제네릭은 자바 5부터 사용 가능하고 컬렉션이 담을 수 있는 타입을 컴파일러에게 알려주어 더 안전하고 명확한 프로그래밍을 할 수 있지만 코드가 복잡해진다는 단점이 있다.
이번 장에서는 제네릭의 이점을 최대로 살리고 단점을 최소화하는 방법을 이야기한다.
아이템 26 : 로 타입은 사용하지 말라
클래스와 인터페이스 선언에 타입 매게변수가 쓰이면 이를 제네릭 클래스 혹은 제네릭 인터페이스라고 이를 총칭해 제네릭 타입이라고 한다.
제네릭 타입을 정의하면 로타입(raw type-타입 매개변수가 없는 제네릭 타입)도 함께 정의하며 제네릭 타입에서 타입 매개변수를 전혀 사용하지 않을 때를 말한다.
<> 정의하여 타입이 무엇인지 필히 적시하자.
public class Item26 {
private final Collection stamp; // 적시 안하는 경우 : 로 타입
private final Collection<Stamp> stamp1; // 적시 하는 경우
public Item26(Collection stamps) {
this.stamps = stamps;
}
}
로 타입을 쓰면 제네릭이 안겨주는 안전성과 표현력을 모두 잃게 되지만 java의 호환성을 위해서이다.
List
// static int numElementsInCommon(Set s1, Set s2) { // 잘못 된 예 Set이 무엇인지 모른다.
static int numElementsInCommon(Set<?> s1, Set<?> s2) { // 와일드 카드 타입을 사용하자.
int result = 0;
for (Object o1 : s1)
if(s2.contains(o1))
result++;
return result;
}
로 타입은 어떤 타입이든 넣을 수 있어서 타입 불변식을 훼손하기 쉽지만 Collection<?>에는 (null 외에는) 어떤 원소도 넣을 수 없다.
예외의 경우
class 리터럴에는 로 타입을 사용한다.
자바 명세는 class 리터럴에 매개변수화 타입을 사용하지 못하게 했고 배열과 기본 타입은 허용한다.
List.class, String[].class, int.class는 허용하고 List.class와 List<?>.class는 허용하지 않는다.
런터임에는 제네릭 타입 정보가 지워지므로 instanceiof 연산자는 비한정적 와일드카드 타입 이외의 매개변수화 타입에는 적용할 수 없다.
instanceof를 쓸 경우에는 제네릭 타입을 사용하지 않는편이 좋다
if (o instanceof Set) {
Set<?> s = (Set<?>) o;
}
⇒ 컴파일러 경고를 숨기지 않아야 한다.(아이템27), 소거 방식(아이템28), 제네렉 메서드(아이템30), 한정적 와일드 카드 타입(아이템31)
로 타입을 사용하면 런타임에 예외가 일어날 수 있으니 사용하면 안 된다. 로 타입은 제네릭이 도입 도기 이전 코드와의 호환성을 위해 제공될 뿐이며 Set
와 Set<?>는 안전하지만, 로 타입인 Set은 안전하지 않다.
참고 용어
한글 용어 : 영문 용어 : 예시 : 아이템
매개변수화 타입 : parameterized type : List : 아이템26
실제 타입 매개변수 : actual type parameter : String : 아이템26
제네릭 타입 : generic type : List : 아이템26,29
정규 타입 매개변수 : formal type parameter : E : 아이템26
비한정적 와일드카드 타입 : unbounded wildcard type : List<?> : 아이템26
로 타입 : raw type : : 아이템29
재귀적 타입 한정 : recursive type bound : <T extends Comparable> : 아이템30
한정적 와일드카드 타입 : bounded wildcard type : List<? extends Number> : 아이템31
제네릭 메서드 : generic method : static List asList(E[] a) : 아이템30
타입 토큰 : type token : String.class : 아이템 33
<> : 다이아몬드 연산자
아이템 27 : 비검사 경고를 제거하라
제네릭을 사용하다 보면 많은 컴파일러 경고들이 있다. 쉽게 제거할 수 있는 경고들은 할 수 있는 한 모든 비검사 경고를 제거하라.
경고를 제거할 수는 없지만 타입 안전하다고 확신할 수 있다면 @SuppressWarings("unchecked") 애너테이션을 달아 경고를 숨기자.
@suppressWarings 애너테이션은 항상 가능한 한 좁은 범위에 적용하자.
절대로 클래스에는 하면 안되며 한 줄이 넘는 메서드나 생성자에 달려있으면 지역변수 선언쪽으로 옮기자.
public class Item27 {
private int size;
private Object[] elements;
public <T> T[] toArray(T[] a ){
if (a.length < size) {
// 생성한 배열과 매개변수로 받은 배열의 타입이 모두 T[]로 같으므로 올바른 형변환이다.
