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11주차: 열거형
학습할 것
enum 정의하는 방법
enum이 제공하는 메소드(values()와 valueOf())
java.lang.Enum
EnumSet
enum 정의하는 방법
enum 타입은 변수가 미리 정의 된 상수들의 집합이 되도록 하는 특별한 데이터 타입입니다. 변수는 사전에 정의 된 값 중 하나와 같아야 합니다.
일반적인 열거형의 예로는 나침반의 방향과 같은 (NORTH, SOUTH, EAST, WEST)나 요일이 있습니다.
일반적으로 enum의 필드 이름은 상수이기 때문에 대문자로 작성하는 것이 컨벤션입니다.
자바에서는 enum 타입을 선언할 때, enum 키워드를 사용해서 정의합니다. 예를 들어 요일을 나타내는 Day라는 열거형을 만들어보겠습니다.
public enum Day {
  SUNDAY, MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY
}
고정된 상수들의 집합을 표현할 때면 언제나 열거형을 사용하는 것이 좋습니다. 이는 태양계의 행성과 같은 자연적인 열거형들과 메뉴의 선택지, 커맨드 라인 플래그 등과 같은 컴파일 타임에 알 수 있는 모든값들의 집합을 포함합니다.
enum의 활용
enum을 정의했다면, 활용할 수 있어야 합니다. 아래의 예제 코드는 어떻게 enum을 다른 코드에서 사용할 수 있는지 설명합니다.
public class EnumTest {
  Day day;
  public EnumTest(Day day) {
    this.day = day;
  }
  public void tellItLikeItIs() {
    switch (day) {
      case MONDAY:
        System.out.println("월요일은 힘들어");
        break;
      case FRIDAY:
        System.out.println("금요일은 좋아");
        break;
      case SATTURDAY: case SUNDAY:
        System.out.println("주말이 최고야!");
        break;
      default:
        System.out.println("주중엔 그냥 그래");
        break;
    }
  }
  public static void main(String[] args) {
    EnumTest firstDay = new EnumTest(Day.MONDAY);
    firstDay.tellItLikeItis();
    EnumTest thirdDay = new EnumTest(Day.WEDNESDAY);
    thirdDay.tellItLikeItis();
    EnumTest fifthDay = new EnumTest(Day.FRIDAY);
    fifthDay.tellItLikeItis();
    EnumTest sixthDay = new EnumTest(Day.SATURDAY);
    sixthDay.tellItLikeItis();
    EnumTest seventhDay = new EnumTest(Day.SUNDAY);
    seventhDay.tellItLikeItis();
  }
}
결과
월요일은 힘들어
주중엔 그냥 그래
금요일은 좋아
주말이 최고야!
주말이 최고야!
사실 열거형은 클래스 정의와 같습니다. 따라서 열거형 클래스 바디에는 메서드와 기타 필드들이 포함될 수 있습니다. 그리고 컴파일러가 자동으로 몇 가지 특수 메서드를 추가해줍니다.
그리고 모든 열거형들은 암묵적으로 java.lang.Enum 클래스를 상속합니다. 따라서 자바 언어 스펙 상 다중 상속을 지원하지 않아 한 클래스가 다른 클래스를 상속하고 있다면, 또 다른 클래스는 상속할 수 없으므로, 열거형은 다른 클래스를 상속할 수 없습니다.
자바에서는 필드 또는 메서드보다는 먼저 상수를 정의해야 합니다. 그리고 이런 필드와 메서드가 있는 경우 열거형 상수 목록은 세미콜론으로 끝나야 합니다.
enum의 생성자는 package-private 또는 private 접근만 가능합니다. 이는 자동으로 enum body 시작 부분에 정의된 상수를 생성합니다. 또, 열거형의 생성자는 직접 호출할 수 없습니다.
또한 enum에는 여러 메서드를 정의할 수 있으므로, 이를 활용해서 객체지향의 특성을 더더욱 살리는 코드를 작성할 수도 있습니다.
enum 사용시 주의할 점
enum에는 ordinal() 이라는 메서드가 제공됩니다. 이는 현재 상수가 Enum에서 차지하고 있는 위치를 나타냅니다.
이는 소스 코드에서의 순서가 변경되면, enum의 ordinal 값 또한 변경된다는 것을 의미합니다. 따라서 해당 조건으로 처리하는 코드를 만들었다면 문제가 발생할 수 있으므로, 좋지 않습니다.
이는 javadoc을 확인해보면 더 확실히 알 수 있습니다. 이는 EnumSet 또는 EnumMap과 같은 열거형을 기반으로하는 데이터 타입에서 사용되도록 설계되었음을 알 수 있습니다.
