4/26, 4/29 지네릭스

박세현·2024년 5월 16일

JAVA

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지네릭스

1. 지네릭스가 등장한 이유

다양한 형태의 자료형을 쓰기 위해 사용함
4/29 11:38시점
다양한 형태의 자료형 사용 시 기존 Object클래스를 활용한 경우
- 1) 형변환의 번거로움
- 2) 타입 안정성이 떨어지는 문제
가 존재함
이러한 단점을 보완하고 다양한 형태의 자료형을 쓸 수 있게끔 하도록 나온게 지네릭스

예시)

ㄴ Box클래스 정의
ㄴ 자료형 : Object
ㄴ 멤버변수 item 정의 // 접근제어자 private
ㄴ get(), set() 함수 정의

ㄴ Apple클래스 정의
ㄴ 자료형 : String
ㄴ get() 함수 정의

ㄴ Grape클래스 정의
ㄴ 자료형 : String
ㄴ get() 함수 정의

ㄴ 오류발생 : 반환값 자료형이 Apple이 아니라 Object라서 자료형이 안맞음

ㄴ 자료형 Object 로 맞춰 줌
ㄴ 어? 근데 자료형이 축소되니 Apple에 정의된 get()메서드에 접근이안되네?
ㄴ 자료형을 넓혀주자ㅏㅏ

ㄴ Object : 모든 클래스의 상위 클래스
ㄴ 상위클래스 -> 하위 클래스 : 강제 형변환, instanceof
ㄴ 자료형을 Apple로 넓히니 접근이 되는 군

ㄴ 단점 1) 매번 이렇게 형변환 하기 귀찮음

ㄴ 상위클래스 -> 하위 클래스 : instanceof, 강제 형변환
-> 자료형은 넓어졌지만 내께 아닌것의 자료형을 가지고 올 것을 대비해 instanceof로 매번 확인해줘야 함
= 단점 2) 타입 안정성이 떨어진다

2. 지네릭스란?

다양한 형태의 자료형을 쓰기 위해 사용함
지네릭스는 다양한 타입의 객체들을 다루는 메서드나 컬렉션 클래스에 컴파일시의 타입체크(compile-time type check)를 해주는 기능이다.
객체의 타입을 컴파일 시에 체크하기 때문에 객체의 타입 안정성을 높이고 형변환의 번거로움이 줄어든다
다룰 객체의 타입을 미리 명시해줌으로써 번거로운 형변환을 줄여준다.

참고) 지네릭스 사용 이전에는...
다양한 자료형을 수용 -> Object 클래스 사용
↓
Object 클래스 사용 단점
1) 타입 안정성 X // instanceof
2) 형변환의 번거로움 // 강제형변환

2. 지네릭 클래스의 장점

예시)

↓

ㄴ 지네릭 클래스 적용

ㄴ 자료형 명시해주니 바로 형변환 과정 없이 Apple의 get()메서드가 접근 가능
-> 형변환 번거로움 해결

ㄴ 내꺼가 아닌 하위 자료형 담을 수x // instanceof 할 필요x
-> 타입의 안전성 확보

참고) instanceof : 객체의 생성된 출처를 체크해보는 연산자

3. 지네릭스의 용어

1) 지네릭 클래스 : `Box<T>`

class Box<T> { 
  	...
    ...
}

2) 타입매개변수 : T

package exam05;

public class Box<T> {
    private T item;

    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }

    public T getItem() {
        return item;
    }
}

package exam01;

public class Ex01 {
    public static void main(String[] args) {
        Box<Apple> appleBox = new Box<Apple>();
    }
}

ㄴ T가 Apple로 자료형 설정됨

3) 원시타입 : Box

class Box<T> { 
  	...
    ...
}

4. 지네릭클래스 특징

지네락 클래스의 자료형 결정 시점
-> 객체를 생성하는 시점에 타입 힌트를 통해서 형변환이 발생
ex) Object -> Apple
Box<Apple> appleBox = new Box<Apple>();
지네릭 타입의 자료형은 객체 생성 시점에 결정되므로 처음부터 자료형이 결정되어야 하는 변수에는 사용 불가
- 정적 변수는 사용 불가
- 배열 사용 불가

4. 지네릭스의 제한

1) 타입 매개변수와 동일한 자료형

2) static멤버에 타입 변수 T를 사용할 수 없다.