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] result = (T[]) Arrays.copyOf(elements, size, a.getClass());
return result;
}
System.arraycopy(elements, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
}
@SuppressWarings("uinchecked") 애너테이션을 사용할 때면 그 경고를 무시해도 안전한 이유를 항상 주석으로 남겨야 한다.
비검사 경고는 중요하니 무시하지 말자. 안전성이 보장 되면 @SuppressWarings("unchecked") 애너테이션으로 경고를 숨기고 근거를 주석으로 남겨라
아이템 28 : 배열보다는 리스트를 사용하라
배열과 제네릭 타입의 차이점
배열은 공변(같이 변한다)이다. Sub가 Super의 하위 타입이라면 배열 Sub[]는 배열 Super[]의 하위 타입이 된다.
제네릭은 불공변(같이 변하지 않는다)이다. 서로 다른 타입 Type1과 Type2가 있을 때, List은 List의 하위 타입도 아니고 상위 타입도 아니다.
Object[] objectArray = new Long[1];
ObjectArray[0] = "타입이 달라 넣을 수 없다."; // ArrayStoreException을 던진다.
List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // 호환되지 않는 타입이다.
ol.add("타입이 달라 넣을 수 없다.");
배열은 실체화 되어 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인하고 제네릭은 타입 정보가 런타임에서 소거된다.
배열과 제네릭은 잘 어우러지 못하는 이유는 타입이 안전하지 않기 때문이다.
List<String>[] stringLists = new List<String>[1]; // 허용 된다는 가정하에
List<Integer> intList = List.of(42); // 42를 생성한 intList
Object[] objects = stringLists; // object 배열에 stringLists 할당한다.
objects[0] = intList; // objects에 42를 할당한다.
String s = stringLists[0].get(0); // String만 담아있다고 했으나 int가 담겨 있어서 문제가 된다.
public class Chooser<T> {
// private final Object[] choiceArray;
private final List<T> choiceArray;
public Chooser(Collection<T> choices) {
// this.choiceArray = choices.toArray();
this.choiceArray = new ArrayList<>(choices);
}
public Object choose() {
Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
return choiceArray.get(rnd.nextInt(choiceArray.size()));
}
}
⇒ 제네릭(아이템26), 비한정적 와일드카드타입(아이템26), 제네릭 컬레션을 배열로 반환하는 방법(아이템33), 제네릭 타입과 가변인수 메서드(아이템53), @SageVarags 애너테이션으로 대처할 수 있다(아이템32), 주석을 달아도 되지만 경고의 원인을 애초에 제거하자(아이템27)
배열은 공변, 제네릭은 불공변이어서 같이 쓰기 쉽지 않다. 배열은 런타임에는 타입이 안전하지만 컴파일런타임에는 그렇지 않고 제네릭은 반대다. 배열을 리스트로 바꾸는 방법을 적용해보자.
아이템 29 : 이왕이면 제네릭 타입으로 만들어라
제공되는 제네릭은 사용하기 쉽지만 만드는건 조금 더 어려우니 연습해보자.
보통 를 많이 사용한다.
public class Stack<E> {
// private E[] elements;
private Object[] elements; // 방법 2. Object로 받으면 pop에서 꺼낼 때 형변환이 안전하지 않아 비검사 형변환 오류가 난다.
private int size;
private static final int DEFAULT_INNITAL_CAPACITY = 16;
@SuppressWarnings("unchecked")
public Stack() {
// this.elements = new E[DEFAULT_INNITAL_CAPACITY];
this.elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INNITAL_CAPACITY]; // 방법1. 항상 E이므로 비검사 형변환은 확실히 안전하다.
}
public void push(E e) {
ensurCapacity();
elements[size++] = e;
}
private void ensurCapacity() {
if (elements.length == this.size)
elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public E pop() {
if (size ==0)
throw new EmptyStackException();
@SuppressWarnings("unchecked")
E result = (E) elements[--size]; // Object에서 꺼낼 때 항상 E이므로 비검사 형변환도 확실히 안전하다.
elements[size] = null;
return result;
}
public static void main(String[] args) {
Stack<String> stack = new Stack<>();
for (String arg : args)
stack.push(arg);
while (!stack.isEmpty()) {
System.out.println(stack.pop().toUpperCase(Locale.ROOT));
}
}
}
1번 방법은 가독성이 좋고 확실하게 E타입의 배열을 선언하여 한번만 형변환을 해주면 되고 코드가 짧다.
2번 방법은 데이터를 꺼낼 때마나 형변환을 해주어야 한다.
1번과 2번 방법 중 1번 방법을 선호하지만 배열 런타임 타입이 컴파일 타임 타입과 달리 힙 오염을 일으켜서 힙 오염이 걸리는 프로그래머는 2번 방법을 고수한다.
