13.1 왜 제네릭을 사용해야 하는가?
Java 5부터 제네릭(Generic) 타입이 새로 추가 되었는데, 제네릭 타입을 이용함으로써 잘못된 타입이 사용될 수 있는 문제를 컴파일 과정에서 제거할 수 있게 되었다.
제네릭은 컬렉션, 람다식, 스트림, NIO에서 널리 사용되므로 확실히 이해해두어야 한다.
API 도큐먼트를 보면 제네릭 표현이 많기 때문에 제네릭을 이해하지 못하면 API 도큐먼트를 정확히 이해할 수 없다.
제네릭은 클래스와 인터페이스, 그리고 메소드를 정의할 떄 타입(type)을 파라미터(parameter)로 사용할 수 있도록 한다.
타입 파라미터는 코드 작성 시 구체적인 타입으로 대체되어 다양한 코드를 생성하도록 해준다.
제네릭을 사용하는 코드는 비제네릭 코드에 비해 다음과 같은 이점을 가지고 있다.
컴파일 시 강한 타입 체크를 할 수 있다.
자바 컴파일러는 코드에서 잘못 사용된 타입 때문에 발생하는 문제점을 제거하기 위해 제네릭 코드에 대해 강한 타입 체크를 한다.
실행 시 타입 에러가 나는 것보다는 컴파일시에 미리 타입을 강하게 체크해서 에러를 사전에 방지하는 것이 좋다.
타입 변환(casting)을 제거한다.
비제네릭 코드는 불필요한 타입 변환을 하기 때문에 프로그램 성능에 악영향을 미친다.
다음 코드를 보면 List에 문장려 요소를 저장했지만, 요소를 찾아올 떄는 반드시 String으로 타입 변환을 해야 한다.
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
String str = (String)list.get(0); //타입 변환을 해야 한다.
다음과 같이 제네릭 코드로 수정하면 List에 저장되는 요소를 String 타입으로 국한하기 때문에 요소를 차장올 떄 타입 변환을 할 필요가 없어 프로그램 성능이 향상된다.
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Hello");
String str = list.get(0); //타입 변환을 하지 않는다.
13.2 제네릭 타입(class<T>, interface<T>)
제네릭 타입은 타입을 파라미터로 가지는 클래스와 인터페이스를 말한다.
제네릭 타입은 클래스 또는 인터페이스 이름 뒤에 "< >" 부호가 붙고, 사이에 타입 파라미터가 위치한다.
아래 코드에서 타입 파라미터의 이름은 T이다.
public class 클래스명<T>{ ... }
public interface 인터페이스명<T>{ ... }타입 파라미터는 변수명과 동일한 규칙에 따라 작성할 수 있지만, 일반적으로 대문자 알파벳 한 글자로 표현한다.
제네릭 타입을 실제 코드에서 사용하려면 타입 파라미터에 구체적인 타입을 지정해야 한다.
그렇다면 왜 이런 타입 파라미터를 사용해야 할까?
그 이유를 알리기 위해 다음 Box 클래스를 살펴보자.
public class Box{
private Object object;
public void set(Object object){ this.object = object;}
public object get() { return object; }
}Box 클래스의 필드 타입이 Object인데, Object 타입으로 선언한 이유는 필드에 모든 종류의 객체를 저장하고 싶어서이다.
Object 클래스는 모든 자바 클래스의 최상위 조상(부모) 클래스이다.
따라서 자식 객체는 부모 타입에 대입할 수 있다는 성질 때문에 모든 자바 객체는 Object 타입으로 자동 타입 변환되어 저장된다.
Object object = 자바의 모든 객체set() 메소드는 매개 변수 타입으로 Object를 사용함으로써 매개값으로 자바의 모든 객체를 받을 수 있게 했고, 받은 매개값을 Object 필드에 저장시킨다.
반대로 get() 메소드는 Object 필드에 저장된 객체를 Object 타입으로 리턴한다.
만약 필드에 저장된 원래 타입의 객체를 얻으려면 다음과 같이 변환을 해야 한다.
Box box = new Box();
box.set("Hello"); //String 타입을 Object 타입으로 자동 타입 변환해서 저장
String str = (String)box.get(); //Object 타입을 String 타입으로 강제 타입 변환해서 얻음
public class Box {
private Object object;
public void set(Object object) {
this.object = object;
}
public Object get() {
return object;
}
}public class Apple {
}public class BoxExample {
public static void main(String[] args) {
Box box = new Box();
box.set("홍길동"); //String -> Object 자동 타입 변환
String name = (String) box.get(); //Object -> String 강제 타입 변환
box.set(new Apple()); //Apple -> Object 자동 타입 변환
Apple apple = (Apple) box.get(); //Object -> Apple 강제 타입 변환
}
}이와 같이 Object 타입을 사용하면 모든 종류의 자바 객체를 저장할 수 있는 장점은 있지만 저장 할 때 타입 변환이 발생하고, 읽어올 때에도 타입 변환이 발생한다.
