봉인된 클래스 및 인터페이스(Seald Class & Interface)

봉인된 클래스(Seald Class)

코틀린에서 enum과 함께 두 번째로 잘 사용하지 않는 기능을 한 번 정리해보려고 합니다. 비록 장점과 정의 부분에 있어서 미숙한 부분이 있지만 이해해 주길 바랍니다.

들어가기 전 항상 이런 개념적인 내용을 볼 때 드는 생각은 왜 써야 하는가?이다. 

---

왜? 어디에? 언제?

SealedClass의 장점은 when절을 쓸 때 else구문을 사용할 필요가 없다. when절이 값을 반환해야 한다면 else문이 없을 경우 컴파일 에러가 날 수 있다. 하지만 조건분기들을 SealedClass에 넣어놓는다면 컴파일이 가능하다. 

이게 장점?이라고 반문할 수 있지만 생각보다 큰 장점이다. 

조건 분기에서 else문을 지운다는 의미는 내가 원한 조건 이외의 것을 고려할 필요가 없다는 뜻이고 훨씬 안정적인 조건분기를 만들 수 있다는 의미이다. 

또한 라이브러리의 오류 클래스에서도 장점을 보인다.

라이브러리는 사용하면서 발생할 수 있는 오류에 대해 정의해 놓은 오류 클래스를 포함하고 있을 가능성이 크다. 이러한 오류 클래스의 계층 구조에 공개 API에서 볼 수 있는 인터페이스나 추상 클래스가 포함되어 있다면, 클라이언트(사용자) 코드에서 별도로 구현하거나 확장하는 것을 막을 수 없다.

반면에 라이브러리는 외부에서 정의된 에러에 대해 알 방법이 없으므로 자체 클래스로 일관되게 처리할 수 없다. 라이브러리에서 일관되게 처리할 수 없다는 것은 라이브러리를 쓸 필요가 없다는 의미다. 하지만 오류 클래스를 봉인된 클래스(Sealed Class)로 봉인된 계층구조를 만들게 된다면 라이브러리 작성자는 가능한 모든 오류 유형을 알고 있으며, 나중에 다른 유형이 나타나지 않도록 할 수 있다.(else문을 지우는 것과 같은 의미) 

---

개념

실드 클래스란 값이 정해진 타입만 필요할 때, 클래스 계층의 제한을 표기하기 위해 사용한다.
enum클래스와 비슷하다고 생각할 수 있다. enum타입도 값 집합이 제한되어 있지만, 각 enum 상수는 단지 한 개의 인스턴스로 존재하는 반면, 실드 클래스의 하위 클래스는 상태가 있는 여러 인스턴스로 존재할 수 있다.
타입을 하나로 묶어준다는 점에서 직렬화와 비슷하다고 볼 수 있다.

실드 클래스는 하위 클래스를 가질 수 있지만 모든 하위클래스는 반드시 실드 클래스와 같은 파일에 선언해야 한다.

sealed interface Error

sealed class IOError(): Error

class FileReadError(val file: File): IOError()
class DatabaseError(val source: DataSource): IOError()

object RuntimeError : Error

실드 클래스의 특징은 다음가 같다.

• 자체 추상이므로, 인스턴스를 생성할 수 없으며, abstract멤버를 가질 수 있다.
• private, protected이 아닌 생성자를 허용하지 않는다. (ex. public)
• 실드 클래스의 하위 클래스를 확장하는 클래스(간접 상속)는 어디든 위치할 수 있다. 반드시 같은 파일일 필요는 없다.

sealed class IOError {
// protected
    constructor() { /*...*/ } 
    // private
    private constructor(description: String): this() { /*...*/ }
    // public constructor(code: Int): this() {} // Error: public and internal are not allowed
}

---

하위 클래스의 선언 위치

봉인된 클래스 및 인터페이스를 바로 선언받는 하위클래스는 동일한 패키지에서 선언되어야 한다. 하위 클래스는 최상위 수준이거나, 다른 클래스, 인터페이스 또는 개체의 수에 관계없이 중첩될 수 있다. 또한 하위 클래스는 kotlin의 일반 상속 규칙과 호환되는 한 모든 가시성을 가질 수 있다. 

봉인된 클래스의 하위 클래스에는 적절한 정규화된 이름이 있어야 한다. 로컬 또는 익명 개체일 수 없다.

이러한 제한은 간접 하위클래스에는 적용되지 않는다. 봉인된 클래스를 바로 상속받는 하위 클래스가 봉인된 것으로 표시되지 않은 경우 수정자가 허용하는 모든 방식으로 확장할 수 있다.

sealed interface Error // has implementations only in same package and module

sealed class IOError(): Error // extended only in same package and module
open class CustomError(): Error // can be extended wherever it's visible

실드 클래스의 이점은 when 식에서 드러난다.

fun eval(expr: Expr): Double = when(expr){
    is Const -> expr.number
    is Sum -> eval(expr.e1) + eval(expr.e2)
    NotANumber -> Double.NaN
}

 

모든 경우를 다룰 수 있다면 else문은 필요 없다.

---

그래서 어떻게 쓰는데?

아쉽게도 이번 게시글에선 어떤 방식으로 사용해야 하는지 다뤄보지 않았다. 여지껏 정리한 것만 봐선 열거형 클래스와 크게 다르지 않아 보인다.

열거형 클래스를 정리한 이후, 열거형 클래스와 비교하며 실 사용 예제를 다뤄보도록 하겠다.

---

참고

Sealed classes and interfaces | Kotlin