지네릭스, 열거형, 애너테이션

우수민·2021년 11월 3일

Java

<자바의 정석> 정리

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1. 지네릭스(Generics)

1.1 지네릭스란?

지네릭스는 다양한 타입의 객체들을 다루는 메서드나 컬렉션 클래스에 컴파일 시의 타입 체크(compile-time type check)를 해주는 기능이다. 객체의 타입을 컴파일 시에 체크하기 때문에 객체의 타입 안정성을 높이고 형변환의 번거로움이 줄어든다.
타입 안정성을 높인다는 것은 의도하지 않은 타입의 객체가 저장되는 것을 막고, 저장된 객체를 꺼내올 때 원래의 타입과 다른 타입으로 잘못 형변환되어 발생할 수 있는 오류를 줄여준다는 뜻이다.
지네릭스의 장점
1. 타입 안정성을 제공한다.
2. 타입체크와 형변환을 생략할 수 있으므로 코드가 간결해 진다.

1.2 지네릭 클래스의 선언

class Box<T>{ // 지네릭 타입 T를 선언
    T item;
    
    void setItem(T item) { this.item = item; }
    T getItem() { return item; }
}

박스< T >에서 T는 '타입 변수(type variable)'라고 하며, 'Type'의 첫 글자에서 따온 것이다. 타입 변수는 T가 아닌 다른 것을 사용해도 된다. ArrayList< E >의 경우, 타입 변수 E는 'Element(요소)'의 첫 글자를 따서 사용했다.
타입 변수가 여러 개인 경우에는 Map<K,V>와 같이 콤마','를 나열하면 된다. K는 Key(키)를 의미하고, V는 Value(값)을 의미한다.
무조건 'T'를 사용하기보다 가능하면, 이처럼 상황에 맞게 의미있는 문자를 선택해서 사용하는 것이 좋다.
이들은 기호의 종류만 다를 뿐 '임의의 참조형 타입'을 의미한다는 것은 모두 같다.
이제 지네릭 클래스가 된 Box클래스의 객체를 생성할 때에는 다음과 같이 참조변수와 생성자에 타입 T대신에 사용될 실제 타입을 지정해주어야 한다.

Box<String> b = new Box<String>(); // 타입 T대신, 실제 타입을 지정
b.setItem(new Object); // 에러. 실제 String이외의 타입은 지정불가
b.setItem("ABC")
String item = b.getItem(); // 형변환이 필요없음

지네릭스의 용어

class Box< T > {}

Box< T > : 지네릭 클래스. 'T의 Box' 또는 'T Box'라고 읽는다.

T : 타입 변수 또는 타입 매개변수.(T는 타입문자)

Box : 원시 타입(raw type)

아래와 같이 매개변수에 타입을 지정하는 것을 '지네릭 타입 호출'이라고 하고, 지정된 타입 'String'을 '매개변수화된 타입(parameterized type)'이라고 한다.

Box<String> b = new Box<String> ();

지네릭스의 제한

지네릭 클래스의 Box의 객체를 생성할 때, 객체별로 다른 타입을 지정하는 것은 적절하다.

Box<Apple> appleBox = new Box<Apple>();
Box<Grape> grapeBox = new Box<Grape>();

그러나 모든 객체에 대해 동일하게 동작해야 하는 static멤버에 타입 변수 T를 사용할 수 없다. T는 인스턴스변수로 간주되기 때문이다.
또한, 지네릭 타입은 배열을 생성하는 것도 허용하지 않는다.

