대부분 자바 제네릭을 가장 처음 만나는 순간은 컬렉션들을 다루게 되면서부터이다. 아마 그 당시의 주안점은 컬렉션을 사용하는 것에 맞춰져 있지 제네릭에 대한 이해가 아니기에, 대충 이해하고 넘어가는 경우가 많다. 하지만 제네릭을 제대로 이해하지 못해서 난처해지는 순간이 온다. 이번 기회에 골치아픈 제네릭을 뿌리 뽑아보려한다.
Generic이란?
타입의 일반화를 말한다. 즉, 클래스 내부에서 데이터 타입을 지정하는 것이 아니라 외부에서 사용자에의해 지정되는 것을 말한다.
Generic의 사용
Generic class
class Box<T> {
T item;
void setItem(T item) {this.item = item;}
}클래스 내부 구현에선 꺾쇠(<>)와 함께 제네릭을 선언한다. 클래스의 내부에서 사용되는 T는 아직 미정이며
인스턴스 생성시점에 결정된다.
T는 타입 변수 혹은 타입 매개변수를 의미한다.(Type Parameter)
이것을 매개변수라고 칭하는 것은 메서드의 매개변수(파라미터)와 유사한 면이 많기 때문이다.
제네릭 제한 사항
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static 멤버,메서드에 타입 파라미터를 사용할 수 없다.
class Box<T> { static T item; //불가 static int compare(T t1, T t2); //불가이것은 잠시 생각해보면 당연한 얘기이다.
static키워드는 인스턴스 변수를 참조할 수없다. 메서드도 마찬가지이다. 타입 파라미터는 인스턴스 변수와 같이 동작한다. -
new 연산자 사용불가
class Box<T> { T[] itemArr; //가능 T[] toArray() { T[] arr = new T[itemArr.length]; //불가 //... return arr; } }new 키워드는 컴파일 시점에 타입을 정확히 알아야한다.
Box클래스 컴파일 시점에서는T가 무엇이 될지 알 수 없으므로 new 키워드를 사용할 수 없는 것이다 이와 같은 이유로instanceOf도 사용할 수 없다. -
타입의 일치
Box<Apple> box = new Box<Apple>(); //ok Box<Fruit> box = new Box<Apple>(); //no생성자의 타입과 클래스의 타입 파라미터는 항상 일치해야한다. 상속도 허용하지 않는다.
제한된 제네릭 클래스
타입 파라미터는 모든 종류의 타입을 지정한다. 이때, 타입의 종류를 제한하고 싶다면 어떤 방법이 있을까?
class Box<T extends Fruit> {
ArrayList<T> list= new ArrayList();
void add(T fruit) {list.add(fruit);}
}위의 클래스는 Fruit를 상속하는 타입에 대해서만 허용한다. 또한 인터페이스의 경우에도 implements를 사용하는것이 아니라
위와 같이 extends를 사용한다.
또한 이렇게 제한을 걸었을 경우 장점이 발생한다.
FruitBox<Fruit> fruitBox = new FruitBox<Apple>();
fruitBox.add(new Apple());
fruitBox.add(new Grape());add메서드의 매개변수로 T의 자손 타입을 사용하는 것이 가능해진다.
와일드 카드
문제상황 인식
class Juicer{
static Juice makeJuice(FruitBox<Fruit> box) { //과일을 건네 받아 주스로 만들어주는 메서드
String tmp = "";
for (Fruit f : box.getFruitList()) {
tmp += f;
}
return tmp;
}
}현재 Juicer는 제네릭 클래스가 아니다. 따라서 makeJuice의 매개변수의 제네릭 타입이 Fruit으로 고정되어있다.
이떄는 Juicer.makeJukce(new FruitBox<Apple>()) 의 호출이 불가능 하다.(Apple이 Fruit의 자손타입이라고 가정) 왜 불가능 할까????
지금하고자 하는 행위는 사실 이 행동과 같다.
FruitBox<Fruit> box = new FruitBox<Apple>(); 이미 위의 제네릭의 제한사항에서 생성자의 제네릭은 클래스의 제네릭과 완전히 일치해야한다는 사실을 알게되었다. 즉, 제네릭의 엄격한 타입 일치가 다형성의 사용에 제약을 걸어버린다. 이와 같은 상황을 해결해 주는것이 와일드 카드이다.
