비트 필드 대신 EnumSet을 사용하라

비트 필드 열거 상수

열거한 값들이 주로 집합으로 사용될 경우, 예전에는 각 상수에 서로 다른 2의 거듭제곱 값을 할당한 정수 열거 패턴을 사용해왔다.

public class Text {
    public static final int STYLE_BOLD          = 1 << 0;
    public static final int STYLE_ITALIC        = 1 << 1;
    public static final int STYLE_UNDERLINE     = 1 << 2;
    public static final int STYLE_STRIKETHROUGH = 1 << 3;

    private void applyStyles(int styles) {...}
    
    public static void main(String[] args) {
        text.applyStyles(STYLE_BOLD | STYLE_ITALIC);
    }
}

비트 필드를 사용하면 비트별 연산을 사용해 합집합과 교집합 같은 집합 연산을 효율적으로 수행할 수 있다.

비트 필드 단점

  • 비트 필드는 정수 열거 상수의 단점을 그대로 지닌다.
  • 비트 필드 값이 그대로 출력되면 단순한 정수 열거 상수를 출력할 때보다 해석하기 어렵다.
  • 비트 필드 하나에 녹아 있는 모든 원소를 순회하기도 까다롭다.
  • 최대 몇 비트가 필요한지를 API 작성시 미리 예측하여 적절한 타입(int, long)을 선택해야 한다.

비트 필드를 대체한 EnumSet

EnumSet 클래스는 열거 타입 상수의 값으로 구성된 집합을 효과적으로 표현해준다. Set 인터페이스를 완벽히 구현하며, 타입 안전하고, 다른 어떤 Set 구현체와도 함께 사용할 수 있다. 하지만 EnumSet의 내부는 비트 벡터로 구현되었다. 원소가 총 64개 이하인 경우에 EnumSet 전체를 long 변수 하나로 표현하여 비트 필드에 비견되는 성능을 보여준다. removeAll과 retainAll 같은 대량 작업은 (비트 필드를 사용할 때 쓰는 것과 같은) 비트를 효율적으로 처리할 수 있는 산술 연산을 써서 구현했다.

public class Text {
    public enum Style {BOLD, ITALIC, UNDERLINE, STRIKETHROUGH}

    // 어떤 Set을 넘겨도 되나, EnumSet이 가장 좋다.
    public void applyStyles(Set<Style> styles) {
        System.out.printf("Applying styles %s to text%n",
                Objects.requireNonNull(styles));
    }

    public static void main(String[] args) {
        Text text = new Text();
        text.applyStyles(EnumSet.of(Style.BOLD, Style.ITALIC));
    }
}

열거할 수 있는 타입을 한데 모아 집합 형태로 사용한다고 해도 비트 필드를 사용할 이유는 없다. EnumSet 클래스가 비트 필드 수준의 명료함과 성능을 제공하고 열거 타입의 장점까지 제공하기 때문이다. 유일한 단점은 (자바 9 기준) 불변 EnumSet을 만들 수 없다는 것이다. 이 경우 명확성과 성능이 조금 희생되지만 Collections.unmodifiableSet으로 EnumSet을 감싸 사용할 수 있다.

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