1.3 지네릭 클래스의 객체 생성과 사용

class Box<T>{
    ArrayList<T> list = new ArrayList<T> ();
    
    void add(T item) {list.add(item);}
    T get(int i) {return list.get(i);}
    ArrayList<T> getList() {return list;}
    int size() {return list.size();}
    public String toString() {return list.toString();}
}

Box<Apple> appleBox = new Box<Apple>(); // ok
Box<Fruit> appleBox = new Box<apple>(); // 상속관계도 안됨 XXXX
Box<Apple> appleBox = new Box<>(); // ok. 생략가능
appleBox.add(new Apple()); // ok
appleBox.add(new Grape()); // Apple객체만 추가가능 XXXX

1.4 제한된 지네릭 클래스

타입 문자로 사용할 타입을 명시하면 한 종류의 타입만 저장할 수 있도록 제한할 수 있지만, 그래도 여전히 모든 종류의 타입을 지정할 수 있다는 것에는 변함이 없다.
다음과 같이 지네릭 타입에 'extends'를 사용하면, 특정 타입의 자손들만 대입할 수 있게 제한할 수 있다.

class FruitBox<T extends Fruit>{ // Fruit의 자손만 타입으로 지정가능
    ArrayList<T> list = new ArrayList<T>();
    ...
}

만일 클래스가 아니라 인터페이스를 구현해야 한다는 제약이 필요하다면, 이때도 'extends'를 사용한다.

interface Eatable {}
class FtuitBox<T extends Eatable> { ... }

클래스 Fruir의 자손이면서 Eatable인터페이스도 구현해야 한다면 아래와 같이 '&'기호로 연결한다.

class FruitBox<T extends Fruit & Eatable>

1.5 와일드 카드

< ? extends T > : 와일드 카드의 상한 제한. T와 그 자손들만 가능

< ? super T> : 와일드 카드의 하한 제한. T와 그 조상들만 가능

< ? > : 제한 없음. 모든 타입이 가능<? extends Object>와 동일

매개변수 타입이 Comparator<? super Apple>이라는 의미는 Comparator의 타입 매개변수로 Apple과 그 조상이 가능하다는 뜻이다.

Comparator<? super Apple> : Comparator< Apple >, Comparator< Fruit >, Comparator< Object >

Comparator<? super Grape> : Comparator< Grape >, Comparator< Fruit >, Comparator< Object >

이러한 장점 때문에 Comparator에는 항상 <? super T>가 습관적으로 따라 붙는다. 와일드 카드 때문에 Comparator를 어려워하는 경우가 많은데, 그럴 때는 그냥 와일드 카드를 무시하고 Comparator라고 생각하는게 낫다.

1.6 지네릭 메서드

메서드의 선언부에 지네릭 타입이 선언된 메서드를 지네릭 메서드라 한다. 앞서 살펴본 것처럼, Collections.sort()가 바로 지네릭 메서드이며, 지네릭 타입의 선언 위치는 반환타입 바로 앞이다.

static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

지네릭 클래스에 정의된 타입 매개변수와 지네릭 메서드에 정의된 타입 매개변수는 전혀 별개의 것이다. 같은 타입 문자 T를 사용해도 같은 것이 아니라.

지네릭 메서드는 지네릭 클래스가 아닌 클래스에도 정의할 수 있다.

class FruitBox<T>{
    ...
    static<T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c){
        ....
    }
}

위의 코드에서 지네릭 클래스 FruitBox에 선언된 타입 매개변수 T와 지네릭 메서드 sort()에 선언된 타입 매개변수 T는 타입 문자만 같을 뿐 서로 다른 것이다.

// 변경 전
static Juice makeJuice(FruitBox<? extends Fruit> box){
    String tmp = "";
    for(Fruit f : box.getList()) tmp += f + " ";
    return new Juice(tmp);
}
// 변경 후
static <T extends Fruit> Juice makeJuice(FruitBox<T> box){
    String tmp = "";
    for (Fruit f : box.getList()) tmp += f + " ";
    return new Juice(tmp);
}

// 호출시
FruitBox<Fruit> fruitBox = new FruitBox<Fruit>();
FruitBox<Apple> appleBox = new FruitBox<Apple>();
    ....
System.out.println(Juicer.<Fruit>makeJuice(fruitBox));
System.out.println(Juicer.<Apple>makeJuice(appleBox));

1.8 지네릭 타입의 제거

컴파일러는 지네릭 타입을 이용해서 소스파일을 체크하고, 필요한 곳에 형변환을 넣어준다. 그리고 지네릭 타입을 제거한다. 즉, 컴파일된 파일(*.class)에는 지네릭 타입에 대한 정보가 없는 것이다.
기본적인 제거 과정
1. 지네릭 타입의 경계(bound)를 제거한다.
2. 지네릭 타입을 제거한 후에 타입이 일치하지 않으면, 형변환을 추가한다.

