니다. 이렇게 코드를 구현하게 되면 런타임 단계에서 예기치 못한 문제를 마주치게 됩니다.

class UNIVERSITY{
    public static final UNIVERSITY SEOUL = new UNIVERSITY();
    public static final UNIVERSITY YONSEI = new UNIVERSITY();
    public static final UNIVERSITY KOREA = new UNIVERSITY();
}

class MAJOR{
    public static final MAJOR KOREAN = new MAJOR();
    public static final MAJOR MATH = new MAJOR();
    public static final MAJOR ENGLISH = new MAJOR();
    public static final MAJOR SCIENCE = new MAJOR();
}


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

        if(UNIVERSITY.SEOUL == MAJOR.KOREAN){
            System.out.println("두 상수는 같습니다");
        }

        MAJOR major = MAJOR.MATH;

        switch (major){
            case MAJOR.KOREAN:
                System.out.println("국어 전공");
                break;
            case MAJOR.MATH:
                System.out.println("수학 전공");
                break;
            case MAJOR.ENGLISH:
                System.out.println("영어 전공");
                break;
            case MAJOR.SCIENCE:
                System.out.println("과학 전공");
                break;
        }
    }
}

다음 코드는 인터페이스로 작성한 부분을 클래스로 변경하였습니다. 각 상수에는 자신 자신을 인스턴스화하여 값을 할당하였습니다. 이로 인해 상수집합에서 각 상수들의 타입은 동일하되 데이터는 다르게 됩니다. 상수를 인터페이스로 정의한 결과와 달리 UNIVERSITY의 상수와 MAJOR 상수를 비교할 경우 서로 다른 데이터 타입끼리 비교할 수 없다는 메시지와 함께 컴파일단계에 예외가 발생합니다. 런타임에서 발생할 수 있는 에러를 컴파일 단계에서 미리 알 수 있기 때문에 사전에 차단할 수 있다는 장점이 생겼습니다.

이 방법에도 문제가 존재하는데 switch문에서 호환될 수 없는 타입이라는 메시지와 함께 컴파일 예외가 발생합니다. 상수를 사용할 때 switch문을 사용하지 못하면 가독성이 크게 저하되는데 이를 해결할 수 있는 상수 표현방법이 Enum 클래스입니다.

Enum이란?

• Enum은 Eumeration로 열거형이라고 불리며, 서로 연관된 상수들의 집합을 의미합니다.

• 자바에서 final static String, int와 같이 문자열이나 숫자들을 나타내는 기본자료형의 값을 Enum으로 대체해서 사용할 수 있습니다.

• 위 예시에 나온것처럼 인터페이스나 클래스로 상수를 정의하는 것을 보완하여 IDE의 지원을 적극적으로 받고 타입 안정성도 갖출 수 있게 됩니다.

Enum의 특징

• 참조
• 참조

1. 클래스를 상수처럼 사용할 수 있다.

enum Student{

    KIM("SEOUL","KOREAN"),
    PARK("KOREA","MATH"),
    LEE("YEOSEI","SCIENCE");

    private final String university;
    private final String major;
    private int number;

    // public 시 컴파일 에러 발생
    Student(String university, String major) {
        this.university = university;
        this.major = major;
    }
}

Enum 클래스를 구현한 예제입니다. 생성자는 Public으로 할 경우 컴파일 에러가 발생하여 private로 생성해야 합니다. Enum은 고정된 상수들의 집합으로, 런타임이 아닌 컴파일타임에 모든 값에 대해 알아야 합니다. 즉, 다른 패키지나 클래스에서 Enum 타입에 접근해서 동적으로 어떤 값을 정해줄 수 없습니다.

2. Enum 클래스를 구현하는 경우 상수 값과 같이 유일하게 하나의 인스턴스가 생성되어 사용된다.

enum Student{

    KIM("SEOUL","KOREAN"),
    PARK("KOREA","MATH"),
    LEE("YEOSEI","SCIENCE");

    private final String university;
    private final String major;
    private int number;

    Student(String university, String major) {
        this.university = university;
        this.major = major;
    }

    public void plusnumber(){
        this.number++;
    }
}

Enum 클래스에서 선언한 상수들은 클래스가 로드될 때 생성되어 Sigleton 형태로 사용됩니다. 상수 값으로 정의되지 않은 인스턴스 변수가 있다면 멀티 쓰레드 프로그래밍 환경에서 문제가 발생할 수 있습니다. 위 예시처럼 number 변수는 KIM 이라는 인스턴스에서 plusnumber 메소드를 통해 변경할 수 있습니다. 하지만 여러 쓰레드에서 Student.KIM 상수를 사용할 경우 number 변수는 공유되기 때문에 조심해야 합니다.