와일드 카드란?
와일드 카드는 정해지지 않은 unknown type으로 모든 타입을 대신한다.
위와 같은 상황에서 와일드 카드를 사용함으로써 유연한 코드로 대체한다.
class Juicer{
static Juice makeJuice(FruitBox<? extends Fruit> box) { //과일을 건네 받아 주스로 만들어주는 메서드
String tmp = "";
for (Fruit f : box.getFruitList()) {
tmp += f;
}
return tmp;
}
}FruitBox의 제네릭이 와일드카드 ?을 사용하는것으로 바뀌었다. 즉 Fruit의 자손 타입을 모두 허용한다는 뜻이다.
만약 <?>를 사용할시 모든 타입을 허용한다.
와일드 카드의 상한과 하한
타입 매개변수를 사용할 때는 extends키워드 밖에 사용하지 못했지만 와일드 카드에선 super를 사용하여 하한을 둘 수 도 있다.
하지만 상한과 하한을 사용할 때는 몇가지 주의점이 있다.
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extends사용시(소모)void addElement(Collection<? extends MyParent> c) { c.add(new MyChild()); // 불가능(컴파일 에러) c.add(new MyParent()); // 불가능(컴파일 에러) c.add(new MyGrandParent()); // 불가능(컴파일 에러) c.add(new Object()); // 불가능(컴파일 에러) }MyParent클래스의 자손타입은 모두 허용하므로MyParent,MyChild클래스를 모두 허용하겠지만, 실제 컬렉션의 제네릭이AnotherChild인 경우 둘 모두 해당 타입으로 형변환이 불가능하기 때문에 애초에 컴파일 오류가 난다. 위와 같은 상황은 파라미터를 소모하는Consume상황이다. -
super사용시 (공급)void printCollection(Collection<? super MyParent> c) { // 불가능(컴파일 에러) for (MyChild e : c) { System.out.println(e); } // 불가능(컴파일 에러) for (MyParent e : c) { System.out.println(e); } // 불가능(컴파일 에러) for (MyGrandParent e : c) { System.out.println(e); } for (Object e : c) { System.out.println(e); } }MyParent부모 타입들은 모두 허용할 것이다. 하지만 위와 마찬가지로 정해지지 않았기에 형변환의 가능성이 보장 될 수 없다. 따라서 컴파일 오류가 나는 것이다. 하지만Object는 모든 클래스의 조상이기 때문에 언제든지 형변환이 가능하므로 허용된다.
PECS(Producer-Extends, Consumer-Super) 공식
컬렉션으로부터 와일드카드 타입의 객체를 생성 및 만들면 extends를 , 갖고 있는 객체를 컬렉션에 사용 또는 소비 하면
super를 사용하라는 것.
void printCollection(Collection<? extends MyParent> c) {
for (MyParent e : c) {
System.out.println(e);
}
}
void addElement(Collection<? super MyParent> c) {
c.add(new MyParent());
}제네릭 메서드
클래스 단위가 아닌 메서드에서도 타입 파라미터를 적용할 수 있는데 이것을 제네릭 메서드라한다.
클래스의 제네릭을 사용할 수 없던 static메서드에 많이 사용된다.(일반 인스턴스 메서드에서도 사용가능)
클래스의 제네릭과 제네릭 메서드의 타입파라미터 T로 같아도 이 둘은 완전히 구분되며 전혀 상관이없다.
static 메서드에 어떻게 제네릭이 사용 가능한가?
클래스의 제네릭은 당연히 static키워드가 붙은 변수와 메서드에 적용이 될 수 없는 것은 당연한다. 그렇지만 static 메서드에는 제네릭 메서드라는 것이 있어 이것을 이용해 제네릭을 활용할 수 있다. 그 이유는 메서드에서 넘어오는 파라미터를 통해 유추할 수 있기 때문이다. 반면 static 변수는 값 자체가 공유되어 버려서 타입을 모르는데 공유를 할 수도 없을 뿐더러, 공유할 이유가 없다.
public static <T extends CharSequence> void printFirstChar(T param) {
System.out.println(param.charAt(0));
}제네릭의 장점
- 타입의 불일치를 컴파일 단계에서 방지 할 수 있다.
- 불필요한 타입변환을 줄여준다.
참고