이러한 타입 변환이 빈번해지면 전체 프로그램 성능에 좋치 못한 결과를 가져올 수 있다.
타입 변환이 발생하지 않도록 하는 방법이 없을까?
해결책은 제네릭에 있다.
다음은 제네릭을 이용해서 Box 클래스를 수정한 것이다.
public class Box<T> {
private T t;
public T get() { return t; }
public void set(T t) { this.t = t; }
}
타입 파라미터 T 를 사용해서 Object 타입을 모두 T로 대체했다.
T는 Box 클래스로 객체를 생성할 때 구체적인 타입으로 변경된다.
예를 들어 다음과 같이 Box객체를 생성했다고 가정해보자.
Box<String> box = new Box<String>();
타입 파라미터 T는 String 타입으로 변경되어 Box 클래스 내부는 다음과 같이 자동으로 재구성 된다.
public class Box<String> {
private String t;
public String get() { return t; }
public void set(String t) { this.t = t; }
}필드 타입이 string 으로 변경되었고, set() 메소드도 String 타입만 매개값으로 받을 수 있게 변경되었다.
그리고 get() 메소드 역시 String 타입으로 리턴하도록 변경되었다.
그래서 다음 코드를 보면 저장할 때와 읽어올 때 전혀 타입 변환이 발생하지 않는다.
Box<String> box = new Box<String>();
box.set("Hello");
String str = box.get();
이번에는 다음과 같이 Box 객체를 생성했다고 가정해보자, Integer는 int값에 대한 객체 타입으로 자바에서 제공하는 표준 API이다.
Box<Integer> box = new Box<Integer>();타입 파라미터 T는 Integer 타입으로 변경되어 Box 클래스는 내부적으로 다음과 같이 자동적으로 재구성 된다.
public class Box<Integer>{
private Integer t;
public void set(Integer t) { this.t = t; }
public Integer get() { return t; }
}필드 타입이 Integer로 변경 되었고, set() 메소드도 Integer 타입만 매개값으로 받을 수 있게 변경되었다.
그리고 get() 메소드 역시 Integer타입으로 리턴하도록 변경 되었다.
그래서 다음 코드를 보면 저장 할 때와 읽어올 때 전혀 타입 변환이 일어나지 않는다.
Box<Integer> box = new Box<Integer>();
box.set(6); //자동 Boxing
int value = box.get(); //자동 unBoxing이와 같이 제네릭은 클래스를 설계할때 구체적인 타입을 명시하지 않고, 타입 파라미터로 대체했다가 실제 클래스가 사용될 떄 구체적인 타입을 지정함으로써 타입 변환을 최소화 시킨다.
public class Box<T> {
private T t;
public T get() { return t; }
public void set(T t) { this.t = t; }
}public class BoxExample {
public static void main(String[] args) {
Box<String> box1 = new Box<String>();
box1.set("hello");
String str = box1.get();
Box<Integer> box2 = new Box<Integer>();
box2.set(6);
int value = box2.get();
}
}
13.3 멀티 타입 파라미터(class<K,V,...>, interface<K,V,...>)
제네릭 타입은 두 개 이상의 멀티 타입 파라미터를 사용할 수 있는데, 이 경우 각 타입 파라미터를 콤마로 구분한다.
당므 예제는 Product<T,M> 제네릭 타입을 정의하고 ProductExample 클래스에서 Product<Tv, String> 객체와 Product<Car,String> 객체를 생성한다.
그리고 Getter와 Setter를 호출하는 방법을 보여준다.
public class Product<T, M> {
private T kind;
private M model;
public T getKind() { return this.kind; }
public M getModel() { return this.model; }
public void setKind(T kind) { this.kind = kind; }
public void setModel(M model) { this.model = model; }
}public class ProductExample {
public static void main(String[] args) {
Product<Tv, String> product1 = new Product<Tv, String>();
product1.setKind(new Tv());
product1.setModel("스마트Tv");
Tv tv = product1.getKind();
String tvModel = product1.getModel();
Product<Car, String> product2 = new Product<Car, String>();
product2.setKind(new Car());
product2.setModel("디젤");
Car car = product2.getKind();
String carModel = product2.getModel();
}
}제네릭 타입 변수 선언과 객체 생성을 동시에 할 때 타입 파라미터 자리에 구체적인 타입을 지정하는 코드가 중복해서 나와 다소 복잡해 질 수 있다.