Most programmers will have no use for this method. It is designed for use by sophisticated enum-based data structures, such as EnumSet and EnumMap.
https://docs.oracle.com/en/java/javase/11/docs/api/java.base/java/lang/Enum.html#ordinal()
또한 이를 방지하기 위해서는 누구나 납득할 수 있는 논리적인 순서로 배치해야합니다.
enum이 제공하는 메소드(values()와 valueOf())
values(): 선언된 순서대로 열거형의 모든 값을 포함하는 배열을 반환하는 static 메서드
 일반적으로 for-each 구문과 함께 사용되어 열거형의 값을 반복합니다.
 아래의 예제는 태양계의 행성들을 표현하는 Planet 클래스들을 반복하는 코드입니다.
for (Planet p : Planet.values()) {
  System.out.printf("이 행성 %s의 무게는 %f%n 입니다.", p, p.surfaceWeight(mass));
}
이 예에서는 Planet이 태양계의 행성을 나타내는 열거형이라고 가정했습니다. 행성들은 일정한 질량 및 반경이라는 속성으로 정의되어있습니다.
 각 열거형 상수는 정의 될 때, 질량과 반경을 매개 변수 값으로 받습니다. 이러한 값은 상수가 생성될 때, 생성자에 전달됩니다.
valueOf(): 두 가지 종류의 valueOf 메서드가 있습니다. 하나는 Enum 클래스에서도 사용 가능한 static 메서드이고 이는 인자로 Class 타입과 String으로 표현된 상수명을 받아 해당 상수를 반환합니다. 또 다른 하나는 정의된 열거형 타입에서만 사용가능하며 인자로 String으로 표현된 상수명을 받아 해당 상수를 반환합니다.
 존재하지 않는 상수를 입력한 경우 IllegalArgumentException이 발생하게 됩니다.
java.lang.Enum
java.lang.Enum은 모든 Java 열거형의 기본 타입입니다. Enum 클래스는 추상클래스여서 Enum 클래스의 객체를 만들 수는 없습니다.
Enum 클래스는 기본적으로 제공하는 메서드들이 있습니다. 대부분 Object 클래스에서 정의된 메서드를 재정의하며, 이런 메서드들 중 일부는 final로 선언되어 다시 재정의 할 수 없게끔 만들어두었습니다.
기본 제공 메서드들
final String name() 메서드는 상수의 이름을 반환합니다.
final int ordinal() 메서드는 위에서도 설명했듯 상수의 열거형에서의 순서를 반환합니다.
String toString() 메서드는 열거형 상수의 문자열 표현을 반환합니다. 재정의 가능합니다.
final boolean equals(Object obj) 메서드는 매개변수로 전달된 객체가 열거형 상수와 같다면 true를 반환하고, 그렇지 않다면 false를 반환합니다.
final int hashCode() 메서드는 이 열거형 상수에 대한 해시 코드를 반환합니다. 실제 구현은 super.hashCode()를 호춣합니다.
final int compareTo(E obj) 메서드는 열거형의 순서를 비교합니다. 순서가 낮은 경우 음수, 같은 경우 0, 높은 경우 양수를 반환합니다.
final Class <E> getDeclaringClass() 메서드는 열거형 상수의 타입에 해당하는 Class 객체를 반환합니다.
final Object clone() 메서드는 열거형이 복제되지 않도록 보장하며, 단일 상태임을 보장해줍니다. 사용시 CloneNotSupportedException이 발생합니다. 열거형 상수를 만들기 위해 컴파일러 내부적으로 사용된다고 합니다.
final void finalize() 메서드는 enum 클래스가 finalize 메서드를 가질 수 없음을 보장해줍니다.
참고
Geeks for Geeks(Enum 클래스)
EnumSet
EnumSet은 enum과 함께 동작하는 특별한 Set입니다.
EnumSet은 Set 인터페이스를 구현하면서 AbstractSet를 상속하지만, 대부분의 메서드를 재정의해서 사용합니다.
EnumSet을 사용할 때 유의해야할 점이 있습니다.
EnumSet에는 열거형 값만 저장할 수 있습니다. 그리고 모든 값은 같은 열거형에 속해야합니다.
EnumSet에는 null을 추가할 수 없습니다. 만약 추가하려고 한다면 NullPointerException이 발생하게 됩니다.
EnumSet은 thread-safe하지 않습니다. 만약 동기화가 필요하다면, 외부에서 동기화 처리를 해주어야 합니다.
요소들은 열거형에 정의된 순서에 따라 저장됩니다.
