자바의 정석 - 지네릭스(Generics)

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자바의 정석(남궁성 저) 학습내용 정리

1. 지네릭스(Generics)

지네릭스는 다양한 타입의 객체들을 다루는 메서드나 컬렉션 클래스에 컴파일 시의 타입 체크를 해주는 기능
다시 말해, 다룰 객체의 타입을 미리 명시해줌으로써 번거로운 형변환을 줄여준다.

지네릭 타입은 클래스와 메서드에 선언할 수 있다.

class Box<T>  { // 지네릭 타입 T를 선언. T는 타입변수
  T item;
  
  void setItem(T item)  {
    this.item = item;
  }
  
  T getItem() {
    return item;
  }
}

지네릭 클래스가 된 Box 클래스의 객체를 생성할 때는
다음과 같이 참조변수와 생성자에 타입 T대신 사용될 실제 타입을 지정해야 한다.

Box<String> b = new Box<String>();  // 타입 T대신 실제 타입 지정
b.setItem(new Object());  // 에러. String 외의 타입은 지정 불가
b.setItem("ABC"); // OK. String 타입이므로 가능

예를 들어, Box과 Box는
지네릭 클래스 Box에 서로 다른 타입을 대입하여 호출한 것일 뿐, 서로 다른 클래스를 의미하지 않는다.
컴파일 후에 Box과 Box는 이들의 원시타입인 Box로 바뀐다. 즉, 지네릭타입이 제거된다.

2. 지네릭스 제한

• 모든 객체에 대해 동일하게 동작해야하는 static멤버에 타입변수 T를 사용할 수 없다.
  T는 인스턴스 변수로 간주되기 때문이다. (static 멤버는 인스턴스 변수를 참조할 수 없다.)

• 지네릭 배열 타입의 참조변수를 선언하는 것은 가능하지만,
  new T[10] 과 같이 배열을 생성하는 것은 안된다.
  new 연산자 때문인데, 이 연산자는 컴파일 시점에 타입 T가 무엇인지 정확히 알아야 한다.
  instanceof 연산자도 같은 이유로 T를 피연산자로 사용할 수 없다.

3. 지네릭 클래스의 객체 생성과 사용

Apple이 Furuit의 자손이라고 가정해도

Box<Fruit> appleBox = new Box<Apple>(); // 에러. 대입된 타입이 다르다.

단, 두 지네릭 클래스의 타입이 상속관계에 있고, 대입된 타입이 같은 것은 괜찮다.

Box<Apple> appleBox = new FruitBox<Apple>();  // OK. 다형성

생성된 Box의 객체에 ‘void add(T item)‘으로 객체를 추가할 때, 대입된 타입과 다른 타입의 객체는 추가할 수 없다.

Box<Apple> appleBox = new Box<Apple>();
appleBox.add(new Apple());  // OK.
appleBox.add(new Grape());  // 에러. Box<Apple>에는 Apple 객체와 Apple의 자손만 추가 가능

4. 제한된 지네릭 클래스

지네릭 타입에 extends를 사용하면, 특정 타입의 자손들만 대입할 수 있게 제한할 수 있다.

class FruitBox<T extends Fruit> { //Fruit의 자손만 타입으로 지정 가능
  ArrayList<T> list = new ArrayList<T>();
  ...
}

인터페이스를 구현해야 한다는 제약이 필요하다면, 이때도 implements 대신 extends를 사용한다.

interface Eatable {}
class FruitBox<T extends Eatable> {
  ...
}

클래스 Fruit의 자손이면서 Eatable 인터페이스도 구현해야하면 & 기호로 연결한다.

class FruitBox<T extends Fruit & Eatable> {
  ...
}

5. 와일드 카드

지네릭 타입은 컴파일러가 컴파일할 때만 사용하고 제거해버린다.
때문에 지네릭 타입이 다른 것만으로는 Overloading이 성립하지 않고 ‘메서드 중복 정의’가 된다.
이럴 때 사용하는 것이 와일드 카드이며, 와일드 카드는 어떤 타입도 될 수 있다. 기호 ?로 표현한다.

?만으로는 Object타입과 다를 게 없으므로,
extends와 super로 상한과 하한을 제한할 수 있다.

<? extends T> T와 그 자손들만 가능
<? super T> T와 그 조상들만 가능
<?> 모든 타입 가능. <? extends Object>와 동일

와일드 카드에는 &을 사용할 수 없다.

6. 지네릭 메소드

메소드의 선언부에 지네릭 타입이 선언된 메소드가 지네릭 메소드다.
지네릭 메소드는 지네릭 클래스가 아닌 클래스에도 정의할 수 있다.

class FruitBox<T> {
    ...
  static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
    ...
  }
}

• 지네릭 클래스에 정의된 타입 매개변수와 지네릭 메소드에 정의된 타입 매개변수는 전혀 별개의 것이다.
• static 멤버에는 타입 매개변수를 사용할 수 없지만, 이처럼 메소드에 지네릭 타입을 선언하고 사용하는 것은 가능하다.
  • 메소드에 선언된 지네릭 타입은 지역 변수를 선언한 것과 같다고 생각하면 이해하기 쉽다.
  • 타입 매개변수는 메소드 내에서만 지역적으로 사용될 것이므로 메소드가 static이건 아니건 상관없다.
  • 같은 이유로, 내부 클래스에 선언된 타입 문자가 외부 클래스의 타입 문자와 같아도 구별될 수 있다.