2. 열거형(enums)

2.1 열거형이란?

열거형은 서로 관련된 상수를 편리하게 선언하기 위한 것으로 여러 상수를 정의할 때 사용하면 유용하다.

class Card{
    enum Kind {CLOVER, HEART, DIAMOND, SPADE} // 열거형 Kind를 정의
    enum Value {TWO, THREE, FOUR} // 열거형 Value를 정의

    final Kind kind; // 타입이 int가 아닌 Kind임
    final Value value;
}

2.2 열거형의 정의와 사용

열거형을 정의하는 방법은 다음과 같이 괄호{}안에 상수의 이름을 나열하기만 하면 된다.

enum 열거형 이름 {상수명1, 상수명2, ...}
열거형 상수간의 비교에는 '=='를 사용할 수 있다. 또한 비교연산자는 사용할 수 없고 compareTo()는 사용가능하다.

2.3 열거형에 멤버 추가하기

Enum클래스에 정의된 ordinal()이 열거형 상수가 정의된 순서를 반환하지만, 이 값을 열거형 상수의 값으로 사용하지 않는 것이 좋다. 이 값은 내부적인 용도로만 사용되기 위한 것이기 때문이다.
열거형 상수의 값이 불연속적인 경우에는 이때는 다음과 같이 열거형 상수의 이름 옆에 원하는 값을 괄호()와 함께 적어주면 된다.

// enum Direction {EAST(1), SOUTH(5), WEST(-1), NORTH(10)}

enum Direction {
    EAST(1), SOUTH(5), WEST(-1), NORTH(10);

    private final int value; // 정수를 저장할 필드를 추가
    Direction(int value) {this.value = value;} // 생성자 추가, 제어가자 묵시적으로 private
    
    public int getValue() {return value;}
}

열거형의 인스턴스 변수는 반드시 final이어야 한다는 제약은 없지만, value는 열거형 상수의 값을 저장하기 위한 것이므로 final을 붙였다.
필요하다면, 다음과 같이 하나의 열거형 상수에 여러 값을 지정할 수도 있다.


enum Direction {
    EAST(1,">"), SOUTH(5, "V"), WEST(-1, "<"), NORTH(10, "^");

    private final int value; 
    private final String symbol;

    Direction(int value, String symbol) {
        this.value = value;
        this.symbol = symbol;
    }
    
    public int getValue() {return value;}
    public String getSymbol() {return symbol;}
}

