[Java] 열거 타입 (Enum)

학습 동기

우아한테크코스 레벨1 로또 미션의 필수 요구 사항 중 하나가 Java Enum 을 활용하여 개발하는 것 이었다. 'Enum 은 그냥 비슷한 상수를 한 파일에서 관리하게 해주는 문법 아닌가?' 정도로 막연하게 생각하고 사용했었는데, 이 기회에 제대로 Enum 에 대해 알아보려 한다.

열거 타입

열거타입이란 한정된 값만을 갖는 데이터 타입을 의미한다. 자바에서 서로 연관있는 상수를 편리하게 관리하기 위해 사용한다. 요일, 순위, 성적 등을 나타내기 위해 사용한다.

열거 타입의 선언

일반 클래스와 똑같이 .java 확장자를 갖으나 class 키워드 대신 enum 키워드로 아래와 같이 정의한다.

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

위는 7개의 요일을 열거 타입으로 상수화 해놓은 예시이다. MONDAY 부터 SUNDAY 까지를 '열거 상수' 라고 한다.

열거 타입 변수

열거 타입도 데이터 타입의 일종으로 변수를 선언하고 대입할 수 있다.

Week today = Week.MONDAY;

열거 타입은 null 을 저장할 수 있다. 열거 타입 또한 참조 타입이기 때문이다.

Week holiday = null;

참조 타입은 객체를 참조하는 변수이다. 즉, 열거 상수는 '열거 객체' 로 생성됨을 알 수 있다.

JVM 메모리에 올라간 열거 타입

자바에서의 열거 타입은 일종의 클래스이고, 상수 하나당 인스턴스를 하나씩 만들어 public static final 필드로 공개한다. 또한 열거 타입의 인스턴스는 클라이언트가 직접 생성할 수 없고, 인스턴스는 런타임에 단 한번만 생성된다. 이런 특징으로 싱글턴 (Singleton)을 보장할 때 사용되기도 한다.

JVM 의 메모리 영역을 크게 구분하면, 메소드 영역, 힙 영역, 스택 영역 세가지로 나뉜다. 이때, 메소드 영역에는 클래스와 클래스 변수 (Static Variable) 이 저장된다. 따라서 열거 타입 클래스도 이 메소드 영역에 올라가게 된다.또한, 힙 영역에는 객체 인스턴스가 올라간다.

이를 통해 열거 타입이 JVM 메모리에 올라간 것을 아래 그림 처럼 표현할 수 있다.

그렇다면 아래처럼 열거타입 변수가 열거 객체를 참조하고 있다면 어떻게 될까?

Week today = Week.MONDAY;

스택 영역은 메소드가 호출될 때 그 메소드와 관련된 로컬 변수와 매개변수가 저장되는 곳 이다. 메소드 영역에서 주소값 만 복사해서 결국 같은 열거 객체를 가리키는 것을 확인할 수 있다. 따라서 아래 코드는 true 이다.

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

열거 타입 메소드

열거 타입은 컴파일 타임에 Enum 이라는 클래스를 상속한다. 즉, 열거 타입에서 사용할 수 있는 메소드는 Enum 의 메소드이다. 제공되는 기본 메소드를 살펴보자.

name

열거 객체가 가지고 있는 문자열을 반환하는데, 이때 문자열은 열거 객체를 선언할 때 명시한 상수 이름이다.

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

ordinal

해당 열거 객체가 열거 타입에서 몇 번째 순번인지 반환한다. 이때, 순번이란 열거 타입을 정의할 때 명시된 순서로, 0부터 시작한다. Week 의 순번은 아래와 같다.

public enum Week {
    MONDAY, // 0
    TUESDAY, // 1
    WEDNESDAY, // 2
    THURSDAY, // 3
    FRIDAY, // 4
    SATURDAY, // 5
    SUNDAY // 6
}

즉 아래의 결과를 확인할 수 있다.

System.out.println(Week.MONDAY.ordinal()); // 0
System.out.println(Week.SUNDAY.ordinal()); // 6

compareTo

두 열거 객체간의 순번을 비교하여 상대적 순번 차이를 반환하는 메소드이다. 상대 열거 객체보다 순번이 빠르다면 음수가, 느리다면 양수가 반환된다.

System.out.println(Week.MONDAY.compareTo(Week.SUNDAY)); // -6
System.out.println(Week.SATURDAY.compareTo(Week.WEDNESDAY)); // 3

valueOf

열거 객체의 상수명과 동일한 문자열을 입력받아, 일치하는 열거 객체를 반환한다. name 메소드와 방향이 반대라고 생각하면 된다. 외부에서 문자열을 입력받아 열거 객체로 변환할 때 유용하게 사용된다.

Week yesterday = Week.valueOf("WEDNESDAY");
System.out.println(yesterday); // WEDNESDAY

values

열거 타입에 선언된 모든 열거 객체를 순번 순서대로 배열로 만든다. 열거 타입의 모든 열거 객체를 순회할 떄 유용하게 사용된다.

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

/*
    MONDAY
    TUESDAY
    WEDNESDAY
    THURSDAY
    FRIDAY
    SATURDAY
    SUNDAY
*/

열거 타입 필드

열거 타입의 열거 객체도 인스턴스이므로 인스턴스 필드를 가질 수 있다. 이를 통해 상수와 연관된 추가적인 데이터를 상수 자체에 포함하여 관리할 수 있다.

일반적인 인스턴스 필드를 사용하는 것 처럼, 인스턴스 필드를 명시하고 생성자를 정의하면 된다. 이때, 각 열거 객체의 필드는 상수 이름 옆에 괄호 () 를 사용하여 적어준다.

요일의 한국어 이름과 한자를 추가해주자.

public enum Week {
    MONDAY("월요일", "月"),
    TUESDAY("화요일", "火"),
    WEDNESDAY("수요일", "水"),
    THURSDAY("목요일", "木"),
    FRIDAY("금요일", "金"),
    SATURDAY("토요일", "土"),
    SUNDAY("일요일", "日");

    public String korean;
    public String chinese;

    Week(String korean, String chinese) {
        this.korean = korean;
        this.chinese = chinese;
    }
}

Week 열거 타입에 korean, chinese 두개의 public 필드를 추가해주었다. 아래와 같이 사용이 가능할 것 이다.

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

/*
    월요일 (月)
    화요일 (火)
    수요일 (水)
    목요일 (木)
    금요일 (金)
    토요일 (土)
    일요일 (日)
*/

그런데 현재 모든 필드가 public 으로 열려있어 캡슐화가 되어 있지 않은 상태이다. 이렇게 된다면 아래와 같이 인스턴스 필드를 직접 수정할 수 있을 것 이다.

Week.SATURDAY.korean = "변경된다";
System.out.println(Week.SATURDAY.korean);

다행이도 열거 타입도 일반 클래스와 마찬가지로 메소드를 지원한다. 필드를 private 으로 닫고, 게터(Getter) 만을 제공해보자.

public enum Week {
    // ...

    public String getKorean() {
        return korean;
    }

    public String getChinese() {
        return chinese;
    }
}

위와 같이 메소드를 정의하면, 아래와 같이 각 열거 객체에서 메소드를 호출할 수 있게 된다.

System.out.println(Week.SATURDAY.getKorean()); // 토요일