해당 글은 CS 스터디에서 공부한 내용을 기반으로 작성되었습니다.

generics

1. 제네릭이 뭐지?👀

JDK 1.5부터 도입되었다.

클래스 내부에서 사용할 데이터 타입을 외부에서 지정하는 기법이다. 컴파일 타임에 타입을 체크함으로써 코드의 안정성을 높여준다.

List<T> 속 T : 타입 매개변수
List<String> strings = new ArrayList<String>(); 속 String : 매개변수화된 타입

타입 파라미터 컨벤션

2. 왜 쓰지?🧐

1. 컴파일 타임에 강력한 타입 검사

런타임이 아닌, 컴파일 타임에 강력한 타입 검사가 가능하다. 타입 안정성을 제공한다.

제네릭 미사용

List stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("hunch");
stringList.add(1);
String result = 
    (String) stringList.get(0) * (String) stringList.get(1)
//-> 런타임 에러!!😂

제네릭 사용

List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("hunch");
stringList.add(1);
//-> 컴파일 에러!!😍

2. 캐스팅(타입 변환) 제거

만약 매번 캐스팅(타입 변환)을 하게 되면 귀찮고, 빠뜨릴 수 있다.

제네릭을 쓰면 캐스팅을 할 필요가 없다. 코드도 간결해진다.

제네릭 미사용

List stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("hunch");
String result = (String) stringList.get(0);
//-> 매번 캐스팅이 필요함😂

제네릭 사용

List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("hunch");
String result = stringList.get(0);
//-> 캐스팅 안해도 됨!😍

3. 제네릭 타입과 메서드😄

어떻게 제네릭 타입을 선언하고 생성할까?

1. 클래스에서 생성

class MyArray<T> {
    private T element;

    public MyArray(T element) {
        this.element = element;
    }

    public T get() { 
        return element; 
    }
}

사용

MyArray<Integer> myArr = new MyArray<Integer>(1);

// Java SE 7부터 가능함.
MyArray<Integer> myArr2 = new MyArray<>(1);

2. 메소드에서 생성

class MyArray<T> {
    private T element;

    public MyArray(T element) {
        this.element = element;
    }

    //...
    public<T> void printArray(T parameter) {
        System.out.println("클래스 필드에 정의된 타입: " + element.getClass().getName());
        System.out.println("메소드 필드에 정의된 타입: " + parameter.getClass().getName());
    }
}

사용

MyArray<Integer> myArr = new MyArray<>();
myArr.printArray("파라미터");

// 클래스 필드에 정의된 타입: java.lang.Integer
// 메소드 필드에 정의된 타입: java.lang.String

4. 제네릭 변성🧊

List<Object> objectList = new ArrayList<String>();

→ 문법상 허용되지 않는다! 컴파일 오류!

변성을 제대로 이해하려면 "타입 S가 T의 하위 타입일 때, Box[S]가 Box[T]의 하위 타입인가?" 라는 질문에서 시작하는게 좋다.

변성(variance)이란?

 타입의 계층 관계(Type Hierarchy)에서 서로 다른 타입 간에 어떤 관계가 있는지를 나타내는 개념이다.

무공변(invariance)- <T>

타입 S가 T의 하위 타입일 때, Box[S]와 Box[T] 사이에 상속 관계가 없는 것

• java의 제네릭은 무공변이다!

공변(covariance) - <? extends T>

// Number 배열에 하위 타입 값을 추가
Number[] numbers = new Number[3];
numbers[0] = new Integer(42);
numbers[1] = new Double(3.14);
numbers[2] = new Byte((byte) 0);

// Number 배열에 Interger 배열을 할당
Integer[] ints = { 1, 2, 3, 4};
Number[] nums = ints;

타입 S가 T의 하위 타입일 때, Box[S]가 Box[T]의 하위 타입인 것

• Java의 배열은 공변이다!

반공변(contravariance) - <? super T>

타입 S가 T의 하위 타입일 때, Box[S]가 Box[T]의 상위 타입인 것

5. 와일드 카드🃏

제네릭 객체를 메소드의 매개변수로 받을 때, 그 객체의 타입 변수를 제한하는 것!

@Test
void genericTest() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
    printCollection(list);   // 컴파일 에러!!😂
}

void printCollection(Collection<Object> c) {
    for (Object e : c) {
        System.out.println(e);
    }
}

제네릭은 불공변🥲

• Collection<Object>는 Collection<Integer>의 하위타입이 아니므로 컴파일 에러가 발생한다.
• 오히려 제네릭 이전보다 실용성이 떨어진다…

이에 와일드카드 타입이 추가되었다!

1) Unbounded Wlidcards : <?>

모든 타입이 가능!

2) Upper Bounded Wlidcards : <? extends MyArray>

MyArray와 MyArray의 하위 타입!

• <? extends Collection>: Collection, Map, List …
• 상한 경계 : 해당 클래스/ 클래스의 자식 클래스
• → 공변 가능!

3) Lower Bounded Wlidcards : <? super MyArray>

MyArray와 MyArray의 상위 타입!

• <? super Collection> : Object, Iterable, Collection …
• 하한 경계 : 해당 클래스/ 클래스의 부모 클래스
• → 반공변 가능!

6. 와일드카드 제한

0) PECS

• producer(생성자) - extends(상한 제한)
• consumer(소비자) - super(하한 제한)

1) 상한(extends) 제한

public void pop(Test<? extends String> myArray) {
    String element = myArray.get();
    //꺼내는 건 가능!

    element.set(new String());
    //저장은 불가!
}

• 생성하는 곳에서 상한 제한을 쓰자!

2) 하한(super) 제한

public void push(Test<? super String> myArray) {
    element.set(new String());
    //저장은 가능!

    String element = myArray.get();
    //꺼내는 건 불가!
}

• 소비하는 곳에서 하한 제한을 쓰자!

제네릭 타입 소거⛔️

제네릭은 타입에 사용된 타입 정보를 컴파일 타임에만 사용하고 런타임에는 소거한다!

타입소거 과정

public static void main(String[] args) {
     ArrayList<String> objects = new ArrayList<>();
     objects.add("abc");
     String s = objects.get(0);
     System.out.println("s = " + s);
}

//->컴파일러가 다음 방식으로 변경
public static void main(String[] args) {
     ArrayList<String> objects = new ArrayList();
     objects.add("abc");
     String s = (String) objects.get(0); //타입캐스팅
     System.out.println("s = " + s);
}

1. 제네릭 타입 파라미터를 바운드나 Object로 변경해준다.
   1. 상한 제한 : 바운드
   2. 하한 제한/언바운드 : Object
2. 이후 타입이 일치하지 않을 경우 타입 캐스팅을 추가한다.
3. 확장된 제네릭 타입에서 다형성을 보존하기 위해 bridege method를 생성한다.

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📚 참고자료

[10분 테코톡] 그린론의 제네릭
Type Erasure Deep Dive
http://www.tcpschool
https://sungjk.github.io/2021/02/20/variance.html
https://www.baeldung
https://jyami.tistory.com/99