#### 열거형에 추상 메서드 추가하기
```java

enum Transfortation{
    BUS(100) {
        int fare(int distance) { return distance*BASIC_FARE; }
    },
    TRAIN(150) {
        int fare(int distance) { return distance*BASIC_FARE; }
    },
    SHIP(100) {
        int fare(int distance) { return distance*BASIC_FARE; }
    },
    AIRPLANE(300) {
        int fare(int distance) { return distance*BASIC_FARE; }
    };
    
    abstract int fare (int distance);

    protected final int BASIC_FARE;

    Transportation(int basicFaer){
        BASIC_FARE = basicFare;
    }
    piblic int getBasicFare(); {return BASIC_FARE;}
}

3. 애너테이션(annotation)

3.1 애너테이션이란?

프로그램의 소스코드 안에 다른 프로그램을 위한 정보를 미리 약속된 형식으로 포함시킨 것이 바로 애너테이션이다.
애너테이션은 주석(comment)처럼 프로그래밍 언어에 영향을 미치지 앟으면서도 다른 프로그램에게 유용한 정보를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

애너테이션(annotation)의 뜻은 주석, 주해, 메모이다.

JDK에서 제공하는 표준 애너테이션은 주로 컴파일러를 위한 것으로 컴파일러에게 유용한 정보를 제공한다. 그리고 새로운 애너테이션을 정의할 때 사용하는 메타 애너테이션을 제공한다.

3.2 표준 애너테이션

자바에서 기본적으로 제공하는 애너테이션들은 몇 개 없다. 그나마 이들의 일부는 '메타 애너테이션(meta annotation)'으로 애너테이션을 정의하는데 사용되는 애너테이션의 애너테이션이다.

@Override

메서드 앞에만 붙일 수 있는 애너테이션으로, 조상의 메서드를 오버라이딩하는 것이라는걸 컴파일러에게 알려주는 역할을 한다.
오버라이딩할 때 메서드 앞에 '@Override'를 붙이는 것은 필수는 아니지만, 알아내기 어려운 실수를 미연에 방지해주므로 반드시 붙이는 것이 좋다.

@Deprecated

더 이상 사용되지 않는 필드나 메서드에 붙인다.
compile은 에러없이 되나 메세지가 나온다.

@FunctionalInterface

컴파일러가 '함수형 인터페이스'를 올바르게 선언했는지 확인하고, 잘못된 경우 에러를 발생시킨다.
필수는 아니지만, 붙이면 실수를 방지할 수 있으므로 '함수형 인터페이스'를 선언할 때는 이 애너테이션을 붙이는 것이 좋다.

@SuppressWarnings

컴파일러가 보여주는 경고메세지가 나타나지 않게 해준다.
1. deprecation : @Deprecated가 붙은 대상을 사용해서 발생하는 경고를 억제할 때 사용
2. unchecked : 지네릭스로 타입을 지정하지 않았을 때 발생하는 경고를 억제할 때 사용
3. rawtypes : 지네릭스를 사용하지 않아서 발생하는 경고를 억제할 때 사용
4. varargs : 가변인자의 타입이 지네릭 타입일 때 발생하는 경고를 억제할 때 사용

// 둘이상을 사용할 경우
@SuppressWarnings({"deprecation", "unchecked", "varargs"})

@SafeVarargs

메서드에 선언된 가변인자의 타입이 non-reifiable타입일 경우, 해당 메서드를 선언하는 부분과 호출하는 부분에서 "unchecked"경고가 발생한다. 해당 코드에 문제가 없다면 이 경고를 억제하기 위해 '@SafeVarargs'를 사용해야 한다.
지네릭스에서 살펴본 것과 같이 어떤 타입들은 컴파일 이후에 제거된다. 컴파일 후에도 제거되지 않은 타입을 reifiable타입이라 하고, 제거되는 타입을 non-reifiable타입이라고 한다. 지네릭 타입들은 대부분 컴파일 시에 제거되므로 non-reifiable타입니다.

3.3 메타 애너테이션

앞서 설명한 것과 같이 매타 애너테이션은 '애너테이션을 위한 애너테이션', 즉 애너테이션을 붙이는 애너테이션으로 애너테이션을 정의할 때 애너테이션의 적용대상(target)이나 유지기간(retention)등을 지정하는데 사용된다.

@Target

애너테이션을 적용가능한 대상을 지정하는데 사용된다.
아래는 '@SuppressWarnings'를 정의한 것인데, 이 애너테이션을 적용할 수 있는 대상을 '@Target'으로 지정하였다. 앞서 언급한 것과 같이 여러 개의 값을 지정할 때는 배열에서처럼 괄호{}를 사용해야 한다.