자바 7부터 제네릭 타입 파라미터 중복 기술을 줄이기 위해 다이아몬드 연산자 < > 를 제공한다.
자바 컴파일러는 타입 파라미터 부분에 < > 연산자를 사용하면 타입 파라미터를 유추해서 자동으로 설정해준다.
예를 들어 다음은 자바 6 이전 버전에서 사용한 제네릭 타입 변수 선언과 객체 생성 코드이다.
Product<Tv, String> product = new Product<Tv, String>();자바 7부터는 다이아몬드 연산자를 사용해서 다음과 같이 간단하게 작성할 수 있다.
Product<Tv, String> product = new Product<>();
13.4 제네릭 메소드(<T,R> R method(T t))
제네릭 메소드는 매개 타입과 리턴 타입으로 타입 파라미터를 갖는 메소드를 말한다.
제네릭 메소드를 선언하는 방법은 리턴 타입 앞에 < > 기호를 추가하고 타입 파라미터를 기술한 다음, 리턴타입과 매개 타입으로 타입 파라미터를 사용하면 된다.
public <타입 파라미터, ...> 리턴타입 메소드명(매개변수, ...){ ... }다음 Boxing() 제네릭 메소드는 < > 기호 안에 타입 파라미터 T를 기술한 뒤, 매개 변수 타입으로 T를 사용했고, 리턴 타입으로 제네릭 타입 Box<T>를 사용했다.
public <T> Box<T> boxing(T t) { ... }제네릭 메소드는 두 가지 방식으로 호출 할 수 있다.
코드에서 타입 파라미터의 구체적인 타입을 명시적으로 지정해도 되고, 컴파일러가 매개값의 타입을 보고 구체적인 타입을 추정하도록 할 수도 있다.
리턴타입 변수 = <구체적타입> 메소드명(매개값); //명시적으로 구체적 타입을 지정
리턴타입 변수 = 메소드명(매개값); //매개값을 보고 구체적 타입을 추정
다음 코드는 boxing() 메소드를 호출하는 코드이다.
Box<Integer> box = <Integer>boxing(100); //타입 파라미터를 명시적으로 Integer로 지정
Box<Integer> box = boxing(100); //타입 파라미터를 Integer로 추정다음 예제는 Util 클래스에 정적 제네릭 메소드로 boxing()을 정의하고 BoxingMethodExample클래스에서 호출했다.
public class Util {
public static <T> Box<T> boxing(T t) {
Box<T> box = new Box<T>();
box.set(t);
return box;
}
}public class BoxingMethodExample {
public static void main(String[] args) {
Box<Integer> box1 = Util.<Integer>boxing(100);
int intValue = box1.get();
Box<String> box2 = Util.boxing("홍길동");
String strValue = box2.get();
}
}
다음 예제는 Util 클래스에 정적 제네릭 메소드로 compare()를 정의하고 CompareMethodExample클래스에서 호출했다.
타입 파리미터는 K와 V로 선언되었는데, 제네릭 타입 Pair가 K와 V를 가지고 있기 때문이다.
compare() 메소드는 두 개의 Pair를 매개값으로 받아 K와 V 값이 동일한지 검사하고 boolean 값을 리턴한다.
public class Util {
public static <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K, V> p2) {
boolean keyCompare = p1.getKey().equals(p2.getKey()) ;
boolean valueCompare = p1.getValue().equals(p2.getValue());
return keyCompare && valueCompare;
}
}public class Pair<K, V> {
private K key;
private V value;
public Pair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public void setKey(K key) { this.key = key; }
public void setValue(V value) { this.value = value; }
public K getKey() { return key; }
public V getValue() { return value; }
}public class CompareMethodExample {
public static void main(String[] args) {
Pair<Integer, String> p1 = new Pair<Integer, String>(1, "사과");
Pair<Integer, String> p2 = new Pair<Integer, String>(1, "사과");
boolean result1 = Util.<Integer, String>compare(p1, p2);
if(result1) {
System.out.println("논리적으로 동등한 객체입니다.");
} else {
System.out.println("논리적으로 동등하지 않는 객체입니다.");
}
Pair<String, String> p3 = new Pair<String, String>("user1", "홍길동");
Pair<String, String> p4 = new Pair<String, String>("user2", "홍길동");
boolean result2 = Util.compare(p3, p4);
if(result2) {
System.out.println("논리적으로 동등한 객체입니다.");
} else {
System.out.println("논리적으로 동등하지 않는 객체입니다.");
}
}
}
13.5 제한된 타입 파라미터( <T extends 최상위타입> )
타입 파라미터에 지정되는 구체적인 타입을 제한할 필요가 종종 있다.