3) 지네릭 타입의 배열을 생성하는 것도 허용하지 않는다.

5. 지네릭 클래스의 객체 생성과 사용

타입 매개변수는 컴파일시 제거 -> Object -> 객체가 생성될때 타입 매개변수의 자료형으로 형변환
(타입은 객체 생성시 결정)

사용의 제한점)
static 멤버 변수에는 타입 매개변수 사용 불가

처음부터 자료형이 명시 되어야 공간을 할당

배열 생성 불가

new 연산자 : 배열 공간 생성 : 명확한 자료형을 알아야 공간을 계산 ..

예시) 지네릭클래스의 자료형 결정 시점

컴파일 시점에는 자료형이 명확하게 결정되어 있어야 컴파일 가능
-> 컴파일러가 알 수 있는 형태로 자료형을 결정

ㄴ <T> : 형식상 오류
-> 컴파일 시점에 형식상의 오류를 해결하기 위해서 지네릭 타입은 모두 제거

ㄴ 근데 자료형이 제거된 상태로도 컴파일 할 수 없음

ㄴ 컴파일시점에는 자료형이 명확하게 결정되어야 컴파일 가능한데 자료형이 뭐가 될지 모르므로 어떠한 자료형도 될수 있는 자료형(Object)으로 설정
= 모든 클래스는 Object의 하위 클래스임을 알고 있다 -> 자료형을 Object로 결정
ㄴ 그럼 자료형 결정 시점은 언제?
-> 객체를 생성하는 시점에 타입 힌트를 통해서 형변환이 발생
ex) Object -> Apple
Box<Apple> appleBox = new Box<Apple>();

예시2) 지네릭 클래스에 정적 변수는 사용 불가

ㄴ private static T item2; : 오류발생
ㄴ 왜? 처음부터 공간을 할당 받으므로 자료형이 명확해야 함
= 지네릭 클래스의 자료형은 객체 생성 시점에 결정되므로 처음부터 자료형이 결정되어야 하는 변수에는 사용 불가

예시3) 지네릭 클래스에 배열 사용 불가

ㄴ 오류 발생
ㄴ 왜? new 연산자 때문 : 메모리에 공간 생성 역할
ㄴ 배열에서 공간 생성을 위해서는 자료형이 명확해야 함
ㄴ 공간을 만들기 위해선 공간의 크기가 명확해야 생성가능함
ㄴ 지네릭 클래스의 자료형은 객체 생성 시점에 결정되므로 처음부터 자료형이 결정(= 공간의 크기가 결정)되어야 하는 배열에는 사용 불가

예시)

ㄴ Box 지네릭 클래스 정의
ㄴ 멤버변수 item 정의 (자료형 : T, 접근제어자 : private)
ㄴ set(), get() 메서드 정의

ㄴ Apple 클래스 정의
ㄴ get() 메서드 정의 (자료형 : String)

ㄴ Grape 클래스 정의
ㄴ get() 메서드 정의 (자료형 : String)

ㄴ <Apple> : 사용하고자 하는 자료형 명시 -> Box 클래스에 있는 T가 Apple이 됨

참고) Box 클래스에 있는 T가 Apple이 됨

ㄴ 앞에있는 자료형만 보고도 무슨자료형인줄 알 수 있기 때문에 뒤에는 생략가능

ㄴ 들어있는 값 확인을 위해 toString 메서드 재정의

ㄴ Apple apple = appleBox.getItem(); : "사과"가 조회되길 의도했을 것임

ㄴ item이 Apple클래스의 주소를 같고 있을거라 예상하고 봤는데 Apple클래스의 get()가 안보이넹
-> 보이지 않는 이유가 있음
-> 지네릭클래스 시점 = 컴파일 시점 ≠ 객체생성 시점
-> 지네릭 클래스의 자료형 결정 시점 : 객체생성시

