아이템 52. 다중정의는 신중히 사용하라

[staywithjoy]

이 프로그램은 무엇을 출력할까?

public class CollectionClassifier {
    public static String classify(Set<?> s) {
        return "집합";
    }

    public static String classify(List<?> list) {
        return "리스트";
    }

    public static String classify(Collection<?> c) {
        return "그 외";
    }

    public static void main(String[] args) {
        Collection<?>[] collections = {
            new HashSet<String>(),
            new ArrayList<BigInteger>(),
            new HashMap<String, String>().values()
        };

        for (Collection<?> c : collections) {
            System.out.println(classify(c));
        }
    }
}

// 요렇게 출력되지 않을까?
집합
리스트
그 외

• 하지만 결과는! 두구두구

  // 쨘~
  그 외
  그 외
  그 외

• 왜 그럴까요?
  • 다중정의(overloading, 오버로딩)된 세 classify 중 어느 메서드를 호출할지는 컴파일 타임에 정해지기 때문입니다.

    for (Collection<?> c : collections) {
    // 컴파일 타임에서의 c는 항상 Collection<?> 타입
    // 그래서 세번째 메서드 public static String classify(Collection<?> c) 호출
    System.out.println(classify(c));
    }

재정의(overriding) 메서드 vs 다중정의(overloading) 메서드

• overriding 메서드 : 동적으로 선택
  • 해당 객체의 런타임 타입이 어떤 메서드를 호출할지의 기준이 됩니다.

    
    class Wine {
    String name() { return "포도주"; }
    }

class SparkingWine extends Wine { @Override String name() {return "발포성 포도주"; } }

class Champagne extends SparkingWine { @Override String name() {return "샴페인"; } }

public class Overriding { public static void main(String[] args) { List wineList = List.of(new Wine(), new SparkingWine(), new Champagne());

    for (Wine wine : wineList) {
        // for 문에서 wine의 컴파일 타입은 Wine이지만, 하위에서 override한 메서드가 실행됨
        System.out.println(wine.name()); // 예상대로 "포도주", "발포성 포도주", "샴페인" 출력
    }
}

}

- overloading 메서드 : **정적**으로 선택
    - 컴파일 타임에, 오직 매개변수의 **컴파일타임 타입**에 의해 메서드 선택이 이루어집니다.
- ```CollectionClassifier```를 의도대로 사용하려면? 오버로딩 대신 아래처럼 classify를 통합합시다.
```java
public static String classify(Collection<?> c) {
    //return "그 외";
    return c instanceof Set ? "집합" : c instanceof List ? "리스트" : "그 외";
    // return c instanceof Set ? "집합" : (c instanceof List ? "리스트" : "그 외"); 와 같습니다. (컴파일 당시)
}

overloading이 혼란을 일으키지 않도록 하자.

• 안전하고 보수적으로 가려면?
  • 매개변수 수가 같은 overloading은 하지 말아요.
  • 가변인수를 사용하는 메서드는 다중정의를 아예 하지 말아야 합니다!

    • 53 에 예외가 있습니다.

overloading 대신 메서드 이름을 다르게 짓는 건 어떨까?

• ObjectOutputStream의 write~() 메서드는 이름을 모두 다르게 지었습니다.

  package java.io;
  public class ObjectOutputStream
  extends OutputStream implements ObjectOutput, ObjectStreamConstants
  {
  // ....
  public void writeBoolean(boolean v) throws IOException { //... }
  public void writeInt(int v) throws IOException { //... }
  public void writeFloat(float v) throws IOException { //... }
  public void writeLong(long v) throws IOException { //... }
  // ....
  }

• 또 다른 이점은 짝꿍 클래스의 메서드명과도 맞출 수 있습니다.
  • 실제로 ObjectInputStream의 read~() 메서드는 readInt(), readLong(), readFloat(), ... 입니다.

생성자는 이름을 다르게 못 짓는데 어떡하지?

• 상황이 된다면 정적 팩터리 (#1)를 사용해봅시다.
• 생성자는 override가 안되니, overload와 override가 혼용될 일도 없습니다.
• 그래도 생성자는 매개변수의 수가 동일한 overloading을 피할 순 없는데, 어떤 방법이 있을까요?

매개변수가 근본적으로 다르면(radically different) 된다.

• radically different : '두 타입의 값을 서로 형변환할 수 없다'는 뜻입니다.
  • 이 조건이 충족된다면, 매개변수들의 런타임 타입만으로 어떤 overload된 메서드를 호출할지가 결정됩니다.

    // ArrayList.java
    // 생성자 호출 시 헷갈리지 않아요~
    public ArrayList(int initialCapacity) { // ...  }
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // ... }

하지만 오토박싱이 도입된다면 어떨까!

