11주차: enum

공부/whiteship-java

11주차: enum

chulphan 2021. 1. 30. 12:35

[백기선님께서 주최하시는 Java 기초 스터디]

github.com/whiteship/live-study/issues/11

11주차 과제: Enum · Issue #11 · whiteship/live-study

목표 자바의 열거형에 대해 학습하세요. 학습할 것 (필수) enum 정의하는 방법 enum이 제공하는 메소드 (values()와 valueOf()) java.lang.Enum EnumSet 마감일시 2021년 1월 30일 토요일 오후 1시까지.

github.com

이번주 주제는 Java 의 Enum이다

▶ Enum 이란?

Enum 은 Enumeration 의 줄임말로 enum 타입은 변수들이 미리 정의된 상수들의 집합이 되기 위한 특별한 데이터 타입이다. 변수는 반드시 집합 내에 미리 정의된 값들 중 하나여야 한다

예를 들어 월, 화, 수, 목, 금, 토, 일 은 각 그룹 내에서 상수들을 표현하는 매개가 되며 이들은 '요일' 이라는 그룹에 속해서

요일을 표시하는 데 사용할 수 있을 것이다

Enum 은 Java 에서 사용자가 정의한 타입과 같다(Custom type)

▶ Enum 을 정의하는 방법

enum 을 정의하는 방법은 클래스나 인터페이스를 정의하는 것과 같이 간단하다

public enum Days {
	MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT, SUN
}

여기서 Days 는 우리가 새로 정의한 Enum 타입이며, 이 타입의 원소들(Mon, Tues, ... 등)은 열거자(enumerator) 라고 한다

♣ Enum의 특징

모든 Enum 은 클래스에 의해 구현된다
예를 들어, 위의 Days enum 은 아래와 같이 구현되는 것과 같다

class Days {
    public static final Days MON = new Days();
    public static final Days TUE = new Days();
    public static final Days WED = new Days();
    public static final Days THU = new Days();
    public static final Days FRI = new Days();
    public static final Days SAT = new Days();
    public static final Days SUN = new Days();
    
    /** ... */
}

모든 enum 상수는 enum 타입의 객체를 표현한다
enum 타입은 switch 문의 인자로서 전달될 수 있다

모든 enum 상수는 항상 암묵적으로 public static final 로 선언 되어있다. static 이기 때문에 열거자(enumerator)의 이름을 통해서 접근할 수 있으며(위의 예제에서는 Days.MON으로 접근하는 것처럼) 또 final 이기 때문에 enum 의 자식을 생성할 수 없다
enum 내부에 main() 메소드를 선언할 수 있다 => 즉, Command Prompt 로 부터 직접적으로 enum 을 실행할 수 있다
모든 enum 은 java.lang.Enum 클래스를 상속받는다. enum 도 Java의 클래스 중 하나이므로 두 개 이상의 클래스를 상속받을 수 없다 즉, enum 으로 정의된 타입은 다른 클래스를 상속 받지 못한다
다른 클래스와 마찬가지로 enum 은 다수의 interface 를 구현할 수 있다
enum 은 생성자를 포함할 수 있고 enum 클래스(type) 로딩 시에 각 enum 상수는 분리되어 실행된다
※ 단, 생성자는 암묵적으로 private 으로 선언되고 이외의 접근자로는 선언될 수 없다. 그러므로 enum 타입에 대한 객체를 사용자가 '명시적으로' 생성할 수 없다

enum 타입은 concrete 메소드(구현체가 있는)와 abstract 메소드를 동시에 포함할 수 있다. 만약 enum 클래스가 abstract 메소드를 가지면 각 enum 클래스의 인스턴스들은 반드시 abstract 메소드를 구현해야 한다

▶ Enum 이 제공하는 메소드(values() 와 valueOf())

♣ values()

values() 메소드는 enum 내부에 열거된 모든 열거자들을 표현하기 위해서 사용된다

♣ valueOf()