ㄴ 컴파일 시점에는 자료형 Object = 즉, Box 클래스 내부에선 아직 자료형이 Object
ㄴ 객체생성 시점에 자료형이 Apple

ㄴ 컴파일 시점에는 자료형이 Object임
ㄴ 아직 자료형 Apple 아님

ㄴ 자료형이 뭐가 될 지 모르는 상태니까(Apple일수도 있고 Grape일수도 있고...) Apple의 get메서드 호출 안됨

ㄴ 힌트를 조금 더 주면 컴파일 시점에도 자료형이 Object가 아닌 다른 자료형으로 좁힐 수 있지 않을 까?
-> 다형성 함 이용해보자

ㄴ Apple 과 Grape의 공통점으로 묶어서 설계를 추가하고 정의 : Fruit 추상클래스 정의
ㄴ 틀만 정하는 형태의 클래스

참고) Fruit클래스를 인터페이스로 만드는게 더 적합할 수도 있겠지만 좀 더 기능을 보여주기 위해 추상클래스로...

ㄴ Fruit 추상클래스 상속받음

ㄴ T라는 클래스가 어느 특정클래스의 하위클래스 임을 명시하면 컴파일 시점에 굳이 Object가 아닌 특정클래스로 바꿈
ㄴ T의 상위 클래스가 Fruit이 됨으로서 굳이 모든 자료형이 될 수 있는 Object가 아닌 조금 더 한정된 자료형인 Fruit이 된다
ㄴ T가 Fruit이 되었다 해도 get()이 Apple일지 Grape일지는 객체 생성 시점에 알 수 있다

ㄴ 컴파일 시점 자료형 : Fruit
-> T가 Fruit의 하위 클래스라는 정보가 있으므로 컴파일 시점의 T자료형을 Object가 아닌 Fruit로 변경
-> 상속을 통해 컴파일 시점 자료형을 Object에서 Fruit로 한정함

참고) 자료형 구조도

ㄴ T는 이제 Fruit
ㄴ 이제 get이 보인다
= Grape의 get()일수도 있고 Apple의 get()있는 상태
-> 호출 시 Grape의 get()일지 Apple의 get()일지 정해 짐

ㄴ 이제 "사과" 바로 출력 가능

정리!!

예시) &

ㄴ Eatable인터페이스 정의

ㄴ Box클래스가 Eatable인터페이스 상속받음

ㄴ 오류 발생
ㄴ 자료형이 Fruit이면서 Eatable 인터페이스도 구현한 자료형만 T에 들어가는게 가능

ㄴ Eatable 인터페이스 구현
ㄴ 오류해결
-> Grape는 Box 클래스의 T에 담지 못함
왜? Eatable 인터페이스 구현안해서

6. 제한된 지네릭 클래스

<T extends 타입> -> T 는 타입의 하위 클래스
<T extends 타입1 & 타입2> -> T는 타입1의 하위 클래스 이고 타입2 인터페이스의 구현 클래스

예시)

ㄴ extends : 자료형 한정할 때 사용
ㄴ & : 만써도 인터페이스를 굳이 implement 통해서 상속안받아도 implement 처럼 기능함, 형식임
= extends ... &... 뒤는 인터페이스라고 보자

ㄴ Fruit : 클래스, Eatable : 인터페이스

ㄴ Fruit이 클래스 일수도 있고 인터페이스 일 수도 있다

7. 와일드 카드

<?> : <? extends Object>
상한제한 : <? extends 타입> -> T는 타입의 하위 클래스
하한제한 : <? super 타입> -> T는 타입의 상위 클래스
<? extends 클래스형 & 인터페이스형> : 사용불가, 지네릭 클래스에서만 가능

toString : 참조변수만 호출해도 투스트링메서드 호출??