3. 인스턴스 생성과 상속을 방지하여 상수값의 타입안정성이 보장됩니다.

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

           // java.lang.enum의 toString 메소드 상속
        System.out.println(Student.KIM.toString());
    }
}

특징1에서 설명했듯이 Enum 클래스의 생성자를 private로 선언했기 때문에 다른 패키지나 클래스에서 동적으로 값을 할당할 수 없기 때문에 타입 안정성이 보장됩니다. 또한 모든 Enum 클래스는 내부적으로 java.lang.enum 클래스에 의해 상속됩니다. 자바는 다중상속을 지원하지 않기 때문에 Enum은 다른 클래스를 상속받을 수 없습니다. 하지만 다양한 인터페이스들은 구현할 수 있습니다.

java.lang.Enum 클래스

• Enum 클래스는 모든 자바 열거형의 기본 조상 클래스입니다.

• Enum 클래스에는 열거형을 다루기 위한 다양한 메소드들이 존재합니다.

• 공식문서

Enum 대표 메소드

1. values() : Enum 클래스에서 가지고 있는 모든 상수 인스턴스를 배열에 담아 반환합니다.

public class EnumExample {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] values = Student.values();
        for(int i=0;i<values.length;i++){
            System.out.println(values[i]);        // java.lang.enum toString 메소드 호출
            System.out.println(values[i].getNumber());
        }

        // Kim, 0, PARK, 0, LEE, 0
    }
}

2. valueOf() : String을 매개변수로 받아 일치하는 상수 인스턴스를 반환합니다. (없을 경우 런타임 에러 발생)

public class EnumExample {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Student.valueOf("LEE"));
        System.out.println(Student.valueOf("LEE").getNumber());

        // RuntimeException
        try{
            System.out.println(Student.valueOf("OH"));
        }catch (IllegalArgumentException e){
            System.out.println("런타입 에러");
        }

        // LEE, 0, 런타임 에러
    }
}

3. ordinal() : Enum 클래스 내부에 있는 상수들의 인덱스를 반환합니다.

public class EnumExample {
    public static void main(String[] args) {
        Student[] values = Student.values();
        for(int i=0;i<values.length;i++){
            System.out.println(values[i]+"의 index : "+values[i].ordinal());
        }

        /**
         * KIM의 index : 0
         * PARK의 index : 1
         * LEE의 index : 2
         */
    }
}

EnumSet

• EnumSet은 enum 클래스의 상수로 구현된 특별한 Set 컬렉션입니다.

• AbstractSet와 AbstractCollection은 대부분 Set과 Collection 인터페이스의 메소드를 제공하지만, EnumSet은 대부분 오버라이딩하여 사용합니다.

• EnumSet은 오직 enum 상수만 포함될 수 있으며, 같은 enum에 속해야 합니다.

• null 값이 포함될 수 없고, thread-safe 하지 않아서 필요시 동기화를 해야합니다.

• enum 클래스 내부에 선언된 순서대로 EnumSet에 포함됩니다.

• fail-safe iterator를 사용하여 ConcurrnetModificationException이 발생하지 않습니다.

• EnumSet의 모든 메소드는 산술 비트 연산을 사용하여 구현되기 때문에 매우 빠르게 실행된다는 장점이 있습니다.

EnumSet 예시

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

        EnumSet<Student> Allset = EnumSet.allOf(Student.class);
        Iterator<Student> iterator = Allset.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        // KIM, PART, LEE

        EnumSet<Student> Someset = EnumSet.of(Student.LEE,Student.PARK);
        iterator = Someset.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        // PART, LEE

        EnumSet<Student> Noneset = EnumSet.noneOf(Student.class);
        if(Noneset.contains(Student.PARK)){
            System.out.println("EnumSet 내부에 PARK이 있습니다");
        }else{
            System.out.println("EnumSet 내부에 PARK이 없습니다");
        }
        Noneset.add(Student.PARK);
        iterator = Noneset.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        // EnumSet 내부에 PARK이 없습니다. PART
    }
}

• 참조(https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/EnumSet.html)