예를 들어 숫자를 연산하는 제네릭 메소드는 매개값으로 Number 타입 또는 하위 클래스타입(Byte, Short, Integer, Long, Double)의 인스턴스만 가져야 한다.
이것이 제한된 타입 파라미터(bounded type parameter)가 필요한 이유이다.
제한된 파라미터를 선언하려면 타입 파라미터 뒤에 extends 키워들르 붙이고 상위 타입을 명시하면 된다.
상위 타입은 클래스 뿐만 아니라 인터페이스도 가능하다.
인터페이스라고 해서 implements를 사용하지 않는다.
public < T extends 상위타입> 리턴타입 메소드(매개변수, ...) { ... }타입 파라미터에 지정되는 구체적인 타입은 상위 타입이거나 상위 타입의 하위 또는 구현 클래스만 가능하다.
주의할 점은 메소드의 중괄호 { } 안에서 타입 파라미터 변수로 사용 가능한 것은 상위 타입의 맴버(필드, 메소드) 로 제한된다.
하위 타입에만 있는 필드와 메소드는 사용할 수 없다.
다음은 숫자 타입만 구체적인 타입으로 갖는 제네릭 메소드 compare()이다.
두 개의 숫자 타입을 매개값으로 받아 차이를 리턴한다.
public <T extends Number> int compare(T t1, T t2){
double v1 = t1.doubleValue(); //Number의 doubleValue() 메소드 사용
double v2 = t2.doubleValue(); //Number의 doubleValue() 메소드 사용
return Double.compare(v1, v2);
}doubleValue() 메소드는 Number클래스에 정의되어 있는 메소드로 숫자를 double 타입으로 변환한다.
Double.compare() 메소드는 첫 번째 매개값이 작으면 -1을, 같으면 0을 크면1을 리턴한다.
public class Util {
public static <T extends Number> int compare(T t1, T t2) {
double v1 = t1.doubleValue();
//System.out.println(t1.getClass().getName());
double v2 = t2.doubleValue();
//System.out.println(t2.getClass().getName());
return Double.compare(v1, v2);
}
}public class BoundedTypeParameterExample {
public static void main(String[] args) {
//String str = Util.compare("a", "b"); (x)
int result1 = Util.compare(10, 20);
System.out.println(result1);
int result2 = Util.compare(4.5, 3);
System.out.println(result2);
}
}
13.6 와일드카드 타입( <?>, <? extends ...>, < ? super ...> )
코드에서 일반적으로 ?를 와일드카드(wildcard)라고 부른다.
제네릭 타입을 매개값이나 리턴 타입으로 사용할 때 구체적인 타입 대신에 와일드카드를 다음과 같이 세 가지 형태로 나눌 수 있다.
설명만으로 잘 이해가 되지 않을 것 같다.
다음 코드를 보면서 이해해보자.
제네릭 타입 Corse는 과정 클래스로 과정 이름과 수강생을 저장할 수 있는 배열을 가지고 있다.
타입 파라미터 T가 적용된 곳은 수강생 타입 부분이다.
public class Course<T> {
private String name;
private T[] students;
public Course(String name, int capacity) {
this.name = name;
students = (T[]) (new Object[capacity]);
}
public String getName() { return name; }
public T[] getStudents() { return students; }
public void add(T t) {
for(int i=0; i<students.length; i++) {
if(students[i] == null) {
students[i] = t;
break;
}
}
}
}
수강생이 될 수 있는 타입은 다음 4가지 클래스라고 가정하자.
Person의 하위 클래스로 Worker와 Student가 있고,
Student의 하위 클래스로 HighStudent가 있다.
- Course<?>
수강생은 모든 타입(Person, Worker, Student, HighStudent)이 될 수 있다.
- Course<? extends Student>
수강생은 Student와 HighStudent만 될 수 있다.
- Course<? super Worker>
수강생은 Worker와 Person만 될 수 있다.
다음 예제는 registerCouseXXX() 메소드의 매개값으로 와일드 카드 타입을 사용하였다.
registerCourse()는 모든 수강생이 들을 수 있는 과정을 등록하고, registerCouseStudent()는 학생들만 들을 수 있는 과정을 등록한다.