ㄴ 컴파일 시에 형식상 오류라서 <Apple>, <Grape> 사라짐
-> 메서드 중복정의

ㄴ <?> = Object의 하위 자료형
ㄴ Apple도 가능하고 Grape도 가능

ㄴ 상한제한 하한제한
ㄴ 방향성 기억하기

필기 놓짐...4.29 10시부터 다시보자...ㅠ

예시)

ㄴ Apple 클래스에 toStirng() 메서드 재정의
-> 참조변수만 출력해도 주소값이 아닌 "사과" 출력

ㄴ Grape 클래스에 toStirng() 메서드 재정의
-> 참조변수만 출력해도 주소 값이 아닌 "포도" 출력

ㄴ Jucier 클래스 정의
ㄴ static make() 메서드 정의

ㄴ 지네릭 클래스 정의
ㄴ add()메서드 정의
ㄴ get()메서드 정의

ㄴ

ㄴ 출력

ㄴ 메서드 오버로드 : 매개변수 자료형, 갯수 등등 이 다르면 같은 이름의 메서드를 사용하지만 다른 함수임
ㄴ 음? 근데 왜 에러가 뜨지?
ㄴ 동일한 함수라고 함 = 메서드 중복 정의
ㄴ 왜? 매개변수 자료형이 Apple, Grape로 다른뎅ㅠ

ㄴ 지네릭클래스의 자료형은 객체 생성시에 결정되고 그전인 컴파일시점에는 <타입매개변수> = 형식상 오류로 인식해 컴파일러가 삭제하고 무슨 자료형이 올지 모르니 다 될수 있는 Object자료형이된 다음 객체생성시점에 찐 Apple, Grape로 자료형이 설정됨
-> 즉 컴파일 시점에는 두 메서드 자료형이 동일함으로 함수의 시그니처가 모두 같아서 메서드오버로드 안되고 메서드 중복 정의라 오류 뜸
ㄴ 음? 그러면 make메서드로는 Apple만 구현 가능하고 Grape는 구현이 안되잖앙
-> 용도가 제한적이야
-> 와일드 카드로 해결하자

ㄴ <?> : Apple도 가능하고 Grape도 가능
ㄴ <?> = <? extends Object> = Object의 하위 클래스
ㄴ <?> : 보통 메서드의 매개변수로 많이 쓰임
ㄴ 지네릭 클래스에 있는 타입매개변수의 자료형이 뭐가 될 지 모를 때 보통 <?> 를 함수의 매개변수나 반환값 타입으로 지정

ㄴ 아 이거 가능하면 안되는데 가능하네
ㄴ 과일만 쥬스로 만들 수 있어야 하는데 장난감으로 쥬스를 만든다니 이상하잖아...
ㄴ 내가 의도한건 이게 아니야
-> 상한제한을 활용하자

ㄴ Fruit 추상 클래스 정의

ㄴ Fruit 추상 클래스 상속받음

ㄴ <? extends Fruit> : 상한제한 적용함

ㄴ 상한제한 적용되서 이제 장난감으로는 쥬스 못만듬
ㄴ 가능한 자료형은 Apple, Grape, Fruit

예시) 하한제한

ㄴ <? super Apple> : 하한제한
ㄴ 가능한 자료형은 Apple, Fruit, Object

ㄴ 에러 뜸 : 하한제한

ㄴ 하지만 Fruit자료형으로는 가능

8. 지네릭 메서드

지네릭클래스<T> vs 지네릭메서드<T>의 차이점

타입을 클래스에 정의하면 : 지네릭 클래스
ex) class Box<T> : T의 자료형은 객체가 생성될 때 결정
타입을 메서드의 반환값 타입 앞에 정의하면 : 지네릭 메서드
ex) public <T, U> String method(T str1, U str2); : T, U의 자료형은 함수가 호출될 때 결정