[이펙티브 자바] 아이템 29. 이왕이면 제네릭 타입으로 만들라.

[tonykang22]

아이템 29. 이왕이면 제네릭 타입으로 만들라.

핵심 정리

• 클래스 안에 다른 객체를 담는 코드를 만드는 경우가 많다.
  • 이런 경우 보통 제네릭 타입을 사용하면 유용하다.
  • 런타임 시에 ClassCastException 등에서 자유로워질 수 있다.
• 배열을 사용하는 코드를 제네릭으로 만들 때 해결책 두 가지
  • 첫 번째 방법: 제네릭 배열(E[]) 대신 Object 배열을 생성한 뒤에 제네릭 배열로 형변환 한다.
    • 형변환을 배열 생성 시 한 번만 한다.
    • 가독성이 좋다.
    • Heap 오염이 발생할 수 있다.
  • 두 번째 방법: 제네릭 배열 대신 Object 배열을 사용하고, 배열이 반환된 원소를 E로 형변환 한다.
    • 원소를 읽을 때 마다 형변환을 해줘야 한다.

예시

• 제네릭을 사용하지 않은 경우의 Stack 구현이다.
  • 값을 참조하는 경우, 사용 측에서 형 변환이 필요하다.

public class Stack {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

...

    public static void main(String[] args) {
        Stack stack = new Stack();
        for (String arg : List.of("a", "b", "c"))
            stack.push(arg);
        while (!stack.isEmpty())
            // 형 변환 필요
            System.out.println(((String)stack.pop()).toUpperCase());
    }
}

• E[]를 사용한 경우의 Stack 구현이다.
  • 들어오는 값에 대해 경계해야 한다.
  • 올바른 타입이 들어오는지 (배열은 공변이기 때문이다.)
    • 해당 예시에서는 제네릭 타입으로 받기 때문에 걱정 없다.
  • 해당 배열을 어딘가 공개하지 않는지 확인해야 한다.
  • 배열(공변)을 다른 곳에서 바꾼다면 문제가 발생하기 때문이다.
  • 힙 오염이 발생할 수 있는게 단점이다.
  • 그럼에도 다른 방법보다는 낫다고 판단

public class Stack<E> {
    private E[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    // 배열 elements는 push(E)로 넘어온 E 인스턴스만 담는다.
    // 따라서 타입 안전성을 보장하지만,
    // 이 배열의 런타임 타입은 E[]가 아닌 Object[]다!
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Stack() {
        // 제네릭 array는 만들 수 없기 때문에 형 변환 필요
        elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    // 들어오는 타입은 제네릭으로 선언된 타입
    public void push(E e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }
...

}

• Object[]를 사용한 경우의 Stack 구현이다.
  • Heap 오염이 발생하지 않는다는게 장점이다.
  • 단점으로는, 값을 꺼낼 때마다 코드 내에서 형 변환을 해야한다는 점이다.

public class Stack<E> {
    private Object[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    public Stack() {
        elements = new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

    public void push(E e) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = e;
    }

    // 비검사 경고를 적절히 숨긴다.
    public E pop() {
        if (size == 0)
            throw new EmptyStackException();

        // push에서 E 타입만 허용하므로 이 형변환은 안전하다.
        @SuppressWarnings("unchecked") E result = (E) elements[--size];

        elements[size] = null; // 다 쓴 참조 해제
        return result;
    }

...

}

[tonykang22]

완벽 공략 43. 한정적 타입 매개변수

Bounded Type Parameters

• 매개변수화 타입을 특정한 타입으로 한정짓고 싶을 때 사용할 수 있다.
  • <E extends Number>, 선언할 수 있는 제네릭 타입을 Number를 상속(extends)했거나 구현한(implements)한 클래스로 제한한다.
• 제한한 타입의 인스턴스를 만들거나, 메서드를 호출할 수도 있다.
  • <E extends Number>, Number 타입이 제공하는 메서드를 사용할 수 있다.
• 다수의 타입으로 한정할 수 있다. 이때 클래스 타입을 가장 먼저 선언해야 한다.
  • <E extends Number & Serializable>, 선언할 제네릭 타입은 Number와 Serializable를 모두 상속 또는 구현한 타입이어야 한다.
  • 사실 Number가 Serializable를 구현하고 있기 때문에 Number를 상속한 타입이면 된다.

예시

• 컴파일 시에 E[]는 Object[]가 된다.
  • Integer 타입이 아니다.
  • 바이트코드 참고

public class Stack<E> {
    private E[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Stack() {
        elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

...

    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (Integer arg : List.of(1, 2, 3))
            stack.push(arg);
        while (!stack.isEmpty())
            System.out.println(stack.pop());
    }
}

public class me/whiteship/chapter05/item29/technqiue1/Stack {

  // compiled from: Stack.java

  // access flags 0x2
  // signature [TE;
  // declaration: elements extends E[]
  private [Ljava/lang/Object; elements

...

}

타입을 한정 짓고 싶다면

• 아래의 코드와 같이 변경한다면, 컴파일 오류는 없으나 실행하면 ClassCastException이 발생한다.
  • Object 배열에는 아무거나 넣을 수 있다.
  • 그 아무거나를 Number의 배열로 바꾸는건 안전하지 않다.
  • 하지만 Number의 배열은 Object 배열로 변경하는 것은 가능하다.
  • 배열은 공변이니까.

public class Stack<E extends Number> {
    private E[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    // 배열 elements는 push(E)로 넘어온 E 인스턴스만 담는다.
    // 따라서 타입 안전성을 보장하지만,
    // 이 배열의 런타임 타입은 E[]가 아닌 Object[]다!
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Stack() {
        elements = (E[]) new Object[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

...

   public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (Integer arg : List.of(1, 2, 3))
            stack.push(arg);
        while (!stack.isEmpty())
            System.out.println(stack.pop());
    }

}

• 즉, 아래와 같이 Number[] 배열을 사용해야 예외가 터지지 않게된다.
• 타입을 제한하게 되면 Object 배열이 아닌 Number 배열로 바뀌게 된다.

public class Stack<E extends Number> {
    private Number[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public Stack() {
        elements = new Number[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
    }

...

    public static void main(String[] args) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        for (Integer arg : List.of(1, 2, 3))
            stack.push(arg);
        while (!stack.isEmpty())
            System.out.println(stack.pop());
    }
}

public class me/whiteship/chapter05/item29/bounded_type/Stack {

  // compiled from: Stack.java

  // access flags 0x2
  private [Ljava/lang/Number; elements

...

}