배열보다는 리스트를 우선하라는 아이템 28과는 모순돼 보이지만 제네릭 타입 안에서 리스트를 사용하는게 항상 가능하지도, 꼭 더 좋은것도 아니다.
자바가 리스트를 기본 타입으로 제공하지 않으므로 ArrayList 같은 제네릭 타입도 결국은 기본 타입인 배열을 사용해 구현해야 하고 HashMap 같은 제네릭 타입은 성능을 높일 목적으로 배열을 사용하기도 한다.
⇒ 매개변수를 추가하는 일이 우선이다.(아이템68), @SuppressWarings 애너테이션으로 경고를 숨긴다.(아이템27), 힙 오염(아이템32), 박싱된 기본 타입(아이템61)
클라이언트에서 직접 형변환해야 하는 타입보다 제네릭 타입이 더 안전하고 쓰기 편하므로 새로운 타입을 설계할 때는 형변환 없이도 사용할 수 있도록 제네릭 타입으로 만들자. 그러면 기존 클라이언트에는 아무 영향을 주지 않으면서, 새로운 사용자를 휠씬 편하게 해주는 길이다.
아이템 30 : 이왕이면 제네릭 메서드로 만들어라
클래스와 마찬가지로 메서드도 제네릭으로 만들 수 있으며 매개변수화 타입을 받는 정적 유틸리티 메서드는 보통 제네릭이다.
// public static Set union(Set s1, Set s2) {
public static <E> Set<E> union(Set<E> s1, Set<E> s2) {
// Set result = new HashSet(s1);
Set<E> result = new HashSet(s1);
result.addAll(s2);
return result;
}
public static void main(String[] args) {
Set<String> guys = Set.of("톰", "딕", "해리");
Set<String> stooges = Set.of("래리", "모에", "컬리");
Set<String> aflCio = union(guys, stooges);
System.out.println(aflCio);
}
(타입 매개변수들을 선언하는) 타입 매개변수 목록은 메서드의 제한자와 반환 타입 사이에 온다.
메서드보다는 제네릭 메서드가 더 안전하며 사용하기도 쉽다. 타입과 마찬가지로 메서드도 형변환 없이 사용할 수 있는 편이 좋으며, 많은 경우 그렇게 하라면 제네릭 메서드가 되어야 한다.
아이템 31 : 한정적 와일드카드를 사용해 API 유연성을 높이라
매개변수화 타입은 불공변이다. 예를 들어 List은 List
의 하위 타입이 아니라는 의미로 List은 List가 하는 일을 제대로 수행하지 못하니 하위 타입이 될 수 없다.(리스코프 치환법칙 위배)
public void pushAll(Iterable<? extends E> src){
for (E e : src)
push(e);
}
public void popAll(Collection<? super E> det) {
while (!isEmpty())
det.add(pop());
}
유연성을 극대화하려면 원소의 생산자나 소비자용 입력 매개변수에 와일드카드 타입을 사용하라.
입력 매개변수가 생산자와 소비자 역할을 동시에 한다면 와일드카드 타입을 써도 좋을게 없고 타입을 정확히 지정해야 하는 상황에는 와일드 카드를 쓰지 말아야 한다.
어떤 와일드카드를 써야 하는지 도움이 되는 방법
펙스(PECS) : producer-extends, consumer-super , 나프탈린과 오들러는 이를 겟풋 원칙이라 부른다.
매개변수화 타입 T가 생산자라면 <? extends T>를 사용한다.
예를 들어 push All의 src 매개변수는 Stack이 사용할 E 인스턴스를 생산하므로 Iterable<? extends E>이다
매개변수화 타입 T가 소비자라면 <? super T>를 사용한다.
예를 들어 popAll의 dst 매개변수는 Stack으로부터 E 인스턴스를 소비하므로 Iterable<? super E>이다.
제대로 사용하면 클라이언트는 와일드카드 타입이 쓰인지 의식하지 않아도 되며 클래스 사용자가 와일드카드 타입을 신경 써야 한다면 그 API에 무슨 문제가 있을 가능성이 크다.
매개변수는 메서드 선언에 정의한 변수이고, 인수는 메서드 호출 시 넘기는 '실제값'이다.
void add(int value) { .. } : 매개변수, add(10) : 인수
class Set { .. } : 매개 변수, Set : 인수
public static <E extends Comprable<? super E>> E max( List<? extends E> list) // 이 책에서 가장 복잡한 코드이다.
Comparable보다는 Comparable<? super E>를 사용하는 편이 낫고 Comparator도 마찬가지로 Comparator보다는 Compartor<? super E>를 사용하는 편이 낫다.
public static <E> void swap(List<E> list, int i, int j){} // 비한정적 타입 매개변수
public static void swap(List<?> list, int i, int j) {} // 비한정적 와일드카드
public API를 사용하려면 2번인 비한정적 와일드 카드가 나으며 어떤 리스트든 넘기면 명시한 인덱스의 원소들을 교환해주고 신경 써야 할 타입 매개변수도 없다.