새벽_작업의_폐해.png (재미로 보는 원본 및 패러디)

public class SetList {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> set = new TreeSet<>();
        List<Integer> list = new ArrayList<>();

        for (int i = -3; i < 3; i++) {
            set.add(i);
            list.add(i);
        }
        System.out.println("add 결과: " + set + " " + list);

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            set.remove(i);
            list.remove(i);
        }
        System.out.println("remove 결과: " + set + " " + list);
    }
}

add 결과: [-3, -2, -1, 0, 1, 2] [-3, -2, -1, 0, 1, 2]
remove 결과: [-3, -2, -1] [-2, 0, 2]

• 왜일까요?
  • set.remove(i)의 시그니처는 remove(Object)
    • overload된 다른 메서드가 없어서 기대한 대로 동작합니다.
  • list.remove(i)는 overload된 remove(int index)를 선택
    • 이 remove는 지정한 위치의 원소를 제거합니다.
    • 순서대로 0번째, 1번째, 2번째를 제거하다보니 [-2, 0, 2]가 남았습니다.
• 해결 방법은~

  for (int i = 0; i < 3; i++) {
  set.remove(i);
  list.remove((Integer) i); // Integer로 형변환해서 remove(Object o) 사용
  // 혹은 list.remove(Integer.valueOf(i)); // Integer로 형변환
  }

  java에 generic과 autoboxing이 더해지면서 List 인터페이스가 취약해졌습니다 ㅠ

또 람다와 메서드 참조도 도입된다면 어떨까!

public class LambdaOverriding {
    public static void main(String[] args) {
        // 1번. Thread 생성자 호출
        new Thread(System.out::println).start();

        // 2번. ExecutorService의 submit 메서드 호출
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        exec.submit(System.out::println); // 컴파일 오류
    }
}

• Thread 생성자와 ExecutorService.submit 둘다 Runnable를 받는 형제 메서드를 overload하는데, 왜 컴파일 오류가 발생할까요?
  • ExecutorService.submit의 overload된 메서드 중에는 Callable를 받는 메서드도 있기 때문입니다. (#44)

    Error:(18, 21) java: reference to submit is ambiguous both method submit(java.util.concurrent.Callable) in java.util.concurrent.ExecutorService and method submit(java.lang.Runnable) in java.util.concurrent.ExecutorService match

• 하지만 모든 println은 void 형이므로, 반환값이 있는 Callable와 헷갈릴 수가 있는건가요?
  • 자바의 다중정의 해소(overloading resolution) 알고리즘이 기대처럼 동작하지 않은 상황입니다.
    • 왜? 참조된 메서드(println)과 호출한 메서드(submit) 양쪽 다 오버로딩된 상태이기 때문!

      컴파일러 제작자를 위한 설명입니다. 무슨 말인지 모르겠네요 ㅠ System.out::println은 부정확한 메서드 참조(inexact method reference)이다. 암시적 타입 람다식(implicitly typed lambda expression)이나 부정확한 메서드 참조 같은 인수 표현식은 목표 타입이 선택되기 전에는 그 의미가 정해지지 않기 때문에 적용성 테스트(applicability test) 때 무시된다.

• 핵심은! 메서드를 오버로딩할 때, 서로 다른 함수형 인터페이스라도 같은 위치의 인수로 받아서는 안됩니다!
  • 즉, 서로 다른 함수형 인터페이스는 근본적으로 다르지(NOT radically different) 않습니다.

'근본적으로 다른' 것들

• Object 외의 클래스 타입과 배열 타입
• Serializable과 Cloneable외의 인터페이스 타입과 배열 타입
• 관련 없는 클래스들
  • '관련 없다(unrelated)' : String과 Throwable처럼 상/하위 관계가 아닌 두 클래스
  • 어떤 객체도 관련 없는 두 클래스의 공통 인스턴스가 될 수 없습니다.

String.java에 있는 contentEquals는???

• String.java에는 파라미터 개수마저 똑같은 오버로딩된 메소드가 있네요.
  • public boolean contentEquals(StringBuffer sb)
  • public boolean contentEquals(CharSequence cs)
• 하지만!!

  // 내부적으로 호출합니다.
  // 즉, 두 메소드는 동일한 역할을 합니다.
  public boolean contentEquals(StringBuffer sb) {
  return contentEquals((CharSequence)sb);
  }

• 어떤 다중정의 메서드가 불릴진 몰라도, 기능이 똑같으면 괜찮습니다.
  • 상대적으로 더 특수한 오버로딩 메서드에서 덜 특수한(더 일반적인) 오버로딩 메서드로 일을 forwarding하는 것입니다.
• 하지만 자바에도 실패한 사례도 있긴 합니다...ㅎㅎ
  • 전혀 다른 역할을 하는 두 String.valueOf

    
    // String.java
    public static String valueOf(Object obj) {
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
    }

public static String valueOf(char data[]) { return new String(data); }