[이펙티브 자바] 아이템26 | 로 타입은 사용하지 말라

제네릭 클래스와 제네릭 인터페이스

클래스와 인터페이스 선언에 타입 매개변수가 쓰이면, 이를 제네릭 클래스 혹은 제네릭 인터페이스라고 한다.

List 인터페이스는 원소의 타입을 나타내는 타입 매개변수 E를 받고 이를 List<E>라고 표현한다.

제네릭 클래스와 제네릭 인터페이스를 통틀어 제네릭 타입 이라고 한다.

제네릭 타입과 매개변수화 타입

제네릭 타입은 일련의 매개변수화 타입을 정의한다.

먼저 클래스 혹은 인터페이스 이름이 나오고, 이어서 꺽쇄괄호 안에 실제 타입 매개변수들을 나열한다.

List<String>은 원소의 타입이 String인 리스트를 뜻하는 매개변수화 타입이다. 여기서 String이 정규 타입 매개변수 E에 해당하는 실제 타입 매개변수이다.

제네릭 타입과 로(raw) 타입

제네릭 타입을 하나 정의하면 그에 딸린 로 타입(raw type)도 함께 정의된다.

로 타입이란 제네릭 타입에서 타입 매개변수를 전혀 사용하지 않을 때를 말한다.

List<E>의 로 타입은 List이다.

이런 로 타입은 제네릭 타입 정보가 전부 지워진 것처럼 동작한다. 이는 제네릭이 개발되기 이전 코드와 호환되도록 하기 위한 방법이다.

로 타입의 단점

로 타입은 다른 타입의 데이터를 넣어도 컴파일되고 실행된다.

[컬렉션의 로타입]

private final Collection stamps = ...;
...
stamps.add(new Coin(...)); // 실수로 동전을 넣는다.

위 코드처럼 다른 타입을 컬렉션에 넣어도 컬렉션에서 이 동전을 꺼낼때까지 오류를 알아채지 못한다.

따라서 오류가 발생하고 한참 뒤인 런타임에서야 오류를 알아챌 수 있는데 이렇게 되면 원인을 제공한 코드와 런타임에 문제가 발생한코드가 떨어져있어 에러를 잡기위해 코드 전체를 훑어봐야 할 수도 있다.

이런 문제를 해결하기 위해 매개변수화된 컬렉션 타입으로 타입 안정성을 확보해야한다.

매개변수화된 컬렉션 타입

[매개변수화된 컬렉션 타입 - 타입 안정성 확보]

private final Collection<Stamp> stamps = ...;

이렇게 선언하면 컴파일러가 stamps 컬렉션에 Stamp 인스턴스만 넣어야함을 인지하여 의도대로 동작함을 보장해준다.

만약, 다른 타입의 인스턴스를 넣으려하면 컴파일 오류가 발생하며 문제를 알려준다.

컴파일러는 컬렉션에서 원소를 꺼내는 모든곳에 보이지 않는 형변환을 추가하여 절대 실패하지 않음을 보장한다.

List와 List<Object>

로 타입을 쓰면 제네릭이 안겨주는 안정성과 표현성을 모두 잃게된다.

그럼에도 불구하고 이런 로 타입을 남겨놓은 이유는 자바에 제네릭을 받아들이기 이전 코드와의 호환성 때문이다.

비록 List와 같은 로 타입은 사용해서는 안되나, List<Object>처럼 임의 객체를 허용하는 매개변수화 타입은 괜찮다.

제네릭 타입이 아닌 List와 달리 List<Object>는 모든 타입을 허용한다는 의사를 컴파일러에 전달한 것이다.

제네릭 하위 타입 규칙

List를 받는 메서드에 List<String>을 넘길 수 있지만, List<Object>를 받는 메서드에는 넘길 수 없다.

이는 제네릭 하위 타입 규칙때문이다. List<String>은 List의 하위 타입이지만, List<Object>는 List의 하위타입이 아니다.

그 결과, List<Object> 같은 매개변수화 타입을 사용할 때와 달리 List 같은 타입을 사용하면 타입 안정성을 잃게된다.

[로 타입 사용으로 런타임 실패]

public static void main(String[] args) {
        final List<String> strings = new ArrayList<>();
        unsafeAdd(strings, Integer.valueOf(42));
        String s = strings.get(0);
}

private static void unsafeAdd(final List list, final Integer valueOf) {
        list.add(0);
}

이 코드는 컴파일은 되지만 Unchecked call to 'add(E)' as a member of raw type 'java.util.List 라는 경고가 발생한다.

경고를 무시하고 프로그램을 실행하면 ClassCastException 이 발생한다.

[List <Object> 타입 사용 - 컴파일시 오류 확인]

public static void main(String[] args) {
        final List<String> strings = new ArrayList<>();
        unsafeAdd(strings, Integer.valueOf(42));
        String s = strings.get(0);
}

private static void unsafeAdd(final List<Object> list, final Integer valueOf) {
        list.add(0);
}

List를 List<Object>로 변경하면 오류 메시지가 출력되며 컴파일조차 되지 않는다.

비한정적 와일드카드 타입

제네릭 타입을 사용하고싶지만 실제 타입 매개변수가 무엇인지 신경 쓰고 싶지 않다면 물음표(?)를 사용하자.

제네릭 타입인 Set<E>의 비한정적 와일드카드 타입은 Set<?>이다.

<?>는 어떤 타입이라도 담을 수 있는 가장 범용적인 매개변수화 타입이다.

[비한정적 와일드 카드 타입 - 타입 안전하며, 유연]

static int numElementsInCommon(Set<?> s1, Set<?> s2){...}

로 타입과 비한정적 와일드 카드 타입의 차이는 로 타입에는 아무 원소나 넣을 수 없으니 타입 불변식을 훼손하기 쉬운 반면, 비한정적 와일드카드 타입을 사용한 경우 (null외에는) 어떤 원소도 넣을 수 없다.

만약 다른 원소를 넣으려 하면 오류메시지가 발생한다.

[컬렉션을 이용해 각 타입 비교]

public class TypeTest {
    public static void main(String[] args) {
        List raw = new ArrayList<>(); 
        List<?> wildCard = new ArrayList<>();
        List<Object> generic = new ArrayList<>();

        raw.add("Hello"); // 로 타입 (오류발생x)
        wildCard.add("Hello"); // 컴파일 오류 발생
        generic.add("Hello"); // <Object> 타입 (오류발생x)
    }
}

로 타입을 사용해야하는 경우

class 리터럴에는 로타입을 사용해야한다.

List.class, String[].class, int.class

자바 명세에는 class 리터럴에 매개변수화 타입을 사용하지 못하게 했다.

instanceof 연산자 사용시 로 타입을 사용하자.

if (o instanceof Set) { // 로 타입
	Set<?> s = (Set<?>) o; // 와일드카드 타입
}

런타임에는 제네릭 타입 정보가 지워지므로 instanceof 연산자는 비한정적 와일드카드 타입 이외의 매개변수화 타입에는 적용할 수 없다.

그리고 instanceof 연산자는 로 타입과 비한정적 와일드카드 타입 모두 똑같이 동작한다.

위 코드에서 O 타입이 Set임을 확인하고 Set<?>로 형변환 해야 한다.(로 타입인 Set이 아니다.) 이는 검사 형변환 이므로 컴파일러 경고가 발생하지 않는다.

정리

로 타입은 호환성을 위해 남아있는것일 뿐이다. 이를 사용하면 런타임에 예외가 발생할 수 있으니 사용을 지양하자. 단, class 리터럴과 instanceof연산자에는 로 타입을 사용하자