메서드 선언에 타입 매개변수가 한 번만 나오면 와일드 카드로 대체하라.
비한정적 타입 매개변수이면 비한정적 와일드카드로 바꾸고, 한정적 타입 매개변수라면 한정적 와일드카드로 바꾸면 된다.
public static void swap(List<?> list, int i, int j) {
// list.set(i, list.set(j, list.get(i))); // 컴파일 오류
swapHelper(list, i, j);
}
private static <E> void swapHelper(List<E> list, int i, int j) {
list.set(i, list.set(j, list.get(i))); // 항상 꺼낸 값이 E 타입의 값임을 알고 있어 안전하다.
}
⇒ 리스코프 치환 법칙(아이템10), 자신을 확장한 것은 아니기 때문이다.(아이템29), 비한정적 타입 매개변수(아이템30)
와일드카드 타입을 적용하면 API가 훨씬 유연해진다. 널리 쓰일 라이브러리라면 반드시 와일드카드 타입을 적절히 사용해야한다. PECS 공식 : 생산자(producer)는 extends를, 소비자(consumer)는 super를 사용한다. Comparable과 Comparator는 모두 소비자이다.
아이템 32 : 제네릭과 가변인수를 함께 쓸 때는 신중하라
가변 인수 메서드와 제네릭은 자바 5 때 함께 추가되어 잘 어우러질거 같지만 그렇지 않다.
가변인수는 구현 방식에 허점이 있는데 가변 인수를 담기 위한 배열을 자동으로 하나 만들고 내부로 감춰야하지만 클라이언트에 노출하여 문제가 된다.
이로 인해 varags 매개변수에 제네릭이나 매개변수화 타입이 포함되면 알기 어려운 컴파일 경고가 발생한다.
매개변수화 타입의 변수가 타입이 다른 객체를 참조하면 힙 오염이 발생한다.
제네릭 varargs 배열 매개변수에 값을 저장하는 것은 안전하지 않다.
재네릭 배열을 프로그래머가 직접 생성하는건 허용하지 않으면서 제네릭 varargs 매개변수를 받는 메서드를 선언할 수 있게 한 이유는 제네릭이나 매개변수화 타입의 varargs 매개변수를 받는 메서드가 실무에서 매우 유용하기 때문이다.
에를 들어 Arrays.asList(T... a), Collections.addAll(collection<? super T> c, T... elements), EnumSet.of(E first, E... rest)가 대표적이다.
@SageVarargs 애너테이션은 메서드 작성자가 그 메서드가 타입 안전함을 보장하는 장치다.
메서드가 이 배열에 아무것도 저장하지 않고(그 매개변수들을 덮어쓰지 않고0 배열의 참조가 밖으로 노출되지 않는다면(신뢰할 수 없는 코드가 배열에 접근할 수 없다면) 타입 안전하다.
varargs 매개변수 배열이 호출자로부터 그 메서드로 순수하게 인수들을 전달하는 일만 한다면(vararge의 목적대로만 쓰인다면) 그 메서드는 안전하다.
제네릭 varargs 매개변수 배열에 다른 메서드가 접근하도록 허용하면 안전하지 않다.
@Sagevarargs로 제대로 애노테이트된 또 다른 varargs 메서드에 넘기는 것은 안전하다.
그저 이 배열 내용의 일부 함수를 호출만 하는(varargs를 받지 않는) 일반 메서드에 넘기는 것도 안전하다.
// @SafeVarargs
// static <T> List<T> flatten(List<? extends T>... lists) {
static <T> List<T> flatten(List<List<? extends T>>lists) {
List<T> result = new ArrayList<>();
for (List<? extends T> list : lists)
result.addAll(list);
return result;
}
제네릭이나 매개변수화 타입의 varargs 매개변수를 받는 모든 메서드에 @SafeVarargs를 달자
컬렉션 API로 대표되는 일반적인 제네릭 형태에서는 한 컨테이너가 다룰 수 있는 타입 매개변수의 수가 고정되어 있는데 컨테이너 자체가 아닌 키를 타입 매개변수로 바꾸면 이런 제약이 없는 타입 안전 이종 컨테이너를 만들 수 있다. 타입 안전 이종 컨테이너는 Class를 키로 쓰며, 이런 식으로 쓰이는 Class 객체를 타입 토큰이라 한다. 또한, 직접 구현한 키 타입도 쓸 수 있다. 예컨대 데이터베이스의 행(컨테이너)을 표현한 DatabaseRow 타입에는 제네릭 타입인 Column를 키로 사용할 수 있다.