명시된 enum 타입과 명시된 이름의 enum 상수를 반환한다

이름은 반드시 명시한 enum 타입 내에 있는 열거자들 중 하나와 일치해야한다

하지만 enum 타입 내에 존재하지 않는 열거자를 인자로 전달할 시 IllegalArgumentException 예외를 던진다

▶ java.lang.Enum

Enum 클래스는 java.lang 패키지에 속한 클래스이다

모든 enum 타입은 Enum 클래스를 공통으로 가진다

Enum 클래스의 선언부는 다음과 같다

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

※ E 는 Enum 의 서브 클래스이다

Object 클래스를 상속 받고 Comparable, Serializable 인터페이스를 구현 하고 있다

♣ Enum 클래스의 메소드들

final String name()
enum 내부에 선언된 enum 상수의 이름을 반환한다

final int ordinal()
열거 상수의 인덱스를 반환한다.

Days wed = Days.WED;
System.out.println(wed.ordinal()); // 2

String toString()
열거 상수를 표현하는 String 객체를 반환한다. name() 메소드와 같은 역할을 한다
final boolean equals(Object obj)
인자로 전달된 obj 가 enum 상수와 같으면 true, 다르면 false 반환한다
final int compareTo(E obj)
enum과 인자로 전달된 enum 객체에 대한 순서를 비교한다 (E: enum 타입의 객체)
반드시 같은 enum 타입에 대한 객체끼리만 비교해야한다
참고로, 이 메소드가 Comparable 인터페이스의 추상 메소드를 구현한 것이다

- 현재 객체의 순서가 인자로 전달된 객체보다 우선할 경우 -1 을 반환한다
- 현재 객체의 순서와 인자로 전달된 객체와 같은 경우 0 을 반환한다
- 현재 객체의 순서가 인자로 전달된 객체보다 나중에 있는 경우 1을 반환한다
static <T extends Enum> T valueOf(class<T> enumType, String name)
T: 반환 될 enumType 의 상수
enumType: T의 타입을 가지는 enum 의 클래스 객체
name: enum 내에 존재하는 열거 상수의 이름

해당 enum 내에 name 이 존재하면 열거 상수를 반환한다
하지만 열거 상수가 존재하지 않을 시 IllegalArgumentException 예외가 발생하며, enumType이나 name 이 null 이면 NullPointerException 예외가 발생한다

▶ EnumSet

enum 타입들과 사용하기 위한 Set 의 특별한 구현체이다

AbstractSet 클래스를 상속 받고 Set 인터페이스를 구현한다

♣ EnumSet 의 특징

Java Collection 프레임워크의 멤버이고 동기화(synchronize) 되지 않는다
높은 퍼포먼스를 내는 집합(Set) 이다. 심지어 HashSet 보다도 빠르다
EnumSet 의 모든 원소들은 Set을 명시적 또는 암묵적으로 생성할 때 단 하나의 enumeration 타입을 지정해야한다
null 객체를 허용하지 않으며 NullPointerException 예외를 던지는 것도 허용하지 않는다
fail-safe 반복자를 사용해서 Collection 을 순회하는 동안 수정되어도 ConcurrentModificationException 예외를 던지지 않는다

♣ EnumSet 을 객체화 하는 방법

EnumSet 은 추상 클래스이므로 직접적으로 객체화 하는 것이 불가능하다

EnumSet 에는 이를 객체화 하기 위한 다양한 정적 팩토리 메소드가 존재한다

JDK 는 EnumSet 을 구현하는 두 개의 다른 구현체가 존재한다

⊙ RegularEnumSet

하나의 long 타입 객체를 사용해서 EnumSet 의 원소들을 저장한다

long 원소의 각 비트는 하나의 Enum값을 표현한다

long 의 크기는 64bit 이므로 64가지의 서로 다른 원소들을 저장할 수 있다

⊙ JumboEnumSet

long 타입 원소들의 배열을 사용해서 EnumSet 의 원소들을 저장한다

RegularEnumSet 과 다른 유일한 점은 long 타입의 배열에 bit vector 를 저장함으로써 64개의 값 이상을 저장할 수 있다는 것이다

