제네릭스

다양한 타입의 객체들을 다루는 메서드나 컬렉션 클래스에 컴파일 시 타입을 체크해주는 기능

도입 배경

기존의 컬렉션 프레임워크는 Object 타입을 사용하여 모든 종류의 객체를 하나의 자료구조에 저장할 수 있었다. 이로 인해 컬렉션의 요소를 활용하기 위해 다운캐스팅을 수행하는 경우가 많았는데, 이는 런타임 시에 타입 불일치 오류(ClassCastException)를 발생시킬 수 있었다. 이에 제네릭스를 도입함으로써 컴파일러가 타입을 체크하여 잘못된 타입 사용을 사전에 방지할 수 있게 되었고(런타임 오류 사전 방지), 코드의 가독성도 높아졌다.

• 타입 안정성 확보(type safety, 실행 오류를 컴파일 오류로 끌어옴)
• 형 변환이 생략되므로 코드가 간결해지고 가독성이 높아짐

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제네릭

Java에서 데이터 타입을 일반화하는 방법으로, 클래스나 메소드 사용할 데이터 타입을 특정(Specific)타입으로 미리 정하는 게 아니라, 필요에 의해 지정할 수 있도록 일반(Generic)타입으로 지정하는 것이다.
즉 제네릭은 하나의 코드를 다양한 타입의 객체에 재사용할 수 있는 객체지향기법이다.

데이터타입을 내부에서 지정하는 것이 아닌 외부에서 지정함으로써 사용하는 데이터 타입을 런타임 시에 결정할 수 있다(실제 데이터 타입이 사용하는 시점에 결정).

제네릭 타입

제네릭 변수	설명
E	컬렉션의 요소(element)를 나타내는 제네릭 변수. 주로 List, Set, Queue 등의 컬렉션에서 사용된다.
K	맵(Map)에서 키(key)를 나타내는 제네릭 변수.
V	맵(Map)에서 값(value)을 나타내는 제네릭 변수.
T	제네릭 프로그래밍에서 사용되는 일반 타입 변수. 주로 클래스, 메서드의 반환 타입 또는 매개변수로 사용된다. 두 개 이상 일반 타입이 필요할 땐 S, U 등을 사용한다.
N	제네릭 프로그래밍에서 숫자(number)를 나타내는 제네릭 변수. 주로 숫자형 데이터 타입(int, double, float 등)을 다루는 경우에 사용된다. 일반적으로는 T와 같은 의미로 사용될 수 있다.

제네릭 클래스

하나 이상의 타입 매개변수를 사용하여 클래스를 정의한 클래스.

public class GenericArray<T> {
    private final static int DEFULAT_CAPACITY = 5;
    private T[] elements;
    private int size = 0;

    public GenericArray() {
        this(DEFULAT_CAPACITY);
    }

    public GenericArray(int capacity) {
        this.elements = (T[])(new Object[capacity]);
    } 

    public void add(T element) {
        if (size == elements.length) {
            enhanceCapacity();
        }
        elements[size++] = element;
    }

    public T get(int index) {
        if (index < 0 || index >= elements.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("범위 초과");
        }
        return elements[index];
    }

    public int getSize() {
        return this.size;
    }

    private void enhanceCapacity() {
        int newCapacity = size + 1;
        elements = Arrays.copyOf(elements, newCapacity);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        GenericArray<String> ga = new GenericArray<>();
        ga.add("Hello");
    }
}

제네릭 클래스의 인스턴스가 생성될 때 generic 타입의 specific 타입을 받아 그 데이터 타입을 클래스의 변수로 사용한다. 이렇게 구현함으로써 클래스의 멤버 변수, 메서드, 생성자 등에서 사용될 타입을 동적으로 지정할 수 있다.

• 타입(매개)변수에 타입을 지정하는 것을 제네릭 타입 호출이라고 한다.

• 선언된 제네릭 클래스를 생성할 때 타입 매개변수는 구체적인 타입으로 대체한다.

  • 'String'과 같이 지정된 타입(구체화된 타입)을 '매개변수화된 타입'이라고 한다.
  • 지정할 타입은 참조 타입만 가능하다.
  • 실제 타입을 명시하면 내부적으로 정의된 타입 변수가 명시된 실제 타입으로 변환되어 처리된다.
  • 제네릭 클래스의 생성자 부분에 있는 적용할 타입은 컴파일러가 문맥에서 타입을 추론할 수 있는 경우 생략할 수 있는데, 적용할 타입이 생략된〈〉를 다이아몬드 연산자라고 한다(Java SE 7부터 생략 가능).

제네릭 메소드

하나 이상의 타입 매개변수를 사용하여 메소드를 정의한 메소드.

public class Utils {
    public static <T> T getLastElement(T[] array) {
        if (array == null || array.length == 0) {
            return null;
        }
        return array[array.length - 1];
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
        String[] strArray = {"One", "Two", "Three"};

        Integer lastInt = Utils.getLastElement(intArray);
        System.out.println("Last Integer: " + lastInt); // Output: Last Integer: 5

        String lastStr = Utils.getLastElement(strArray);
        System.out.println("Last String: " + lastStr);  // Output: Last String: Three
    }
}

제네릭 메소드 선언부에 지정한 제네릭 타입은 호출 시에 정해지며, 정해진 구체적인 타입으로 리턴타입이나 파라미터의 타입이 정해진다.

• 제네릭 클래스가 아닌 일반 클래스에서도 제네릭 메소드를 정의할 수 있다.