그리고 registerCourseWorker는 직장인들만 들을 수 있는 과정을 등록한다.
import java.util.Arrays;
public class WildCardExample {
public static void registerCourse(Course<?> course) {
System.out.println(course.getName() + " 수강생: " +
Arrays.toString(course.getStudents()));
}
public static void registerCourseStudent(Course<? extends Student> course) {
System.out.println(course.getName() + " 수강생: " +
Arrays.toString(course.getStudents()) );
}
public static void registerCourseWorker(Course<? super Worker> course) {
System.out.println(course.getName() + " 수강생: " +
Arrays.toString(course.getStudents()));
}
public static void main(String[] args) {
Course<Person> personCourse = new Course<Person>("일반인과정", 5);
personCourse.add(new Person("일반인"));
personCourse.add(new Worker("직장인"));
personCourse.add(new Student("학생"));
personCourse.add(new HighStudent("고등학생"));
Course<Worker> workerCourse = new Course<Worker>("직장인과정", 5);
workerCourse.add(new Worker("직장인"));
Course<Student> studentCourse = new Course<Student>("학생과정", 5);
studentCourse.add(new Student("학생"));
studentCourse.add(new HighStudent("고등학생"));
Course<HighStudent> highStudentCourse = new Course<HighStudent>("고등학생과정", 5);
highStudentCourse.add(new HighStudent("고등학생"));
registerCourse(personCourse);
registerCourse(workerCourse);
registerCourse(studentCourse);
registerCourse(highStudentCourse);
System.out.println();
//registerCourseStudent(personCourse); (x)
//registerCourseStudent(workerCourse); (x)
registerCourseStudent(studentCourse);
registerCourseStudent(highStudentCourse);
System.out.println();
registerCourseWorker(personCourse);
registerCourseWorker(workerCourse);
//registerCourseWorker(studentCourse); (x)
//registerCourseWorker(highStudentCourse); (x)
}
}
13.7 제네릭 타입의 상속과 구현
제네릭 타입도 다른 타입과 마찬가지로 부모 클래스가 될 수 있다.
다음은 Product<T, M> 제네릭 타입을 상속해서 ChildProduct<T,M> 타입을 정의한다.
public class ChildProduct<T,M> extends Product<T,M>{ ... }자식 제네릭 타입은 추가적으로 타입 파라미터를 가질 수 있다.
다음은 세 가지 타입 파라미터를 가진 자식 제네릭 타입을 선언한 것이다.
public class ChildProduct<T, M, C> extends Product<T, M> { ... }public class Product<T, M> {
private T kind;
private M model;
public T getKind() { return this.kind; }
public M getModel() { return this.model; }
public void setKind(T kind) { this.kind = kind; }
public void setModel(M model) { this.model = model; }
}
class Tv {}public class ChildProduct<T, M, C> extends Product<T, M> {
private C company;
public C getCompany() { return this.company; }
public void setCompany(C company) { this.company = company; }
}
제네릭 인터페이스를 구현한 클래스도 제네릭 타입이 되는데, 다음과 같이 제네릭 인터페이스가 있다고 가정해보자.
public interface Storage<T> {
public void add(T item, int index);
public T get(int index);
}제네릭 인터페이스인 Storage<T> 타입을 구현한 StorageImpl 클래스도 제네릭 타입이여야 한다.
public class StorageImpl<T> implements Storage<T> {
private T[] array;
public StorageImpl(int capacity) {
this.array = (T[]) (new Object[capacity]);
}
@Override
public void add(T item, int index) {
array[index] = item;
}
@Override
public T get(int index) {
return array[index];
}
}다음 ChildProductAndStorageExample은 ChildProduct<T, M, C>와 StorageImpl<T> 클래스의 사용 방법을 보여준다.
public class ChildProductAndStorageExample {
public static void main(String[] args) {
ChildProduct<Tv, String, String> product = new ChildProduct<>();
product.setKind(new Tv());
product.setModel("SmartTV");
product.setCompany("Samsung");
Storage<Tv> storage = new StorageImpl<Tv>(100);
storage.add(new Tv(), 0);
Tv tv = storage.get(0);
}
}'JAVA > 이것이 자바다' 카테고리의 다른 글
| Chapter .14-2 람다식 (1) | 2023.12.30 |
|---|---|
| Chapter .14-1 람다식 (0) | 2023.12.26 |
| Chapter .19-5 NIO 기반 입출력 및 네트워킹(TCP 비동기 채널) (0) | 2021.08.09 |
| Chapter .19-4 NIO 기반 입출력 및 네트워킹(TCP 넌블로킹 채널) (0) | 2021.08.09 |
| Chapter .19-3 NIO 기반 입출력 및 네트워킹(TCP 블로킹 채널) (0) | 2021.08.05 |