@Target({TYPE, FIELD, METHOD, PARAMETER, CONSTRUCTOR, LOCAL_VARIABLE})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface SuppressWarnings{
    String[] value();
}

@Retention

애너테이션이 유지되는 기간을 지정하는데 사용된다.

@Documented

애너테이션에 대한 정보가 javadoc으로 작성한 문서에 포함되도록 한다.

@Inherited

애너테이션이 자손 클래스에 상속되도록 한다.

@Repeatable

보통은 하나의 대상에 한 종류의 애너테이션을 붙이는데, '@Repeatable'이 붙은 애너테이션은 여러번 붙일 수 있다.

@Native

네이티브 메서드(native method)에 참조되는 '상수 필드(constant field)'에 붙이는 ㅐ너테이션이다.

3.4 애너테이션 타입 정의하기

'@'기호를 붙이는 것을 제외하면 인터페이스를 정의하는 것과 동일하다.

@interface 애너테이션이름 {
    타입 요소이름(); // 애너테이션의 요소를 선언한다.
    ...
}

애너테이션의 요소

애너테이션 내에 선언된 메서드를 '애너테이션의 요소(element)'라고 하며, 아래에 선언된 TestInfo애너테이션은 다섯개으 ㅣ요소를 갖는다.

애너테이션에도 인터페이스처럼 상수를 정의할 수 있지만, 디폴트 메서드는 정의할 수 없다.

@interface TestInfo(){
    int count();
    String testedBy();
    String[] testTools();
    TestType testType(); // enum Test{FIRST, FINAL}
    DateTime testDate(); // 자신이 아닌 애너테이션(@Datetime)을 포함할 수 있다.
}
@interface DateTime(){
    String yymmdd();
    String hhmmss();
}

애너테이션의 요소는 반환값이 있고 매개변수는 없는 추상메서드의 형태를 가지며, 상속을 통해 구현하지 않아도 된다. 다만, 애너티에션을 적용할 때 이 요소들의 값을 빠짐없이 지정해주어야 한다. 요소의 이름도 같이 적어주므로 순서는 상관없다.

@TestInfo(
    count = 3, testedBy="Kim",
    testTools = {"JUnit", "AutoTester"},
    testType = TestType.FIRST,
    testDate = @DateTime(yymmdd="160101", hhmmss="235959")
)
public class NewClass { ... }

애너테이션의 각 요소는 기본값을 가질 수 있으며, 기본값이 있는 요소는 애너테이션을 적용할 때 값을 지정하지 않으면 기본값이 사용된다.
애너테이션 요소가 오직 하나뿐이고 이름이 value인 경우, 애너테이션을 적용할 떄 요소의 이름을 생략하고 값만 적어도 된다.

애너테이션 요소의 규칙

애너테이션의 요소를 선언할 때 반드시 지켜야 하는 규칙은 다음과 같다.
- 요소의 타입은 기본형, String, enum, 애너테이션, Class만 허용된다.
- ()안에 매개변수를 선언할 수 없다.
- 예외를 선언할 수 없다.
- 요소를 타입 매개변수로 저으이할 수 없다.

참고 : 자바의 정석 3판

우수민

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<자바의 정석> 정리

1. 지네릭스(Generics)

1.1 지네릭스란?

1.2 지네릭 클래스의 선언

지네릭스의 용어

지네릭스의 제한

1.3 지네릭 클래스의 객체 생성과 사용

1.4 제한된 지네릭 클래스

1.5 와일드 카드

1.6 지네릭 메서드

1.8 지네릭 타입의 제거

2. 열거형(enums)

2.1 열거형이란?

2.2 열거형의 정의와 사용

2.3 열거형에 멤버 추가하기

3. 애너테이션(annotation)

3.1 애너테이션이란?

3.2 표준 애너테이션

@Override

@Deprecated

@FunctionalInterface

@SuppressWarnings

@SafeVarargs

3.3 메타 애너테이션

@Target

@Retention

@Documented

@Inherited

@Repeatable

@Native

3.4 애너테이션 타입 정의하기

애너테이션의 요소

애너테이션 요소의 규칙

컬렉션 프레임웍

람다와 스트림

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