실제로 EnumSet 의 팩토리 메소드는 원소들의 수를 기반으로 해서 객체를 생성한다

위의 이미지는 EnumSet 에 정의된 noneOf 메소드이며 명시된 원소 타입을 바탕으로 빈 enum set 을 생성한다

♣ EnumSet 가 객체를 생성하는 방법

EnumSet 은 public 생성자를 제공하지 않고 객체 생성을 하기 위한 4가지의 팩토리 메소드를 제공한다

allOf()

명시된 원소 타입 내에 모든 원소를 포함하기 위해 사용될 enum set을 생성한다

매개변수로 set 에 저장될 원소들의 클래스 객체를 참조하는 하나의 엘리먼트 타입을 받는다

이 메소드는 아무 값도 반환하지 않으며, 파라미터로 null 을 전달하면 NullPointerException 예외가 발생한다
noneOf()

주어진 원소 타입에 대한 Null 집합을 생성한다

매개변수, 반환 값, 예외 등은 allOf 메소드와 동일하다

EX) allOf()와 noneOf() 메소드의 차이

위의 실행결과를 보면 알 수 있듯이 allOf 메소드를 통해 생성한 enum set 은 해당 enum 에 있는 모든 열거자를 포함한 반면에 noneOf 메소드를 통해 생성한 enum set 은 아무 것도 포함되어 있지 않은 것을 볼 수 있다

range()

매개변수 내에 명시된 범위에 의해 정의된 원소들의 enum set 을 생성한다

start_point, end_point 라는 두 인자를 받는데, start_point 는 enum set 에 추가 되는데 요구 되는 enum 의 시작점이고 end_point 는 끝점이다 (참고로 두 인자 모두 Enum 타입이어야 한다)

이 메소드는 두 가지 예외를 던지는데, 하나는 start_element 또는 end_element 가 null 일 때 발생하는 NullPointerException 이고 다른 하나는 start_element 가 end_element 보다 뒤에 있을 때 발생하는 IllegalArgumentException 이다

of()

매개변수에 명시된 원소들을 포함하는 enum set 을 생성한다
여러 개의 원소들을 동시에 추가할 때 집합에는 새 원소가 추가되면서 기존 집합에 push 된다
하지만 다른 시점 또는 순회하면서 추가하면 이전에 있던 원소들을 아예 대체해버린다 (덮어씌운다)

매개변수로는 enum 내에 존재하는 열거자들을 다수 받을 수 있다

이 메소드는 인자로 받은 원소들을 포함하는 enum set 을 반환한다

EX1) 여러 열거자들을 동시에 인자로 전달할 때

EX2) 열거자들을 다른 시점에 인자로 전달할 때

▶ 여기서는 개인적으로 궁금했던 것...

EnumSet 에 대해 공부하던 와중에 나왔던 Fail-Safe 에 대해서 조사해봤다

♣ Fail-safe iterator

저번주 과제인 멀티 프로그래밍에서 하나의 객체에 대해서 다른 쓰레드가 수정을 가하는 상황을 자주 볼 수 있다고 했었다

특히 자바에서 컬렉션이 순회 되고 있는 와중에 다른 쓰레드가 컬렉션에 대해 변경을 가하는 작업을 ConcurrentModification 이라고 한다

이럴 때 어떠한 Iterator 는 ConcurrentModificationException 을 일으키키도 하지만(이런 Iterator 를 fail-fast iterator라고 함) 반면에 일으키지 않고 계속 작업을 수행하는 Iterator가 있다. 이 Iterator 를 Fail-Safe iterator 라고 한다