EnumSet은 복사시에 실패에 안전한 반복자를 사용하므로 컬렉션이 반복되는 도중에 변경되어도 ConcurrentModificationException이 발생하지 않습니다.
EnumSet을 왜 쓸까?
EnumSet은 왜 쓸까요? 저자의 경험상 EnumSet은 enum 값을 저장할 때, 다른 Set 구현체보다 먼저 고려되어야 한다고 합니다.
그럼 Java에서 EnumSet은 어떻게 구현되어 있을까요? 한 번 뜯어봅시다.
public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {
  Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);
  if (universe == null)
    throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");
  if (universe.length <= 64)
    return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);
  else
    return new JumboEnumSet<>(elementType, universe);
}
noneOf()라는 메서드는 많은 부분에서 사용되고 있습니다. 핵심 연산이라고 볼 수 있겠습니다. 또 특이한 점은 RegularEnumSet과 JumboEnumSet이 universe의 length 속성으로 구분이 된다는 점입니다. 그것도 64라는 특징적인 숫자로요.
RegularEnumSet은 long의 bit를 기준으로 long 하나로 충분히 표현가능한 경우 사용됩니다. JumboEnumSet은 그 이상의 경우에 사용됩니다. 이렇게 사용하는 이유는 각 비트가 현재 열거형에서의 위치를 반영하기 때문에 해당 값이 존재하는 지 아닌지 파악하는 것이 매우 빠르기 때문입니다.
주의할 점은 저장할 데이터의 수가 아닌 열거형에 정의된 상수의 개수만을 고려한다는 점입니다.
따라서 이 구현 때문에 EnumSet의 모든 메서드는 산술 비트 연산을 사용해서 구현됩니다. 이는 각 세부 구현체에 가면 자세하게 작성되어 있습니다. 또한 산술 비트 연산의 연산 속도는 매우 빠르기 때문에 모든 작업들이 일정한 시간 안에 실행됩니다.
이는 HashSet 같은 다른 Set 구현체보다 빠르다고 볼 수 있습니다. 올바른 데이터를 찾기 위해 hashCode를 찾을 필요조차 없습니다.
또한 비트 연산 자체의 특성으로 인해서 굉장히 압축적이고 효율적입니다. 이 때문에 메모리를 적게 차지합니다. 이 또한 장점이라고 볼 수 있습니다.
EnumSet의 연산
EnumSet은 인스턴스를 생성하는 메서드를 제외하고는 대부분은 다른 Set과 동일하게 동작합니다.
예제로 색상과 관련된 Enum을 정의해보겠습니다.
public enum Color {
  RED, YELLOW, GREEN, BLUE, BLACK, WHITE
}
생성 메서드
allOf()와 noneOf()가 바로 EnumSet을 생성하는 간단한 메서드입니다.
allOf()는 해당 Enum의 모든 요소들을 포함하는 EnumSet을 만듭니다.
EnumSet.allOf(Color.class);
noneOf()는 allOf()와 반대의 동작을 합니다. 비어있는 EnumSet을 만듭니다.
EnumSet.noneOf(Color.class);
그리고 EnumSet이 Enum의 하위 집합 형태로 만들어져야 할 경우, 오버로딩된 of() 메서드들을 이용할 수 있습니다.
이는 고정된 수를 정의하는 5개의 메서드와 varargs로 정의하는 메서드로 나뉘어집니다.
이렇게 한 이유는 사실 varargs가 내부적으로 배열을 생성하기 때문에 느려진다고 자바독에서 설명하고 있습니다.
또 다른 방법으로는 range() 메서드를 사용하는 것입니다. 이는 해당 상수들의 범위의 enum이 모두 등록됩니다. 이 순서는 Enum에 정의된 순서를 따릅니다.
그리고 complementOf()라는 메서드도 있습니다. 이 메서드는 해당 EnumSet의 여집합을 구하는 메서드입니다.
그리고 copyOf()라는 메서드는 다른 EnumSet을 복사해오는 메서드입니다. 위에서 설명했듯 안전합니다. 내부적으로 clone()메서드를 호출한다고 합니다. 이는 컬렉션이 enum을 포함하고 있다면 똑같이 사용할 수 있습니다.
기타 메서드
다른 메서드는 다른 Set 구현체들과 동일하게 동작하며, 사용상에 차이는 없습니다.
add, contains, forEach, remove 등을 사용할 수 있습니다.
참고
밸덩 EnumSet
참고
오라클 자바 튜토리얼(열거형)

백기선님 온라인 스터디 11주차-Enum

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